初中毕业生化学实验素质现状及教学对策

2015-06-18孙成余

化学教学 2015年4期

孙成余

摘要：通过对初中毕业生化学实验操作要点考查的观察和实验结果的判定，在数据统计分析的基础上，加强实际操作与报告书写的一致性研究，确定实验过程中出现的主要问题，对存在的问题进行分类比较和归因研究，提出“创造机会强化多维技能训练，促进良好习惯的养成”、“创新实验教学方式引发思维，提升学生的思维品质”两个方面的教学优化策略。

关键词：化学实验；实验评价；实验研究；教学对策

文章编号：1005–6629（2015）4–0025–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

化学实验教学是培养学生化学素质和动手能力的重要方式。由于多种原因，初中化学实验中还存在许多问题。宿迁市每年中考都会选择一定的实验内容来考查初中毕业生的化学知识与技能，考查采取现场抽签分组进行实验操作技能测试，并当场确定等第的方式进行。2014年实验考查试题（鲁教版义务教育教科书《化学》）为：（1）二氧化碳的制取和性质；（2）配制一定溶质质量分数的溶液；（3）酸和碱的化学性质（盐酸与氢氧化钠溶液的中和反应）；（4）粗盐的提纯（溶解、过滤、蒸发）。本文以对学生测试的分析为基础，发现存在的问题，分析问题的成因，在此基础上提出问题解决的策略。

1 研究方法

1.1 问题的分类

化学实验是从具体到抽象、从单维到多维的复杂操作和思维的过程，学生的实验操作是实验教学程序和学生已有知识结构和学习策略的表征结果。实验过程中暴露的问题主要有：规范性问题、描述性问题和思维性问题，见图1。

例如：“二氧化碳的制取和性质”操作步骤中涉及的问题如下：

（1）检查装置的气密性。连接好仪器，把导管用弹簧夹夹住，从长颈漏斗中向锥形瓶中注水，若，说明装置不漏气。

（2）添加药品。先向锥形瓶里加入几块石灰石，具体操作为；再通过小心加入适量的。

（3）把生成的气体通入澄清石灰水中，石灰水变，证明是二氧化碳气体，反应的原理是。

（4）用方法收集一瓶二氧化碳气体，并用燃着的木条放在，燃着的木条熄灭时，证明二氧化碳已收集满。用玻璃片盖住已收集满二氧化碳的集气瓶。

（5）倾倒废液，清洗仪器，整理桌面。

操作步骤1、5是实验室制备气体必备步骤，制备任何气体之前进行装置的气密性检查、实验结束进行必要的清洗和整理，属于规范性步骤。操作步骤2是用专业术语对添加实验药品操作的具体说明，属于描述性问题。操作步骤4是对二氧化碳气体收集和验证方法的描述，操作步骤3、4是对制备二氧化碳气体原理的理解，涉及药品的选择和实验现象的证实等思维加工过程，属于思维性问题。

1.2 数据的统计

在全区4089位考生中，随机选取1200份实验过程评分表（操作步骤和评分记录），占样本总数的29.3%，具有典型的代表性。首先是对评定记录进行逐项统计，计算错误率（出现问题的要点数/该类操作要点的总数量），确定规范性问题的严重程度。然后针对学生操作步骤的评判结果，进行统计并计算错误率，确定描述性问题的错误程度。最后通过对评定记录与操作步骤（学生的实际操作与实验报告的书写）的一致性研究，确定思维性问题的表现。

1.3 问题的表现

通过对实验操作要点评判表的统计、实验结果的鉴定和实验报告的批阅等方面的研究，综合各类信息并从实验操作规范、现象描述、思维加工等角度进行分类，问题的主要表现及错误率如表1所示。

2 问题的究因

规范性问题是实验操作步骤的程序性和操作的规范性的具体体现，实验操作的要点多、专业仪器的操作精准都会导致规范性问题的高频率出现。描述性问题是对实验过程的专业化描述，在平常的教学中强调比较多也比较到位，出现频率较少。思维性问题是对实验原理和实验现象的综合加工过程，容易暴露学生的思维缺陷，也是规范性问题和描述性问题的综合体现。

