欠發(fā)達(dá)地區(qū)中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施問(wèn)題和對(duì)策

張 宏，曾兵芳

(貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，貴州 畢節(jié) 551700)

1 問(wèn)題的提出

80年代初，美國(guó)化學(xué)工作者于有機(jī)實(shí)驗(yàn)中，旨在減少污染，通過(guò)最大化的縮減試劑用量組織化學(xué)實(shí)驗(yàn)取得了成功，還設(shè)計(jì)出一些微型實(shí)驗(yàn)儀器。并以此在大學(xué)和中學(xué)中廣為宣傳，美國(guó)化學(xué)教育雜志為此還開辟“微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)專欄”來(lái)推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的成果，報(bào)道微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究成果，促進(jìn)了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在世界范圍的推廣[1]。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)以其藥劑微量、構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便、省時(shí)省力、污染較低等優(yōu)點(diǎn)很快得到廣大師生的認(rèn)可，于西方國(guó)家乃至全球掀起了化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化研究和應(yīng)用的熱潮。

我國(guó)于九十年代初開始對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索，但開始時(shí)主要集中在大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行微型實(shí)驗(yàn)的研究。1992年，教育部頒布的全日制中學(xué)化學(xué)教學(xué)大綱中已經(jīng)將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)任務(wù)編入實(shí)施建議中；1995 年，國(guó)家教育委員會(huì)在中學(xué)理科教學(xué)儀器配備目錄中也把微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器列入其中[2]，標(biāo)志著微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)正式列入課堂。2018年版的《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出“條件有限的學(xué)校,可采取教師演示實(shí)驗(yàn)或利用替代品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)，開展微型實(shí)驗(yàn)”[3]，進(jìn)一步明確了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)的教育價(jià)值。從對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究摸索至今，很多化學(xué)教育專家和化學(xué)教育工作者都對(duì)微型實(shí)驗(yàn)課題、開發(fā)微型實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了深入的研究，取得了豐碩的成果，有效的推動(dòng)了我國(guó)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改革的進(jìn)程。但是，針對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)教學(xué)中的實(shí)施現(xiàn)狀及開展問(wèn)題的研究很少，特別是針對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施現(xiàn)狀研究更少。因此，本文主要以欠發(fā)達(dá)地區(qū)中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)微型化學(xué)的開展提出相應(yīng)的對(duì)策。

2 中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值

2.1 有利于教育均衡發(fā)展，提高欠發(fā)達(dá)地區(qū)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開出率

教育均衡是我國(guó)的一項(xiàng)重要的教育政策，目的是縮小城鄉(xiāng)教育差異、發(fā)達(dá)地區(qū)與欠發(fā)達(dá)地區(qū)教育差異和校校教育不均衡，而城鄉(xiāng)教育差異是教育均衡發(fā)展的重要影響因素。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有的特點(diǎn)能在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中縮小城鄉(xiāng)教育差異、發(fā)達(dá)地區(qū)與欠發(fā)達(dá)地區(qū)教育差異和校校教育不均衡，提升教育公平。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)化學(xué)學(xué)科的靈魂。生動(dòng)有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不僅能有效地加強(qiáng)學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)元素化合物、有機(jī)化學(xué)知識(shí)等事實(shí)性知識(shí)的學(xué)習(xí)，而且能幫助學(xué)生理解抽象的化學(xué)概念和化學(xué)基本原理，提高學(xué)生對(duì)中學(xué)化學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)化的形成。因此，教師在進(jìn)行化學(xué)教學(xué)時(shí)應(yīng)恰當(dāng)借助實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，幫助學(xué)生掌握化學(xué)知識(shí)的內(nèi)在脈絡(luò)與價(jià)值，并應(yīng)用化學(xué)知識(shí)進(jìn)行生產(chǎn)生活中的相關(guān)的化學(xué)實(shí)際問(wèn)題。而部分傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中卻很難開展，存在著污染大、用量多、成本高及安全性較低等諸多問(wèn)題。在欠發(fā)達(dá)地區(qū)，尤其是在廣大貴州山區(qū)的農(nóng)村中學(xué)，由于實(shí)驗(yàn)器材、藥品有限，實(shí)驗(yàn)室配置不完善以及各種其它原因等因素，導(dǎo)致部分中學(xué)無(wú)法開展或削減實(shí)驗(yàn)課程，“一人做，大家看”、“理論大于實(shí)踐”等教學(xué)實(shí)際。而微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有簡(jiǎn)化裝置、減低成本、減少污染、節(jié)省空間、節(jié)約化學(xué)藥品等優(yōu)點(diǎn)，可與常規(guī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)相輔相成，提高了化學(xué)實(shí)驗(yàn)在欠發(fā)達(dá)地區(qū)開展的開出率，進(jìn)一步提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)。

