“开放式”实验教学促进化学教师专业发展研究

林丽璇 蒋小钢

（1.同安第一中学，福建厦门361100；2.厦门外国语学校，福建厦门361100）

“开放式”实验教学促进化学教师专业发展研究

林丽璇1蒋小钢2

（1.同安第一中学，福建厦门361100；2.厦门外国语学校，福建厦门361100）

新课程改革以来，高中化学教师的实验素养出现弱化的趋势，实验创新能力越显不足。“开放式”实验教学，在提高学生的探究能力和实践能力的同时，也起到了促进化学教师专业发展的作用。

开放式；实验教学；教师专业发展

随着新课程改革的深入实施，高中化学教师的实验素养出现了弱化的趋势，教师的实验创新能力越显不足。为了加快中学化学教师的专业成长，如何提升其实验素养成为一个急需解决的问题，这一问题引起了教育行政部门和许多专家学者的高度重视，也引发了许多中学化学教师的思考和实践探索。

我们以厦门市教育科学“十二五”规划2014年度立项课题“中学化学‘开放实验室’的实践研究”的研究为契机，探索充分利用实验室资源，在培养学生探究能力和实践能力的同时，促进教师专业知识和实验技能提升的方法和途径。

一、“开放式”实验教学的运作与管理

“开放式”实验教学也可以称为“开放实验教学”“开放实验室”，是指将实验室相关资源如化学仪器、化学药品等有目的、有组织地对外开放，学生在教师或实验员的指导下，利用课余时间到实验室开展实验探究活动，以达到充分利用学校资源拓展学生学习空间，激发学生热爱科学、敢于质疑、勇于探索的学习热情，提升学生的思维品质，促进学生化学学科素养发展的目的。具体的运作与管理模式为：

1.实验内容的确定

首先，学生从课内化学实验习题、异常化学实验现象或课外趣味实验中自主寻找实验课题；然后，在授课教师的指导下，学生填写“探究实验学生活动申请表”，填写内容包括探究实验内容、实验目的、实验原理简述、实验仪器与药品、实验主要步骤简述；最后，指导教师进行化学实验的安全性、可行性、简约性分析，确认可行后，将表格交给化学实验员，并预约实验时间。

2.实验的实施

利用每周三或周五下午自习课及部分节假日，在保证指导教师或实验员在场的前提下，学生进行化学实验。为了保证化学实验过程的安全性，防止个别学生不按照化学实验的规范要求进行实验，实验过程全程监控。学生在实验过程中，及时记录实验现象。

3.实验的总结与反思

实验完毕后，填写“探究实验学生活动记录表”，详细记录化学实验过程及现象，然后进行小组自我评价与反思，指导教师进行点评。对于无法一次性完成的实验，或者需要改进的实验，可以多次预约直至实验完成。

二、“开放式”实验教学可以促进化学教师专业发展

1.中学化学教师专业发展状况

（1）知识面狭窄，思维定势严重

高中化学教师的知识和能力，大部分来源于大学期间接受的化学理论与实践，经过多年教学之后，不少教师对大学所学的理论知识遗忘较多，知识水平大多停留在高中的知识层面，尤其是大学期间学习的化学实验技能与实验观念也大大弱化。虽然部分在职高中化学教师通过参加各类培训来提升综合素质，但是对大多数一线教师而言，教学任务繁重，教师的精力有限，加上学校培训经费的限制，导致高中化学教师普遍知识面较狭窄。随着教学时间的延续，教师会越来越依靠原有的经验来指导自己的教学，久而久之成为牢不可破的金科玉律，教师的这种思维固化，最终将导致思维的定势，教学难以创新。以电化学的教学为例，多数高中化学教师在讲授《原电池》一节时，会总结原电池的构成条件：形成闭合回路、两个活泼性不同的电极、电极与电解质溶液接触、要有能自发进行的氧化还原反应。实际上，当这四个条件不同时具备时，仍有可能构成原电池，如浓差原电池、燃料电池等。