问题的统计结果表明规范性问题和思维性问题较多，描述性问题相对较少，说明学生的主要问题出现在实验操作与实验方法层面。

2.1 问题的特征

规范性问题主要涉及操作的程序性和操作的规范性，操作的程序性问题主要是由于对实验步骤不熟悉或是遗忘所致，如未检查装置的气密性、天平未调平或游码未归零时进行调节平衡等。操作的规范性问题主要是对操作要求理解不透或是对仪器的结构特征了解不深所引发，如在蒸发皿底部垫石棉网进行加热蒸发、选用长颈漏斗时稀盐酸加得过少，导致气体从长颈漏斗口逸出等。思维性问题主要涉及化学基本知识的掌握和基本实验技能操作的理解两个部分，是“说和做”的综合体现。思维性问题主要是对实验原理理解不清或是对具体操作要求理解不透所致，如制备二氧化碳时盐酸与硫酸、大理石与碳酸钠、分液漏斗与长颈漏斗之间的选择纷乱、用水先润湿pH试纸或直接插入试剂中检测等。

2.2 原因的分析

实验考查是中考的组成部分，各校都很重视，考前会补足补齐实验所需的仪器药品，临考前1～2周内会组织师生围绕教材中规定的实验进行全覆盖式的技能训练和实验报告的书写训练等。

但从考查情况看，操作的规范性和程序性问题特别严重，规范性问题产生的原因在于平时学生规范性操作训练不够，没有领悟操作的真实意图和仪器的规格特点，对操作原理理解偏差或不全面。描述性问题较少，实验报告书写整洁工整，错误率很低，与操作规范性的高错误率形成鲜明反差，说明学生是按照考前记忆直接填写的，实际操作的机会较少，将做实验的操作过程变成了记忆和背诵过程，没有养成良好的实验习惯。思维性问题的暴露，表明平时实验教学中教师对演示操作步骤的强调和解释不到位，只关注了“做”的任务完成，而没有从“思”的角度启发，没能从实验目的、实验技能、实验原理等方面帮助学生进行究根探源，导致学生的“说和做”脱节，没能实现基本知识与基本操作的融合。

3 教学的优化

四个考查实验，均匀地分布在教材的上下两册，既有基本操作，也有物质制备、性质验证与探究；既有定性操作，也有定量研究；涵盖了初中阶段各类实验的基本要求。考查过程中所暴露出来的规范性问题是显性的，但本源却是对实验原理和操作规范的本质理解不清，需要认真研究加以解决。

3.1 创造机会强化多维技能训练，促进良好习惯的养成

从四个实验过程中所暴露出来的问题上看，操作的规范性问题最为突出。在实验教学中，要多为学生创造一些动手练习和亲身感受的机会，以提高实验技能，养成良好习惯。可从以下几方面进行尝试：

3.1.1 创造练习机会

让学生走进实验室，或将实验室变成化学的功能教室，将课标规定的、教材呈现的实验装置仪器，分类摆放，让学生自主选择、自行拆卸组装，了解仪器的结构性能，给学生提供亲身体验甚至是“把玩”各种仪器的机会。让学生在有意无意之间，耳濡目染，在自然而然之中，亲近仪器、了解实验，那么长颈漏斗与分液漏斗的结构功能区别、天平的使用就无需多言了。

3.1.2 关注亲身体验

有选择地让学生参与实验准备，让学生亲身体验实验准备的艰辛，感受实验成功或失败，寻找实验失败的原因。因为化学实验是条件控制下的实验，影响化学实验成功与否的因素很多，如实验环境的温度高低、风速大小；所用仪器的规格大小、连接顺序、气密性检测；所取用药品的状态、存放时间长短、量的多少、浓度的大小等甚至个人的实验习惯，这些都有可能影响到实验的成败[1]。通过师生共同的实验准备，让学生近距离地观察教师的实验操作，剖析同伴错误操作原因，帮助学生养成良好的实验习惯，防止直接用手拿砝码或拨动游码等错误习惯的再现。

