中學生化學實驗能力的培養策略與途徑

吳良根

【摘 要】化學實驗能力是學生運用化學實驗手段來解決問題、獲得有關知識、經驗的能力。中學生化學實驗能力主要包括敏銳的實驗觀察能力、熟練的實驗操作能力和創新的實驗思維能力。本文探索了在化學課堂教學和日常生活中培養學生化學實驗能力的策略與途徑。

【關鍵詞】中學化學實驗能力觀察能力操作能力思維能力

一、化學實驗能力簡述

實驗是化學賴以形成和發展的基礎，又是學習化學的媒介。直觀、鮮明和生動的化學實驗現象，不但能為學生的化學學習提供直接的感性認識，幫助學生接受和理解化學知識，還能促進他們獲取并靈活應用化學知識。化學實驗能力是運用化學實驗手段來解決問題、獲得有關知識、經驗的能力。其培養目標包括：

（１）擁有較強的“實驗意識”。善于通過實驗來解決化學問題,并能通過對問題的思考與分析，從中提煉出適宜的化學實驗課題。

（２）能靈活地運用化學知識和技能設計科學和可行的化學實驗方案。一個完整的科學探究過程包括發現問題、提出假說、設計實驗并實施、分析現象和數據并得出結論、運用結論解釋問題、交流表達等環節。化學實驗設計方案可以包含上述探究過程中的一個或幾個片段，也可以是探究活動的全過程。

（３）能根據實驗方案恰當地選擇、裝配、使用化學實驗儀器和化學試劑；合理地選擇、組織并有效地完成全部實驗過程的各種操作，有效地控制實驗條件；妥當地處理實驗中出現的問題；能獨立、系統、有條不紊地進行化學實驗觀察，客觀、完整地記錄實驗的過程、條件和現象。

（４）能對獲取的化學實驗現象、數據等進行一定的思維加工，具有較強的實驗思維能力；形成科學的化學概念、判斷和推理，發現規律、解決問題，并且將其概括成化學知識的能力。

二、中學生化學實驗能力的培養策略與途徑

化學實驗能力的培養貫穿在化學教學的全過程，化學知識教學和實驗教學相互促進、相互滲透、相互統一。化學實驗能力是由多種成分組成的一種綜合性能力，培養中學生化學實驗能力主要在培養學生的實驗觀察能力、實驗操作能力和實驗思維能力上下功夫。

（一）化學實驗觀察能力的培養

觀察能力是指學生通過觀察實驗過程及現象獲得生動的感性材料，然后進行分析、綜合、概括、歸納后上升為理性認識，形成正確概念。用于訓練學生觀察能力的內容有很多，如化學變化過程中物質的能量、質量、顏色變化、沉淀和氣體的生成等。培養學生敏銳的觀察能力應做好以下幾點。

1.明確目的要求。化學反應的現象紛繁復雜，觀察時如果沒有明確的觀察目的，容易舍本求末、漫無目標。因此在實驗前要提醒觀察的要點，要求學生帶著問題去觀察。如在觀察物質的物理性質時，應該注意的是物質的顏色、狀態、氣味、硬度、密度等；在觀察實驗現象時，要注意觀察物質狀態的變化、顏色的變化、發光、放熱、發出的聲音等現象；觀察裝置時，要注意儀器的規格、儀器的空間位置、連接順序等。有些實驗是在瞬間完成的，則要求學生集中注意力。

2.力求完整全面。要引導學生調動多種感覺器官，多方面對化學現象進行全面、深入的觀察，即透過現象看本質。在觀察銅與濃硝酸的反應現象時，有的學生觀察到產生了紅棕色氣體，至于銅片溶解、最終消失，反應放熱、溶液變色等現象容易被忽略；觀察甲烷和氯氣在光照的條件下發生取代反應時，有的學生注意到氯氣的顏色退去，卻忽略了在集氣瓶的內壁上有無色油狀液滴生成，這些都是觀察不完整的表現。因此要引導學生敏捷地捕捉稍縱即逝或不易發現的反應現象，不忽視細枝末節的變化。對復雜的變化，可多人同時進行觀察，做好分工協作。

