初中畢業生化學實驗素質現狀及教學對策

孫成余

摘要：通過對初中畢業生化學實驗操作要點考查的觀察和實驗結果的判定，在數據統計分析的基礎上，加強實際操作與報告書寫的一致性研究，確定實驗過程中出現的主要問題，對存在的問題進行分類比較和歸因研究，提出“創造機會強化多維技能訓練，促進良好習慣的養成”、“創新實驗教學方式引發思維，提升學生的思維品質”兩個方面的教學優化策略。

關鍵詞：化學實驗；實驗評價；實驗研究；教學對策

文章編號：1005–6629（2015）4–0025–05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學實驗教學是培養學生化學素質和動手能力的重要方式。由于多種原因，初中化學實驗中還存在許多問題。宿遷市每年中考都會選擇一定的實驗內容來考查初中畢業生的化學知識與技能，考查采取現場抽簽分組進行實驗操作技能測試，并當場確定等第的方式進行。2014年實驗考查試題（魯教版義務教育教科書《化學》）為：（1）二氧化碳的制取和性質；（2）配制一定溶質質量分數的溶液；（3）酸和堿的化學性質（鹽酸與氫氧化鈉溶液的中和反應）；（4）粗鹽的提純（溶解、過濾、蒸發）。本文以對學生測試的分析為基礎，發現存在的問題，分析問題的成因，在此基礎上提出問題解決的策略。

1 研究方法

1.1 問題的分類

化學實驗是從具體到抽象、從單維到多維的復雜操作和思維的過程，學生的實驗操作是實驗教學程序和學生已有知識結構和學習策略的表征結果。實驗過程中暴露的問題主要有：規范性問題、描述性問題和思維性問題，見圖1。

例如：“二氧化碳的制取和性質”操作步驟中涉及的問題如下：

（1）檢查裝置的氣密性。連接好儀器，把導管用彈簧夾夾住，從長頸漏斗中向錐形瓶中注水，若，說明裝置不漏氣。

（2）添加藥品。先向錐形瓶里加入幾塊石灰石，具體操作為 ；再通過 小心加入適量的 。

（3）把生成的氣體通入澄清石灰水中，石灰水變 ，證明是二氧化碳氣體，反應的原理是。

（4）用 方法收集一瓶二氧化碳氣體，并用燃著的木條放在 ，燃著的木條熄滅時，證明二氧化碳已收集滿。用玻璃片蓋住已收集滿二氧化碳的集氣瓶。

（5）傾倒廢液，清洗儀器，整理桌面。

操作步驟1、5是實驗室制備氣體必備步驟，制備任何氣體之前進行裝置的氣密性檢查、實驗結束進行必要的清洗和整理，屬于規范性步驟。操作步驟2是用專業術語對添加實驗藥品操作的具體說明，屬于描述性問題。操作步驟4是對二氧化碳氣體收集和驗證方法的描述，操作步驟3、4是對制備二氧化碳氣體原理的理解，涉及藥品的選擇和實驗現象的證實等思維加工過程，屬于思維性問題。

1.2 數據的統計

在全區4089位考生中，隨機選取1200份實驗過程評分表（操作步驟和評分記錄），占樣本總數的29.3%，具有典型的代表性。首先是對評定記錄進行逐項統計，計算錯誤率（出現問題的要點數/該類操作要點的總數量），確定規范性問題的嚴重程度。然后針對學生操作步驟的評判結果，進行統計并計算錯誤率，確定描述性問題的錯誤程度。最后通過對評定記錄與操作步驟（學生的實際操作與實驗報告的書寫）的一致性研究，確定思維性問題的表現。

1.3 問題的表現

通過對實驗操作要點評判表的統計、實驗結果的鑒定和實驗報告的批閱等方面的研究，綜合各類信息并從實驗操作規范、現象描述、思維加工等角度進行分類，問題的主要表現及錯誤率如表1所示。

2 問題的究因

規范性問題是實驗操作步驟的程序性和操作的規范性的具體體現，實驗操作的要點多、專業儀器的操作精準都會導致規范性問題的高頻率出現。描述性問題是對實驗過程的專業化描述，在平常的教學中強調比較多也比較到位，出現頻率較少。思維性問題是對實驗原理和實驗現象的綜合加工過程，容易暴露學生的思維缺陷，也是規范性問題和描述性問題的綜合體現。