3.1.3 注意操作规范

在平时实验教学中，教师要规范展示实验操作过程，并及时讲解规范操作要领。像分液漏斗的使用方法类规范性问题，要加强学生的体验机会，通过教师巡回指导和学优生的带动示范，帮助学生实现规范性操作。也可有选择地进行试错教学，让学生理解不规范操作引发的后果，产生强烈的规范意识，避免没有拔掉顶部塞子，直接打开活栓的错误操作。这样的实验教学可有效地解决诸如“没有检查装置的气密性、气体从长颈漏斗下端冲出、导管没有伸到集气瓶底部、没使用镊子和滤纸、未及时振荡”等规范性问题。

3.2 创新实验教学方式引发思维，提升学生的思维品质

在安全保障、药品器材充足的前提下，要尽量将演示实验改为分组实验，增加学生的体验机会；实验教学内容要按照实验目的对原理逐项解剖分析，培养学生思维的序列性；实验设计要依据原理设计实验步骤，研究仪器装置的结构特点，并设法进行改进，培养学生思维的发散性；实验评价要结果与过程并重，通过对不同实验原理、实验装置的实施与评价，让学生在实验过程中发现问题解决问题，培养学生思维的创新性。

下面以实验室制取二氧化碳原理为例说明一般性要求。

（1）实验内容。针对二氧化碳的制取原理理解不清的问题，教学中依据实验室制备气体的一般程序，按表2内容逐项解剖分析。

通过以上四个方面问题的逐项解决，让学生理解相关程序的原理依据，明确实验室制备气体的一般步骤，培养学生思维的序列性。

（2）实验装置。原理可分两步进行讨论总结，一是写出所知道的能生成CO2的反应方程式，二是写出所选用的实验室制取CO2的反应方程式，并说明理由。展示不同实验装置的特点，研究所需仪器的功能，尝试进行如图2一类的生活化改进[2]。

通过对诸多产生CO2反应的分析和实验室制备气体原理的总结，让学生理解实验原理、实验药品、实验装置三者之间的关联性。依据原理对实验装置进行改进，让学生在知行统一中，理解仪器的结构特点，灵活拓展仪器的应用空间，培养学生思维的发散性。

（3）实验评价。研究气密性检查原理，强调分液漏斗与长颈漏斗的区别，结合错误案例进行反面验证，让学生真正明白“仪器药品选择纷乱、气密性检查与装置不匹配”所造成的严重后果。进一步感悟实验室制备气体的原理选择和仪器药品选用的原则，真正理解各种仪器的结构性能，领悟选择依据的真谛，熟练掌握操作的规范要求。如先用手握住试管，再把导管的一端浸没在水里；对如图2（2）装置检查时，先用弹簧夹夹住橡胶管再向长颈漏斗内慢慢注水，期望出现漏斗内液面不下降来证明气密性良好，结果却是气泡沿着漏斗颈冒出，液面不断下降。二氧化碳熄灭蜡烛火焰的性质实验看似很简单，但是学生却很难成功甚至出现相反的现象（高的蜡烛先熄灭）[3]，可进行如图2（3）、图2（4）类型的研究改进。不断地研究和改进，让学生在真实的体验中比较不同装置特点，评价不同装置的实验效果，有利于培养学生思维的创新性。

按照这样程序设问讨论思考，可以帮助学生了解实验室制备气体的一般步骤和思维方式，同时内容设计的逻辑顺序明显、层次分明，与实验的过程契合度高，有利于学生层层深入实验本体，完善知识结构，形成良好的思维习惯。

总之，虽然新课改强调了化学实验的本体地位，各地教育主管部门也加大了实验设施设备的投入，但是学生的实验素质现状还是令人担忧，这不得不引起我们化学教育工作者的研究与关注。

参考文献：

[1]施建军.对初中化学教师实验操作技能现状的分析与反思[J].化学教学，2014，（7）：31.