中學化學實驗資源的優化策略

■劉長勝

中學化學實驗資源的優化策略

■劉長勝

從網絡化管理、化學基礎實驗室的組建、DIS實驗系統的推廣、化學資源室的建設和社會熱點問題透視等方面闡述中學化學實驗資源的優化策略，以使中學化學實驗室更好地適應現代教育發展和新課程改革的需要。

中學化學實驗；化學基礎實驗室；化學資源室；DIS實驗系統

《全日制普通高中化學新課程標準》提出：“化學教學應通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力。”化學實驗是進行科學探究的重要方式，學生具備基本的化學實驗技能是學習化學和進行探究活動的基礎和保證。這標志著傳統的教師講實驗、學生看現象、考試寫結論的實驗教學模式要徹底結束，傳統的教室加庫房的實驗室模式必須進行優化整合，實驗教師管理員的角色和理念必須更新，以適應現代教育發展和新課程改革的需要。筆者就廈門市海滄實驗中學對化學實驗資源的優化整合進行闡述，以探索更科學的中學化學實驗教學和管理策略。

1 逐步建立和完善化學實驗室網絡化管理系統

目前，廈門市海滄實驗中學主要通過校園網和QQ群實現化學實驗室網絡化管理。系統平臺：Windows XP server。網頁設計工具：Microsoft FrontPage2003。數據庫：Microsoft Access2003。圖片處理：Photoshop。學校現行化學實驗室管理模塊如圖1所示。

本系統目前主要用戶包括實驗教師、化學教師、教務管理人員和財務管理人員。每個模塊根據實驗室的具體情況又分為數目不等的子模塊。如儀器設備模塊包括儀器設備目錄、儀器設備使用注意事項、儀器設備總賬和明細賬、儀器設備報損等子模塊。實驗室信息模塊包括實驗室開放時間和內容、實驗視頻資源、實驗論壇、新進實驗儀器設備通知、DIS數字化信息實驗系統等。

化學實驗室網絡化管理系統實施的意義：1）完全實現網絡預約和通知記錄單環保無紙化，極大地方便教師的實驗教學，同時也使實驗管理步入快捷環保的信息時代；2）校內化學教師對站內資源共建共享，不斷更新，通過共享平臺使學校的化學教師形成一個團結合作、共同發展的集體；3）使學校管理機構和財務人員及時了解實驗室全面信息，極大地方便學校的管理和相關部門信息的更新和溝通；4）進一步發展成為覆蓋全校師生的化學教學和學習平臺，提高化學實驗資源的利用率，使化學實驗室真正成為學生科學素養的培養基地。

2 組建化學基礎實驗室，讓每個學生有機會去體驗每個中學化學實驗

杜威主張“從做中學”，他認為兒童不從活動而由聽課和讀書所獲得的知識是虛渺的。而化學是以實驗為事實根據的一門實踐性學科，化學知識的建構和化學素養的形成大多數要通過實驗手段來實現。因此，中學化學實驗基本技能的培養成為中學化學教學的關鍵。而現在的演示加分組的實驗教學模式已不能滿足學生科學成長和新課改的需要。同時，實驗室在時間和內容上相對固定的開放形式，無法滿足不同學生對不同實驗的需求。

海滄實驗中學基于這種情況，專門組建一個化學基礎實驗室，其主要形式是把常用的儀器和裝置集中呈現，把主要操作和相似實驗進行集中比較。化學基礎實驗室主要由儀器設備的實物和使用資料卡片兩大部分組成，具體涵蓋了中學化學26類常見儀器、11類基本操作、12類常見儀器組合、常見物質和離子的檢驗與化學模型等。例如，試管的使用包括各種型號的試管以及常見輔助儀器和圖2所示資料卡片兩部分組成。