2.2 提高學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新是國(guó)家發(fā)展和民族進(jìn)步的靈魂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力是我國(guó)基礎(chǔ)教育一直努力的方向。我國(guó)第八次新課程改革將學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神作為理科改革的突破口，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神與能力的重要途徑。與傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)相比，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有更突出的優(yōu)越性。在試劑選擇方面，它以極小的試劑用量，來(lái)獲取對(duì)應(yīng)的化學(xué)信息，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)操作、科學(xué)合理的配置使得化學(xué)現(xiàn)象更加明顯，而且實(shí)驗(yàn)?zāi)茏畲蟪潭鹊臏p少資源浪費(fèi)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，安全性也大幅提高，這是常規(guī)實(shí)驗(yàn)所不具備的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)也表現(xiàn)出極大的能動(dòng)性，通過(guò)教師給定實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生小組自擬實(shí)驗(yàn)方案，同時(shí)教師積極引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變思維，指出常規(guī)實(shí)驗(yàn)的不足與欠缺，并啟發(fā)學(xué)生思考，探究解決方法在器材選擇方面，也鼓勵(lì)學(xué)生從社會(huì)生活中找到一些實(shí)驗(yàn)替代品，個(gè)人或小組加以改進(jìn)創(chuàng)新，讓學(xué)生自己動(dòng)手，在玩中學(xué)，極大的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。由此可見(jiàn)，對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化、創(chuàng)新，不僅增加了實(shí)驗(yàn)課程開展的能動(dòng)性，其理論結(jié)合實(shí)際方式也使得學(xué)生由實(shí)驗(yàn)的參與者，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)驗(yàn)的組織者、設(shè)計(jì)者，提升學(xué)生科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神與能力。

2.3 提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

學(xué)科核心素養(yǎng)是《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》的關(guān)鍵詞，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是“明確了學(xué)生學(xué)習(xí)該學(xué)科課程后應(yīng)達(dá)成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力”，對(duì)知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度價(jià)值觀三維目標(biāo)進(jìn)行了整合[3]。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》將化學(xué)核心素養(yǎng)分為“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”五個(gè)維度。在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中如何踐行化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是中學(xué)化學(xué)教師的新使命。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一種新型的實(shí)驗(yàn)手段，其不僅僅是最大程度的減少化學(xué)試劑用量，更多的是最大程度的讓每個(gè)學(xué)生都走進(jìn)絢麗多彩的化學(xué)世界，了解化學(xué)本質(zhì)。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)通過(guò)降低實(shí)驗(yàn)成本、減少用量、合理選用與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)替代品等方式改進(jìn)優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生人人動(dòng)手，人人參與，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。由被動(dòng)式接受學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾髂軇?dòng)的探究式學(xué)習(xí)，踐行了 “學(xué)生主體，教師主導(dǎo)”的教育理念，也符合新課程改革中要求學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)調(diào)自主性、合作性、探究性的理念，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提高。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是化學(xué)教育核心內(nèi)容和基本方式[4]，有效的實(shí)驗(yàn)教育對(duì)學(xué)生成長(zhǎng)的重要性不言而喻。故此，針對(duì)普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)的不足，實(shí)驗(yàn)的微型化有效的彌補(bǔ)了普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)的局限性，使實(shí)驗(yàn)因地制宜，能動(dòng)的開展組織，讓學(xué)生積極主動(dòng)的參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不需要教師的督促，生動(dòng)活潑的獲取知識(shí)，極大的促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高，教學(xué)效果事半功倍；同時(shí)，教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變也使得學(xué)生快樂(lè)學(xué)習(xí)，從實(shí)踐中獲得新知，豐富了學(xué)習(xí)生活，提高了學(xué)生對(duì)化學(xué)的情感。

3 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中存在的問(wèn)題

3.1 中學(xué)化學(xué)教師對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育價(jià)值認(rèn)識(shí)不足