問題的統計結果表明規范性問題和思維性問題較多，描述性問題相對較少，說明學生的主要問題出現在實驗操作與實驗方法層面。

2.1 問題的特征

規范性問題主要涉及操作的程序性和操作的規范性，操作的程序性問題主要是由于對實驗步驟不熟悉或是遺忘所致，如未檢查裝置的氣密性、天平未調平或游碼未歸零時進行調節平衡等。操作的規范性問題主要是對操作要求理解不透或是對儀器的結構特征了解不深所引發，如在蒸發皿底部墊石棉網進行加熱蒸發、選用長頸漏斗時稀鹽酸加得過少，導致氣體從長頸漏斗口逸出等。思維性問題主要涉及化學基本知識的掌握和基本實驗技能操作的理解兩個部分，是“說和做”的綜合體現。思維性問題主要是對實驗原理理解不清或是對具體操作要求理解不透所致，如制備二氧化碳時鹽酸與硫酸、大理石與碳酸鈉、分液漏斗與長頸漏斗之間的選擇紛亂、用水先潤濕pH試紙或直接插入試劑中檢測等。

2.2 原因的分析

實驗考查是中考的組成部分，各校都很重視，考前會補足補齊實驗所需的儀器藥品，臨考前1～2周內會組織師生圍繞教材中規定的實驗進行全覆蓋式的技能訓練和實驗報告的書寫訓練等。

但從考查情況看，操作的規范性和程序性問題特別嚴重，規范性問題產生的原因在于平時學生規范性操作訓練不夠，沒有領悟操作的真實意圖和儀器的規格特點，對操作原理理解偏差或不全面。描述性問題較少，實驗報告書寫整潔工整，錯誤率很低，與操作規范性的高錯誤率形成鮮明反差，說明學生是按照考前記憶直接填寫的，實際操作的機會較少，將做實驗的操作過程變成了記憶和背誦過程，沒有養成良好的實驗習慣。思維性問題的暴露，表明平時實驗教學中教師對演示操作步驟的強調和解釋不到位，只關注了“做”的任務完成，而沒有從“思”的角度啟發，沒能從實驗目的、實驗技能、實驗原理等方面幫助學生進行究根探源，導致學生的“說和做”脫節，沒能實現基本知識與基本操作的融合。

3 教學的優化

四個考查實驗，均勻地分布在教材的上下兩冊，既有基本操作，也有物質制備、性質驗證與探究；既有定性操作，也有定量研究；涵蓋了初中階段各類實驗的基本要求。考查過程中所暴露出來的規范性問題是顯性的，但本源卻是對實驗原理和操作規范的本質理解不清，需要認真研究加以解決。

3.1 創造機會強化多維技能訓練，促進良好習慣的養成

從四個實驗過程中所暴露出來的問題上看，操作的規范性問題最為突出。在實驗教學中，要多為學生創造一些動手練習和親身感受的機會，以提高實驗技能，養成良好習慣。可從以下幾方面進行嘗試：

3.1.1 創造練習機會

讓學生走進實驗室，或將實驗室變成化學的功能教室，將課標規定的、教材呈現的實驗裝置儀器，分類擺放，讓學生自主選擇、自行拆卸組裝，了解儀器的結構性能，給學生提供親身體驗甚至是“把玩”各種儀器的機會。讓學生在有意無意之間，耳濡目染，在自然而然之中，親近儀器、了解實驗，那么長頸漏斗與分液漏斗的結構功能區別、天平的使用就無需多言了。

3.1.2 關注親身體驗

有選擇地讓學生參與實驗準備，讓學生親身體驗實驗準備的艱辛，感受實驗成功或失敗，尋找實驗失敗的原因。因為化學實驗是條件控制下的實驗，影響化學實驗成功與否的因素很多，如實驗環境的溫度高低、風速大小；所用儀器的規格大小、連接順序、氣密性檢測；所取用藥品的狀態、存放時間長短、量的多少、濃度的大小等甚至個人的實驗習慣，這些都有可能影響到實驗的成敗[1]。通過師生共同的實驗準備，讓學生近距離地觀察教師的實驗操作，剖析同伴錯誤操作原因，幫助學生養成良好的實驗習慣，防止直接用手拿砝碼或撥動游碼等錯誤習慣的再現。