3.掌握方法技巧。掌握良好、科學、辯證的觀察方法與技巧，就可以對觀察的對象進行全方位、多層次、多結構的觀察，并能在“同”中察“異”，“異”中見“同”。因此，觀察時應堅持：①充分調動各種感覺器官同時參與觀察活動；②多角度對事物進行觀察；③從整體到部分，或從部分到整體，分階段分層次進行觀察；④科學地利用前人觀察的結果等。此外，作詳盡的觀察記錄，寫出心得，以鞏固觀察結果，這些都是良好觀察方法的基本要求。

4.養成觀察習慣。化學是與生活實際緊密相關的學科，因此，在生活中就要養成良好的觀察習慣。教師在學生學習化學之初就要對學生提出建議和要求，如每人準備一個觀察記錄本，每天為自己設計一個觀察點，將自己觀察的主題、現象及由現象得出的結論記錄下來，例如：

觀察日期：______年____月____日

觀察主題：味精、食鹽、堿面、蔗糖的不同性質

觀察記錄：

（二）化學實驗操作能力的培養

實驗操作能力在化學實驗能力的諸要素中占有重要的地位，包括選擇、裝配、使用化學實驗儀器和化學試劑的能力；選擇、組織和完成實驗操作，控制實驗條件，實現化學過程以及各種預處理、后處理過程的能力等。這關系到實驗方法和實驗方案的順利實現。學生化學實驗操作能力的培養，重在熟練，貴在規范。教師要充分發揮示范指導作用，同時盡可能創造機會讓學生實際操練。

1.選擇組裝儀器。要了解常用儀器的名稱、原理、構造、性能、特點及注意事項。在實驗中，往往需要將多個儀器或器材進行連接與組裝，配合使用。無論是一臺儀器各個部位的裝配，還是多個儀器和器材的組合，都必須做到正確、合理和美觀。有的教師在準備學生實驗時，常常代替學生把儀器和藥品都事先裝配好，以為既方便又節省時間，但這種做法，削減了學生練習和操作的機會，不利于全面培養學生通過實驗獨立解決問題的能力。對于一些難度不大、比較安全的實驗要盡量讓學生體驗，以提高他們的操作能力。不能把“做”實驗變成教師“講”實驗、學生“聽”實驗和“背”實驗的過程。

2.熟練基本操作。嚴格且規范的基本操作，是得到鮮明的實驗現象和準確的實驗結果的前提，是避免意外事故的保證。對于各種基本操作，教師均要做示范。學生通過老師規范的操作與講解，掌握要領。除此之外，還可通過教材插圖和實驗室的掛圖等幫助辨析操作的正誤。有的學生有畏難情緒或膽小不敢動手，也有的學生滿不在乎或大大咧咧，這些都不利于實驗技能的培養。只有在實驗室和平常生活中多細心體會，勤學苦練，才能熟練掌握正確的實驗基本操作。

4.安全故障處理。由于條件限制或操作失誤，實驗時有可能會帶來一些安全問題。為了做到防患于未然，把危害降低到最低程度，每個學生都有必要了解化學實驗中的安全知識，提高安全意識，嚴格按照實驗操作規程進行化學實驗。在實驗中，免不了還會出現一些實驗故障，一般情況下由教師幫助排除，但在教學中也應有意識地培養學生排除一些簡單故障的能力。

實驗操作能力的培養，并非只有在實驗室中才能進行，日常生活中也能訓練學生的實驗操作技能。如洗衣服時洗滌劑如何使用比較科學？衣服如何漂洗會更干凈？炒菜時何時放菜，何時放調味品？這其中都包含一定的操作程序。一個在生活中善于觀察、勤于動手的學生，一定能成為化學實驗操作的小能手。

（三）化學實驗思維能力的培養

思維是人腦對客觀現象概括的、間接的反映，是一種高級的認識活動。化學實驗思維則是以化學實驗及相關知識為基礎，體現在獲得化學概念、認識物質性質、形成實驗方案、揭示化學規律等方面的思考與認識上，涉及對實驗現象的認知、判斷、處理，對實驗活動和行為的設計、決策、評價和概括。它包括化學抽象（邏輯）思維、形象（直感）思維和化學靈感（頓悟）思維等。各種思維形式既有共性，又有差異，它們相互區別、相互聯系、相互制約。

