“開放式”實驗教學(xué)促進(jìn)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展研究

林麗璇 蔣小鋼

（1.同安第一中學(xué)，福建廈門361100；2.廈門外國語學(xué)校，福建廈門361100）

“開放式”實驗教學(xué)促進(jìn)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展研究

林麗璇1蔣小鋼2

（1.同安第一中學(xué)，福建廈門361100；2.廈門外國語學(xué)校，福建廈門361100）

新課程改革以來，高中化學(xué)教師的實驗素養(yǎng)出現(xiàn)弱化的趨勢，實驗創(chuàng)新能力越顯不足。“開放式”實驗教學(xué)，在提高學(xué)生的探究能力和實踐能力的同時，也起到了促進(jìn)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展的作用。

開放式；實驗教學(xué)；教師專業(yè)發(fā)展

隨著新課程改革的深入實施，高中化學(xué)教師的實驗素養(yǎng)出現(xiàn)了弱化的趨勢，教師的實驗創(chuàng)新能力越顯不足。為了加快中學(xué)化學(xué)教師的專業(yè)成長，如何提升其實驗素養(yǎng)成為一個急需解決的問題，這一問題引起了教育行政部門和許多專家學(xué)者的高度重視，也引發(fā)了許多中學(xué)化學(xué)教師的思考和實踐探索。

我們以廈門市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2014年度立項課題“中學(xué)化學(xué)‘開放實驗室’的實踐研究”的研究為契機(jī)，探索充分利用實驗室資源，在培養(yǎng)學(xué)生探究能力和實踐能力的同時，促進(jìn)教師專業(yè)知識和實驗技能提升的方法和途徑。

一、“開放式”實驗教學(xué)的運(yùn)作與管理

“開放式”實驗教學(xué)也可以稱為“開放實驗教學(xué)”“開放實驗室”，是指將實驗室相關(guān)資源如化學(xué)儀器、化學(xué)藥品等有目的、有組織地對外開放，學(xué)生在教師或?qū)嶒瀱T的指導(dǎo)下，利用課余時間到實驗室開展實驗探究活動，以達(dá)到充分利用學(xué)校資源拓展學(xué)生學(xué)習(xí)空間，激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、敢于質(zhì)疑、勇于探索的學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生的思維品質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的目的。具體的運(yùn)作與管理模式為：

1.實驗內(nèi)容的確定

首先，學(xué)生從課內(nèi)化學(xué)實驗習(xí)題、異常化學(xué)實驗現(xiàn)象或課外趣味實驗中自主尋找實驗課題；然后，在授課教師的指導(dǎo)下，學(xué)生填寫“探究實驗學(xué)生活動申請表”，填寫內(nèi)容包括探究實驗內(nèi)容、實驗?zāi)康摹嶒炘砗喪觥嶒瀮x器與藥品、實驗主要步驟簡述；最后，指導(dǎo)教師進(jìn)行化學(xué)實驗的安全性、可行性、簡約性分析，確認(rèn)可行后，將表格交給化學(xué)實驗員，并預(yù)約實驗時間。

2.實驗的實施

利用每周三或周五下午自習(xí)課及部分節(jié)假日，在保證指導(dǎo)教師或?qū)嶒瀱T在場的前提下，學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實驗。為了保證化學(xué)實驗過程的安全性，防止個別學(xué)生不按照化學(xué)實驗的規(guī)范要求進(jìn)行實驗，實驗過程全程監(jiān)控。學(xué)生在實驗過程中，及時記錄實驗現(xiàn)象。

3.實驗的總結(jié)與反思

實驗完畢后，填寫“探究實驗學(xué)生活動記錄表”，詳細(xì)記錄化學(xué)實驗過程及現(xiàn)象，然后進(jìn)行小組自我評價與反思，指導(dǎo)教師進(jìn)行點(diǎn)評。對于無法一次性完成的實驗，或者需要改進(jìn)的實驗，可以多次預(yù)約直至實驗完成。