（2）实验能力弱化，改进实验和创新实验的能力不足。

目前，多媒体设备与应用的普及、中学化学实验准备的琐碎、部分实验的危险性和毒性、一些中学化学实验室条件不足等都造成教师演示实验做得少，实验能力弱化。以福建省第二届教师教学技能大赛高中化学为例，比赛的项目之一为实验技能（配制一定物质的量浓度的NaCl溶液），参赛教师为省各地市选拔出来的优秀选手，代表的是各地市化学教学的较高水平，但是从比赛的实验过程来看，参赛选手的实验表现不尽人意，说明高中化学教师的实验能力有待提升。另外，在高中化学教材中涉及的一些实验，其真实的实验现象与理论的描述并不符合，教师在教学过程中，并没有深入挖掘其中的本质，而是直接用原有的思维引导学生背下标准答案，无法对实验提出改进和创新。如鲁科版高中化学必修1涉及演示实验Cu和浓HNO3反应，实验过程中的实验现象为：（1）溶液上方有红棕色气体；（2）Cu片表面有气泡产生；（3）溶液由无色变为绿色。很多教师演示该实验后，让学生记住实验现象，记住最后溶液显蓝色，避开溶液显绿色的真正原因乃是红棕色的NO2气体溶于溶液所致，或者教师根本不知道溶液为何显绿色。教师只有不断提升专业知识素养，增强改进造实验和创新实验的精神，才能培养出有探究精神和创新精神的学生。

2.“开放式”实验教学必将促进高中化学教师专业发展

（1）拓展了教师的专业知识面

在开放实验室进行学生实验活动的运作过程中，学生可以从课内的化学实验习题、异常的化学实验现象或课外趣味实验中自主寻找实验课题，指导教师进行化学实验的可行性、安全性、简约性分析。这些课题有部分是指导教师本身陌生的化学实验，为了更好地指导学生，迫使教师通过各种渠道查阅资料，了解实验的反应原理、物质的性质、实验仪器的使用方法等，化学教师在指导学生实验的过程中知识面得到了拓展。如教师在开放实验室指导的第一个课外趣味化学实验是“法老之蛇——硫氰酸汞受热分解”。为了指导学生，在原本对该实验原理较陌生的情况下，教师查阅了大量资料，了解到硫氰酸汞不溶于水，可由硝酸汞和硫氰酸铵溶液反应制得，并以Fe3+作指示剂。硫氰酸汞受热易分解，且体积膨胀很大，曲曲折折生长成蛇形。反应需要在通风橱中进行。通过开放实验室进行课外实验活动的积累，教师的化学知识不断得到充实和拓展。

（2）强化了教师的实验知识和操作技能

开放实验室所涉及的实验内容，大部分是高中教材没有涉及到的，更是教师平时没有做过的。教师对课内实验的实验技能尚且有待提高，课外实验的实施可能存在更多的困难。但是为了指导学生顺利完成实验，教师必须自己先尝试理解和完成实验，才能安全、有效地指导学生进行实验操作。如有学生提出从茶叶中提取咖啡因的课题，这个实验需要用到大学有机化学实验中的索式提取器，而大多数教师对大学学过的从茶叶中提取咖啡因的原理和索式提取器的使用方法早已遗忘了。为了让学生顺利完成实验课题，指导教师查阅了该反应的实验原理和实验过程，重新练习索式提取器的使用方法，进一步熟悉萃取、蒸馏、升华等基本操作。这样，在与学生一起完成探究实验的过程中，既回顾了大学的实验，也强化了自身的实验技能。

（3）提高了教师发现问题和实验创新的能力

高中化学教材出现的实验，不少实际现象与理论现象不符合，也有一些实验的污染较重，或者是实验现象不明显，这些都是开放实验室的潜在课题。在开展“开放式”实验教学的过程中，教师必须要有发现和提出问题的能力，才能指导学生设计并完成实验课题，与此同时，教师的实验创新能力也得到了提升。如在演示鲁科版高中化学教材必修2“焰色反应”这一课题时，教材关于焰色反应的演示实验通常以“铂丝（或铬镍丝）——酒精灯实验”为主，该实验有以下缺点：①实验现象不明显；②酒精灯火焰黄色干扰金属焰色的观察；③铂丝价格高，铬镍丝易损坏；④不能给学生留下深刻的印象。某一学生实验小组在开放实验室完成了氯糖反应的探究实验，利用氯酸钾与二氧化锰混合共热产生的氧气氧化蔗糖，该探究实验现象非常明显，实验的安全性较高。指导教师提出能否把氯糖反应与焰色反应结合起来，提高焰色反应的实验效果？经过讨论，指导教师与探究小组的学生一起查阅资料，开展实验探究，最终确立并完成了《利用氯糖反应改善焰色反应的实验效果》的课题。

［1］林丽璇，蒋小钢.对提升中学化学教师演示实验技能的思考与实践［J］.福建基础教育研究，2013（5）.

［2］李晓明.知识的科学性是化学教学的原点——以电化学教学为例［J］.化学教学，2015（11）.

［3］张贤金，吴新建.基于实验研究素养的提升开展实验培训［J］.化学教学，2014（1）.

（责任编辑：张贤金）

本文系厦门市教育科学“十二五”规划2014年度立项课题“中学化学‘开放实验室’的实践研究”（课题编号：14076）研究成果。