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1.結合實驗觀察。化學觀察不是一種純粹的感性活動，它還包含著理性思維的因素，是“思維著的化學知覺”。學生掌握知識必須通過自己的思維活動，而觀察能為思維提供必要的素材。有些學生把觀察簡單地理解為“看看”，缺乏對本質的思考。其實，觀察不僅僅是為了獲取和積累一些直覺表象，更重要的是對所獲取的大量感性材料進行分析、比較、綜合、抽象、概括等思維活動，這樣才能真正通過這些表面現象，認識事物的本質屬性及其內在聯系，使感性認識上升到理性認識。

例如，學習催化劑和催化作用的概念時，教師可演示實驗：將三支分別盛有氯酸鉀、二氧化錳、氯酸鉀和二氧化錳的混合物的試管加熱。在加熱過程中，利用帶火星的木條進行檢查，觀察各試管中有無氧氣放出(放出的速度)。實驗結束后，通過分析、歸納得出氯酸鉀、二氧化錳的性質。這樣，就為進一步抽象、概括形成催化劑和催化作用的概念，提供了全面、正確的感性材料。以上的判別、比較、分析、綜合、抽象、概括等，都是不同形式的思維活動。觀察中進行這一系列方式方法的思維活動，不僅能提高學生觀察的積極性，做到全面、精細、正確的觀察，而且有利于發展學生的思維能力。所以，教師在教學中要經常引導和訓練學生運用已有的知識，運用分析、比較、綜合、抽象、概括以及歸納、演繹等思維方法，善于把觀察和思維結合起來。

2.依托問題解決。化學實驗問題指在問題的條件、目標等因素中的一個或全部內容與實驗有關，而且解決問題的途徑主要是通過實驗手段。化學實驗問題所涉素材一般要超越教材和學生已有的知識水平。實驗有一定難度，需要一定的思維程序和方法，經過反復思考才能完成。例：如何用乙醇制備乙二酸乙二酯？在這個問題中，條件(乙醇)與目標(乙二酸乙二酯)沒有任何直接的聯系。分析時可引導學生采用逆推法，即沿著題中給出的條件，搭建起它們之間的“橋梁”，按先后順序一步步逼近結果。

“由因求果”的思維活動，通常稱“正向求解”。如果試著從終點入手，步步回推，這就是逆向思維。本題的解決過程就能較好地訓練學生的逆向思維能力。在問題解決過程中，要有意識地培養學生舉一反三、觸類旁通的學習能力。不能單純追求問題的結果，要通過練習歸納總結一類問題的解決策略；要有意識地引導學生敢于向傳統理論提出挑戰，對同一問題提出多種不同的理解或解決方法，尤其要重視和保護學生新穎、獨特甚至是奇怪的想法，以培養學生思維的發散性。

3.重視實驗設計。實驗設計能力從本質上講是一種思維技能，是指學生根據問題的需要確立研究目標，應用所學原理，選擇適當的儀器、藥品和材料，設計各種實驗去驗證或探索某一原理或改進原有實驗路線以達到更好的實驗目標。實驗設計訓練讓學生直接接觸科學研究的方法，使學生對預感、推測、試驗以及獨立解決問題的可能性有正確的認識。同樣一個化學實驗問題，可以設計出多種解決方案，能較好地培養學生的發散性思維能力。并且通過設計實驗，學生能學會如何控制或改變實驗條件，選擇什么樣的儀器來實施實驗，如何運用規律來解釋自然現象，如何由諸多的現象歸納出本質的結論，如何探索科學規律，等等。實驗設計過程中綜合運用各種科學知識，能較好地培養學生思維的流暢性、變通性、獨創性，是培養學生創造性思維能力的良好載體。

三、結語

要培養學生的化學實驗能力，除了要培養通過實驗來探索解決問題的“實驗意識”外，還要注意進行科學精神和科學態度的教育，結合學生的具體情況，進行學習目的教育、理論聯系實際及實事求是的科學態度教育，努力培養學生積極的學習情感。■

【參考文獻】

［1］鄧永財.試論中學化學實驗思維能力的結構與構建［J］.課程·教材·教法，2004（１０）.

［2］楊玉琴，王祖浩.對化學“實驗能力”內涵的重新認識［J］.化學教育，2012（１１）.

［3］姚秋平.幫助學生形成化學實驗能力的思考［J］.化學教學，2006（４）.