二、“開放式”實驗教學(xué)可以促進(jìn)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展

1.中學(xué)化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展?fàn)顩r

（1）知識面狹窄，思維定勢嚴(yán)重

高中化學(xué)教師的知識和能力，大部分來源于大學(xué)期間接受的化學(xué)理論與實踐，經(jīng)過多年教學(xué)之后，不少教師對大學(xué)所學(xué)的理論知識遺忘較多，知識水平大多停留在高中的知識層面，尤其是大學(xué)期間學(xué)習(xí)的化學(xué)實驗技能與實驗觀念也大大弱化。雖然部分在職高中化學(xué)教師通過參加各類培訓(xùn)來提升綜合素質(zhì)，但是對大多數(shù)一線教師而言，教學(xué)任務(wù)繁重，教師的精力有限，加上學(xué)校培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)的限制，導(dǎo)致高中化學(xué)教師普遍知識面較狹窄。隨著教學(xué)時間的延續(xù)，教師會越來越依靠原有的經(jīng)驗來指導(dǎo)自己的教學(xué)，久而久之成為牢不可破的金科玉律，教師的這種思維固化，最終將導(dǎo)致思維的定勢，教學(xué)難以創(chuàng)新。以電化學(xué)的教學(xué)為例，多數(shù)高中化學(xué)教師在講授《原電池》一節(jié)時，會總結(jié)原電池的構(gòu)成條件：形成閉合回路、兩個活潑性不同的電極、電極與電解質(zhì)溶液接觸、要有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。實際上，當(dāng)這四個條件不同時具備時，仍有可能構(gòu)成原電池，如濃差原電池、燃料電池等。

（2）實驗?zāi)芰θ趸倪M(jìn)實驗和創(chuàng)新實驗的能力不足。

目前，多媒體設(shè)備與應(yīng)用的普及、中學(xué)化學(xué)實驗準(zhǔn)備的瑣碎、部分實驗的危險性和毒性、一些中學(xué)化學(xué)實驗室條件不足等都造成教師演示實驗做得少，實驗?zāi)芰θ趸Ｒ愿＝ㄊ〉诙媒處熃虒W(xué)技能大賽高中化學(xué)為例，比賽的項目之一為實驗技能（配制一定物質(zhì)的量濃度的NaCl溶液），參賽教師為省各地市選拔出來的優(yōu)秀選手，代表的是各地市化學(xué)教學(xué)的較高水平，但是從比賽的實驗過程來看，參賽選手的實驗表現(xiàn)不盡人意，說明高中化學(xué)教師的實驗?zāi)芰τ写嵘Ａ硗猓诟咧谢瘜W(xué)教材中涉及的一些實驗，其真實的實驗現(xiàn)象與理論的描述并不符合，教師在教學(xué)過程中，并沒有深入挖掘其中的本質(zhì)，而是直接用原有的思維引導(dǎo)學(xué)生背下標(biāo)準(zhǔn)答案，無法對實驗提出改進(jìn)和創(chuàng)新。如魯科版高中化學(xué)必修1涉及演示實驗Cu和濃HNO3反應(yīng)，實驗過程中的實驗現(xiàn)象為：（1）溶液上方有紅棕色氣體；（2）Cu片表面有氣泡產(chǎn)生；（3）溶液由無色變?yōu)榫G色。很多教師演示該實驗后，讓學(xué)生記住實驗現(xiàn)象，記住最后溶液顯藍(lán)色，避開溶液顯綠色的真正原因乃是紅棕色的NO2氣體溶于溶液所致，或者教師根本不知道溶液為何顯綠色。教師只有不斷提升專業(yè)知識素養(yǎng)，增強(qiáng)改進(jìn)造實驗和創(chuàng)新實驗的精神，才能培養(yǎng)出有探究精神和創(chuàng)新精神的學(xué)生。

2.“開放式”實驗教學(xué)必將促進(jìn)高中化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展

（1）拓展了教師的專業(yè)知識面

在開放實驗室進(jìn)行學(xué)生實驗活動的運(yùn)作過程中，學(xué)生可以從課內(nèi)的化學(xué)實驗習(xí)題、異常的化學(xué)實驗現(xiàn)象或課外趣味實驗中自主尋找實驗課題，指導(dǎo)教師進(jìn)行化學(xué)實驗的可行性、安全性、簡約性分析。這些課題有部分是指導(dǎo)教師本身陌生的化學(xué)實驗，為了更好地指導(dǎo)學(xué)生，迫使教師通過各種渠道查閱資料，了解實驗的反應(yīng)原理、物質(zhì)的性質(zhì)、實驗儀器的使用方法等，化學(xué)教師在指導(dǎo)學(xué)生實驗的過程中知識面得到了拓展。如教師在開放實驗室指導(dǎo)的第一個課外趣味化學(xué)實驗是“法老之蛇——硫氰酸汞受熱分解”。為了指導(dǎo)學(xué)生，在原本對該實驗原理較陌生的情況下，教師查閱了大量資料，了解到硫氰酸汞不溶于水，可由硝酸汞和硫氰酸銨溶液反應(yīng)制得，并以Fe3+作指示劑。硫氰酸汞受熱易分解，且體積膨脹很大，曲曲折折生長成蛇形。反應(yīng)需要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。通過開放實驗室進(jìn)行課外實驗活動的積累，教師的化學(xué)知識不斷得到充實和拓展。