海滄實驗中學化學基礎實驗室通過一年多的實踐和完善，基本實現現行中學化學基本實驗和常見探究實驗可以同時對師生開放。以1/4學期為周期，以備課組為單位，擬定本年段的實驗內容，同時負責審核學生提交的實驗方案，并給予指導完善。現基本形成高一學生完成一定數量的指定實驗，高二學生完成一定數量的課題實驗，高三學生主要針對高考進行實驗拓展的課外實驗教學模式。筆者在一年多的探索中認為，化學基礎實驗室在化學教學中有以下幾方面的實際意義。

1）讓每個學生有機會體驗每個中學化學基本實驗。新課程三維教學目標其中之一就是“過程與方法”，而化學知識的構建和化學素養的形成的主要途徑就是科學的實驗過程。傳統的化學實驗教學模式還基本停留在多演示、少分組、看現象、記結論的模式上，演示實驗學生沒機會體驗，分組實驗學生沒機會重現，基本實驗技能不能強化訓練，相似實驗不能直觀比較。實驗室雖然開放，但受內容和時間的限制，學生很難形成整體的實驗思維。海滄實驗中學的化學基礎實驗室基本把中學化學常見實驗集中呈現在同一教室內，以年段為單位在課外時間對學生進行開放。學生有機會親自體驗教材中涉及的每個實驗，讓體驗和探究真正成為學生一種主要的學習方式。同時學生在有限的時間內可以對多個實驗進行集中操作，把傳統教學很難同時呈現的相似儀器和裝置組合進行直觀的比較。如同時呈現容易混淆的表面皿和蒸發皿、不同的防倒吸裝置、各種分子模型和晶體結構模型，這樣既可以提高儀器的利用率，同時也可以節約學生大量的時間。學生通過自身感官的體驗和比較，對化學思維的形成和科學素養的培養起到積極的作用。

2）為高三的化學實驗復習提供一個綜合平臺。化學高考中實驗所占的比例和需要用實驗探究思維解決的問題越來越多，傳統的講實驗、記實驗的教學方法已不能適應新課改下高考的要求。而高三復習時間短，內容多，實驗復習不可能對所有實驗重新再現，學生幾乎還是以聽實驗為主，解決實驗和探究問題的能力得不到很好的整合和發展。這樣，高考實驗就成為學生很難突破的一個瓶頸。化學基礎實驗室的建立，為高三化學實驗復習提供了極大的便利，教師不需要把常見儀器搬到教室進行展示，學生完全可以根據實驗內容和實驗室提供的資料卡片進行自主學習，為高三化學實驗復習提供一個良好的整合平臺，學生在短時間內可以對整個中學化學實驗進行集中體驗和比較，為迎考打下良好的基礎。

總之，化學基礎實驗室的建立，極大地提高了實驗儀器的利用率，同時也為化學實驗教學和學生自主探究學習提供了一個綜合平臺。

3 逐步推廣DIS數字化實驗信息系統

“DIS”是英文“Digital Information System”的縮寫，即數字化信息系統，主要由傳感器、數字采集器和計算機組成。它由傳感器把各種物理信號轉化成相應的電信號，數字采集器將采集到的電信號進行相應的處理后傳入計算機內，計算機通過應用軟件進行分析處理，并以多種形式實時顯示在計算機的屏幕上。它引發從傳統定性實驗向靈敏、精準的定量實驗的革命性飛躍，使中學化學實驗更加科學化。

中學化學的大多數實驗幾十年來一直停留在定性和理論階段，少量的定量實驗也缺乏準確性，實驗不能通過準確的信息得出科學的結論，實驗的科學性和直觀性不強。學生知識結構和學習能力的建構缺乏科學實踐的支撐，科學觀和科學精神得不到很好的培養。如傳統的酒精燈內外焰溫度的比較，甲烷與乙烯和乙炔燃燒溫度的差別，鹽類水解程度的比較等多個實驗，學生只能被動地接受教材和教師的理論描述，使本來以實驗為基礎的化學學科在中學階段也基本失去真正的實踐依據。