（作者單位：江蘇省蘇州市吳江區八坼中學）

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1.結合實驗觀察。化學觀察不是一種純粹的感性活動，它還包含著理性思維的因素，是“思維著的化學知覺”。學生掌握知識必須通過自己的思維活動，而觀察能為思維提供必要的素材。有些學生把觀察簡單地理解為“看看”，缺乏對本質的思考。其實，觀察不僅僅是為了獲取和積累一些直覺表象，更重要的是對所獲取的大量感性材料進行分析、比較、綜合、抽象、概括等思維活動，這樣才能真正通過這些表面現象，認識事物的本質屬性及其內在聯系，使感性認識上升到理性認識。

例如，學習催化劑和催化作用的概念時，教師可演示實驗：將三支分別盛有氯酸鉀、二氧化錳、氯酸鉀和二氧化錳的混合物的試管加熱。在加熱過程中，利用帶火星的木條進行檢查，觀察各試管中有無氧氣放出(放出的速度)。實驗結束后，通過分析、歸納得出氯酸鉀、二氧化錳的性質。這樣，就為進一步抽象、概括形成催化劑和催化作用的概念，提供了全面、正確的感性材料。以上的判別、比較、分析、綜合、抽象、概括等，都是不同形式的思維活動。觀察中進行這一系列方式方法的思維活動，不僅能提高學生觀察的積極性，做到全面、精細、正確的觀察，而且有利于發展學生的思維能力。所以，教師在教學中要經常引導和訓練學生運用已有的知識，運用分析、比較、綜合、抽象、概括以及歸納、演繹等思維方法，善于把觀察和思維結合起來。

2.依托問題解決。化學實驗問題指在問題的條件、目標等因素中的一個或全部內容與實驗有關，而且解決問題的途徑主要是通過實驗手段。化學實驗問題所涉素材一般要超越教材和學生已有的知識水平。實驗有一定難度，需要一定的思維程序和方法，經過反復思考才能完成。例：如何用乙醇制備乙二酸乙二酯？在這個問題中，條件(乙醇)與目標(乙二酸乙二酯)沒有任何直接的聯系。分析時可引導學生采用逆推法，即沿著題中給出的條件，搭建起它們之間的“橋梁”，按先后順序一步步逼近結果。

“由因求果”的思維活動，通常稱“正向求解”。如果試著從終點入手，步步回推，這就是逆向思維。本題的解決過程就能較好地訓練學生的逆向思維能力。在問題解決過程中，要有意識地培養學生舉一反三、觸類旁通的學習能力。不能單純追求問題的結果，要通過練習歸納總結一類問題的解決策略；要有意識地引導學生敢于向傳統理論提出挑戰，對同一問題提出多種不同的理解或解決方法，尤其要重視和保護學生新穎、獨特甚至是奇怪的想法，以培養學生思維的發散性。

3.重視實驗設計。實驗設計能力從本質上講是一種思維技能，是指學生根據問題的需要確立研究目標，應用所學原理，選擇適當的儀器、藥品和材料，設計各種實驗去驗證或探索某一原理或改進原有實驗路線以達到更好的實驗目標。實驗設計訓練讓學生直接接觸科學研究的方法，使學生對預感、推測、試驗以及獨立解決問題的可能性有正確的認識。同樣一個化學實驗問題，可以設計出多種解決方案，能較好地培養學生的發散性思維能力。并且通過設計實驗，學生能學會如何控制或改變實驗條件，選擇什么樣的儀器來實施實驗，如何運用規律來解釋自然現象，如何由諸多的現象歸納出本質的結論，如何探索科學規律，等等。實驗設計過程中綜合運用各種科學知識，能較好地培養學生思維的流暢性、變通性、獨創性，是培養學生創造性思維能力的良好載體。

三、結語

要培養學生的化學實驗能力，除了要培養通過實驗來探索解決問題的“實驗意識”外，還要注意進行科學精神和科學態度的教育，結合學生的具體情況，進行學習目的教育、理論聯系實際及實事求是的科學態度教育，努力培養學生積極的學習情感。■

【參考文獻】

［1］鄧永財.試論中學化學實驗思維能力的結構與構建［J］.課程·教材·教法，2004（１０）.

［2］楊玉琴，王祖浩.對化學“實驗能力”內涵的重新認識［J］.化學教育，2012（１１）.

［3］姚秋平.幫助學生形成化學實驗能力的思考［J］.化學教學，2006（４）.