（2）強(qiáng)化了教師的實驗知識和操作技能

開放實驗室所涉及的實驗內(nèi)容，大部分是高中教材沒有涉及到的，更是教師平時沒有做過的。教師對課內(nèi)實驗的實驗技能尚且有待提高，課外實驗的實施可能存在更多的困難。但是為了指導(dǎo)學(xué)生順利完成實驗，教師必須自己先嘗試?yán)斫夂屯瓿蓪嶒灒拍馨踩⒂行У刂笇?dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗操作。如有學(xué)生提出從茶葉中提取咖啡因的課題，這個實驗需要用到大學(xué)有機(jī)化學(xué)實驗中的索式提取器，而大多數(shù)教師對大學(xué)學(xué)過的從茶葉中提取咖啡因的原理和索式提取器的使用方法早已遺忘了。為了讓學(xué)生順利完成實驗課題，指導(dǎo)教師查閱了該反應(yīng)的實驗原理和實驗過程，重新練習(xí)索式提取器的使用方法，進(jìn)一步熟悉萃取、蒸餾、升華等基本操作。這樣，在與學(xué)生一起完成探究實驗的過程中，既回顧了大學(xué)的實驗，也強(qiáng)化了自身的實驗技能。

（3）提高了教師發(fā)現(xiàn)問題和實驗創(chuàng)新的能力

高中化學(xué)教材出現(xiàn)的實驗，不少實際現(xiàn)象與理論現(xiàn)象不符合，也有一些實驗的污染較重，或者是實驗現(xiàn)象不明顯，這些都是開放實驗室的潛在課題。在開展“開放式”實驗教學(xué)的過程中，教師必須要有發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力，才能指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計并完成實驗課題，與此同時，教師的實驗創(chuàng)新能力也得到了提升。如在演示魯科版高中化學(xué)教材必修2“焰色反應(yīng)”這一課題時，教材關(guān)于焰色反應(yīng)的演示實驗通常以“鉑絲（或鉻鎳絲）——酒精燈實驗”為主，該實驗有以下缺點(diǎn)：①實驗現(xiàn)象不明顯；②酒精燈火焰黃色干擾金屬焰色的觀察；③鉑絲價格高，鉻鎳絲易損壞；④不能給學(xué)生留下深刻的印象。某一學(xué)生實驗小組在開放實驗室完成了氯糖反應(yīng)的探究實驗，利用氯酸鉀與二氧化錳混合共熱產(chǎn)生的氧氣氧化蔗糖，該探究實驗現(xiàn)象非常明顯，實驗的安全性較高。指導(dǎo)教師提出能否把氯糖反應(yīng)與焰色反應(yīng)結(jié)合起來，提高焰色反應(yīng)的實驗效果？經(jīng)過討論，指導(dǎo)教師與探究小組的學(xué)生一起查閱資料，開展實驗探究，最終確立并完成了《利用氯糖反應(yīng)改善焰色反應(yīng)的實驗效果》的課題。

［1］林麗璇，蔣小鋼.對提升中學(xué)化學(xué)教師演示實驗技能的思考與實踐［J］.福建基礎(chǔ)教育研究，2013（5）.

［2］李曉明.知識的科學(xué)性是化學(xué)教學(xué)的原點(diǎn)——以電化學(xué)教學(xué)為例［J］.化學(xué)教學(xué)，2015（11）.

［3］張賢金，吳新建.基于實驗研究素養(yǎng)的提升開展實驗培訓(xùn)［J］.化學(xué)教學(xué)，2014（1）.

（責(zé)任編輯：張賢金）

本文系廈門市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2014年度立項課題“中學(xué)化學(xué)‘開放實驗室’的實踐研究”（課題編號：14076）研究成果。