3.1.3 注意操作規范

在平時實驗教學中，教師要規范展示實驗操作過程，并及時講解規范操作要領。像分液漏斗的使用方法類規范性問題，要加強學生的體驗機會，通過教師巡回指導和學優生的帶動示范，幫助學生實現規范性操作。也可有選擇地進行試錯教學，讓學生理解不規范操作引發的后果，產生強烈的規范意識，避免沒有拔掉頂部塞子，直接打開活栓的錯誤操作。這樣的實驗教學可有效地解決諸如“沒有檢查裝置的氣密性、氣體從長頸漏斗下端沖出、導管沒有伸到集氣瓶底部、沒使用鑷子和濾紙、未及時振蕩”等規范性問題。

3.2 創新實驗教學方式引發思維，提升學生的思維品質

在安全保障、藥品器材充足的前提下，要盡量將演示實驗改為分組實驗，增加學生的體驗機會；實驗教學內容要按照實驗目的對原理逐項解剖分析，培養學生思維的序列性；實驗設計要依據原理設計實驗步驟，研究儀器裝置的結構特點，并設法進行改進，培養學生思維的發散性；實驗評價要結果與過程并重，通過對不同實驗原理、實驗裝置的實施與評價，讓學生在實驗過程中發現問題解決問題，培養學生思維的創新性。

下面以實驗室制取二氧化碳原理為例說明一般性要求。

（1）實驗內容。針對二氧化碳的制取原理理解不清的問題，教學中依據實驗室制備氣體的一般程序，按表2內容逐項解剖分析。

通過以上四個方面問題的逐項解決，讓學生理解相關程序的原理依據，明確實驗室制備氣體的一般步驟，培養學生思維的序列性。

（2）實驗裝置。原理可分兩步進行討論總結，一是寫出所知道的能生成CO2的反應方程式，二是寫出所選用的實驗室制取CO2的反應方程式，并說明理由。展示不同實驗裝置的特點，研究所需儀器的功能，嘗試進行如圖2一類的生活化改進[2]。

通過對諸多產生CO2反應的分析和實驗室制備氣體原理的總結，讓學生理解實驗原理、實驗藥品、實驗裝置三者之間的關聯性。依據原理對實驗裝置進行改進，讓學生在知行統一中，理解儀器的結構特點，靈活拓展儀器的應用空間，培養學生思維的發散性。

（3）實驗評價。研究氣密性檢查原理，強調分液漏斗與長頸漏斗的區別，結合錯誤案例進行反面驗證，讓學生真正明白“儀器藥品選擇紛亂、氣密性檢查與裝置不匹配”所造成的嚴重后果。進一步感悟實驗室制備氣體的原理選擇和儀器藥品選用的原則，真正理解各種儀器的結構性能，領悟選擇依據的真諦，熟練掌握操作的規范要求。如先用手握住試管，再把導管的一端浸沒在水里；對如圖2（2）裝置檢查時，先用彈簧夾夾住橡膠管再向長頸漏斗內慢慢注水，期望出現漏斗內液面不下降來證明氣密性良好，結果卻是氣泡沿著漏斗頸冒出，液面不斷下降。二氧化碳熄滅蠟燭火焰的性質實驗看似很簡單，但是學生卻很難成功甚至出現相反的現象（高的蠟燭先熄滅）[3]，可進行如圖2（3）、圖2（4）類型的研究改進。不斷地研究和改進，讓學生在真實的體驗中比較不同裝置特點，評價不同裝置的實驗效果，有利于培養學生思維的創新性。

按照這樣程序設問討論思考，可以幫助學生了解實驗室制備氣體的一般步驟和思維方式，同時內容設計的邏輯順序明顯、層次分明，與實驗的過程契合度高，有利于學生層層深入實驗本體，完善知識結構，形成良好的思維習慣。

總之，雖然新課改強調了化學實驗的本體地位，各地教育主管部門也加大了實驗設施設備的投入，但是學生的實驗素質現狀還是令人擔憂，這不得不引起我們化學教育工作者的研究與關注。

參考文獻：

[1]施建軍.對初中化學教師實驗操作技能現狀的分析與反思[J].化學教學，2014，（7）：31.

[2]江家發，竇寧慧.化學實驗對中學化學教師專業發展的影響與思考[J].化學教育，2014，（15）：42.

[3]陸春華.論當前初中化學實驗教學中存在的一些問題及對策[J].化學教學，2014，（5）：48.