DIS數字化實驗信息系統把傳統中學化學真正帶入科學數字化時代，使傳統中學化學18類定性實驗直接轉化為準確的科學數字信息。如利用高溫傳感器直接測定0～1 000℃，分度為1 ℃的火焰溫度，讓學生真實地感受到酒精燈內外焰溫度的差別，化學反應熱量的變化；利用pH傳感器直接測量pH值0～14，分度為0.01的溶液酸堿度，讓中和反應的終點判斷更加科學，鹽類水解程度的不同具有科學的數字依據。DIS系統是傳統實驗教學的一次革命性發展，它使傳統的化學實驗教學進入一個全新的現代信息化時代，使傳統感性的定性實驗直接轉化為具體數字比較，把原來只能用現象模擬解釋的實驗直接轉變為科學數據，使教學的直觀性和科學性大大增強，同時也使學生從感性接受式學習模式走向體驗探究的科學成長過程。

DIS系統是一種智能化的便捷實驗設備，教師和學生都可以通過說明書在教室和實驗室實現數字化的實驗探究。雖然由于目前成本較高，還未得不到大面積普及，但數字化實驗必將成為中學化學實驗的發展方向。

4 建立化學資源室

目前，教學信息化建設已成為學校建設的重要組成部分。教學信息是指能為教學服務的一切資源。現在大多數中學各學科資源整合不盡完善，在一定程度上制約了學校和學科的建設和發展。海滄實驗中學化學實驗室在學校的大力支持和全體化學教師的共同努力下，經過一個學期的籌備，建立一個小型的化學資源室。現在主要包括：《化學教育》《中學化學教學參考》等十幾種教學雜志和報紙組成的教學資料區；“高考資源網”等5個付費數字期刊網；《趣味學化學》《化學科普集萃》《諾貝爾的榮耀：化學桂冠》等200多本化學科普書籍；10年各地高考化學試題；各類中學化學競賽書籍；優秀化學教學視頻和化學教學資源共建共享平臺。資源室雖處于起步階段，各方面建設還需不斷補充完善，但極大地方便了廣大師生在化學教學和學習方面的閱讀和查閱。下一步設想和國內一些知名中學逐步建立友好學校，形成跨區域資源共享。

5 開發現代科技和社會熱點問題的知識長廊

隨著社會的發展和科技的進步，化學技能和化學產品幾乎充滿生活的每個角落，由此產生的社會熱點問題也層出不窮。人們一邊在享受現代科技帶來的極大便利，一邊也被動地承受著知情或不知情的化學危害。蘇丹紅、三聚氰胺事件的陰影還沒有散去，一滴香、面粉增白劑風云又起。讓學生更多地了解化學知識，科學使用化學產品，及時了解化學熱點問題，更好地防范各種化學危害，成為學校化學教育的一項重要內容。海滄實驗中學化學實驗室利用科技樓長廊和學校網站，及時追蹤各類化學熱點問題，讓學生在學習過程中及時了解新型化學產品，及時了解各類化學熱點問題，以真正起到學以致用的教育目的。下一步設想通過學生進一步輻射到家長、社區，讓化學科普走入學校可能輻射到的各個地方，讓人們更多地了解化學知識，更好地利用化學產品，讓學校真正成為區域的科技文化傳播中心。

實驗資源用則活，不用則廢。在飛速發展的科技教育時代，中學化學實驗教師不能僅僅是鎖好實驗室的門，看好實驗室的家，更重要的是要不斷汲取全新的教學理念，隨時了解實驗教學動態，以一名實驗研究員的身份整合優化已有的實驗資源，讓化學實驗室真正成為學校乃至區域的現代科技文化窗口，使化學實驗室成為學生化學素養和科學精神的培養基地。■

[1]教育部.普通高中物理課程標準[M].北京:人民教育出版,2003

[2]普通高中課程標準實驗教科書:化學（化學反應原理）[M].濟南:山東科學技術出版社,2007

（作者單位：福建省廈門市海滄實驗中學化學實驗室）