（作者單位：江蘇省蘇州市吳江區八坼中學）

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1.結合實驗觀察。化學觀察不是一種純粹的感性活動，它還包含著理性思維的因素，是“思維著的化學知覺”。學生掌握知識必須通過自己的思維活動，而觀察能為思維提供必要的素材。有些學生把觀察簡單地理解為“看看”，缺乏對本質的思考。其實，觀察不僅僅是為了獲取和積累一些直覺表象，更重要的是對所獲取的大量感性材料進行分析、比較、綜合、抽象、概括等思維活動，這樣才能真正通過這些表面現象，認識事物的本質屬性及其內在聯系，使感性認識上升到理性認識。

例如，學習催化劑和催化作用的概念時，教師可演示實驗：將三支分別盛有氯酸鉀、二氧化錳、氯酸鉀和二氧化錳的混合物的試管加熱。在加熱過程中，利用帶火星的木條進行檢查，觀察各試管中有無氧氣放出(放出的速度)。實驗結束后，通過分析、歸納得出氯酸鉀、二氧化錳的性質。這樣，就為進一步抽象、概括形成催化劑和催化作用的概念，提供了全面、正確的感性材料。以上的判別、比較、分析、綜合、抽象、概括等，都是不同形式的思維活動。觀察中進行這一系列方式方法的思維活動，不僅能提高學生觀察的積極性，做到全面、精細、正確的觀察，而且有利于發展學生的思維能力。所以，教師在教學中要經常引導和訓練學生運用已有的知識，運用分析、比較、綜合、抽象、概括以及歸納、演繹等思維方法，善于把觀察和思維結合起來。

2.依托問題解決。化學實驗問題指在問題的條件、目標等因素中的一個或全部內容與實驗有關，而且解決問題的途徑主要是通過實驗手段。化學實驗問題所涉素材一般要超越教材和學生已有的知識水平。實驗有一定難度，需要一定的思維程序和方法，經過反復思考才能完成。例：如何用乙醇制備乙二酸乙二酯？在這個問題中，條件(乙醇)與目標(乙二酸乙二酯)沒有任何直接的聯系。分析時可引導學生采用逆推法，即沿著題中給出的條件，搭建起它們之間的“橋梁”，按先后順序一步步逼近結果。

“由因求果”的思維活動，通常稱“正向求解”。如果試著從終點入手，步步回推，這就是逆向思維。本題的解決過程就能較好地訓練學生的逆向思維能力。在問題解決過程中，要有意識地培養學生舉一反三、觸類旁通的學習能力。不能單純追求問題的結果，要通過練習歸納總結一類問題的解決策略；要有意識地引導學生敢于向傳統理論提出挑戰，對同一問題提出多種不同的理解或解決方法，尤其要重視和保護學生新穎、獨特甚至是奇怪的想法，以培養學生思維的發散性。

3.重視實驗設計。實驗設計能力從本質上講是一種思維技能，是指學生根據問題的需要確立研究目標，應用所學原理，選擇適當的儀器、藥品和材料，設計各種實驗去驗證或探索某一原理或改進原有實驗路線以達到更好的實驗目標。實驗設計訓練讓學生直接接觸科學研究的方法，使學生對預感、推測、試驗以及獨立解決問題的可能性有正確的認識。同樣一個化學實驗問題，可以設計出多種解決方案，能較好地培養學生的發散性思維能力。并且通過設計實驗，學生能學會如何控制或改變實驗條件，選擇什么樣的儀器來實施實驗，如何運用規律來解釋自然現象，如何由諸多的現象歸納出本質的結論，如何探索科學規律，等等。實驗設計過程中綜合運用各種科學知識，能較好地培養學生思維的流暢性、變通性、獨創性，是培養學生創造性思維能力的良好載體。

三、結語

要培養學生的化學實驗能力，除了要培養通過實驗來探索解決問題的“實驗意識”外，還要注意進行科學精神和科學態度的教育，結合學生的具體情況，進行學習目的教育、理論聯系實際及實事求是的科學態度教育，努力培養學生積極的學習情感。■

【參考文獻】

［1］鄧永財.試論中學化學實驗思維能力的結構與構建［J］.課程·教材·教法，2004（１０）.

［2］楊玉琴，王祖浩.對化學“實驗能力”內涵的重新認識［J］.化學教育，2012（１１）.

［3］姚秋平.幫助學生形成化學實驗能力的思考［J］.化學教學，2006（４）.

（作者單位：江蘇省蘇州市吳江區八坼中學）

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