在欠發(fā)達(dá)地區(qū)，許多學(xué)生對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)幾乎一無(wú)所知，甚至少部分教師對(duì)這一概念也比較模糊。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科獨(dú)有的特征，也是化學(xué)教學(xué)的基本手段，在某些化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)無(wú)法微型化，只能按照書中原有編排實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)。微型實(shí)驗(yàn)并不是簡(jiǎn)單指實(shí)驗(yàn)器材的微小化和實(shí)驗(yàn)試劑微量化，在教育教學(xué)中，要求符合學(xué)生的認(rèn)知水平，并且達(dá)到教育目的，順利完成教學(xué)任務(wù)。在從事教育工作時(shí)，有的教師會(huì)因常規(guī)實(shí)驗(yàn)困難而退避，而未考慮微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)。教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和促進(jìn)者，只有在教師對(duì)微型實(shí)驗(yàn)熟練掌握的前提下，才能順利開展教學(xué)。一方面，體現(xiàn)在微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的宣傳度不足，學(xué)校師生對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)了解度不高；另一方面，由于欠發(fā)達(dá)地區(qū)教師數(shù)量有限、缺乏對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的研究和實(shí)施等因素，導(dǎo)致其對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值認(rèn)識(shí)不足，阻礙了微型實(shí)驗(yàn)的開展。

3.2 欠發(fā)達(dá)地區(qū)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不樂(lè)觀

課題組曾經(jīng)對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)的貴州省進(jìn)行“新課程高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀”進(jìn)行了調(diào)查，從學(xué)校實(shí)驗(yàn)室條件、師生對(duì)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的態(tài)度、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展等方面進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其新課程高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不樂(lè)觀。比如，在課堂教學(xué)中，“'視頻實(shí)驗(yàn)'的方式占了一定的比例，如甲烷與氯氣的反應(yīng)、鈉與氯氣的反應(yīng)、設(shè)計(jì)原電池實(shí)驗(yàn)在視頻實(shí)驗(yàn)中所占的百分比為41.0%、38.5%和28.2%”等；“很多教師也認(rèn)為進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)教師的教學(xué)能力有很大幫助，但在實(shí)際之中，教師很少開展實(shí)驗(yàn)研究”等[5]。

3.3 微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在一定的局限性

事物都具有兩面性，有“利”自然也一定存在著“弊”，微型實(shí)驗(yàn)亦是如此。微型實(shí)驗(yàn)的局限性主要有以下幾點(diǎn)：其一，在微型實(shí)驗(yàn)的開展中，由于實(shí)驗(yàn)儀器的小型化微型化，受條件限制，所加試劑必然很難精確量取，因此實(shí)驗(yàn)只能定性分析，而很難進(jìn)行定量檢測(cè)。其二，實(shí)驗(yàn)完成后，對(duì)黏度較大的液體或粘附在儀器內(nèi)壁上的固體，清洗操作較為困難，必須配備專用的清洗工具，對(duì)微型儀器的維護(hù)也提出了挑戰(zhàn)。其三，由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試劑用量較少的原因，部分實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象也不如普通實(shí)驗(yàn)明顯，導(dǎo)致學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)會(huì)存在一定的偏差，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的概括不夠準(zhǔn)確，并且對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作訓(xùn)練還存在一定的局限性。

4 欠發(fā)達(dá)地區(qū)中學(xué)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的建議

4.1 加強(qiáng)對(duì)中學(xué)化學(xué)教師進(jìn)行集中性的培訓(xùn)與指導(dǎo)

開展對(duì)中學(xué)化學(xué)教師進(jìn)行集中性的培訓(xùn)相當(dāng)關(guān)鍵。在部分地區(qū)，不少化學(xué)教師對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教育理念并不了解，缺乏對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，對(duì)于常規(guī)實(shí)驗(yàn)與微型實(shí)驗(yàn)的迥異沒(méi)有清晰的概念，這在很大程度上限制了微型實(shí)驗(yàn)的開展，造成了“研究者熱，施行者冷”尷尬現(xiàn)象。因此，要從根本上解決微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)難以開展的問(wèn)題，關(guān)鍵在于一線教師對(duì)這一理念的認(rèn)可程度，只有教師先理解了，才會(huì)有出現(xiàn)在課堂教學(xué)中的機(jī)會(huì)，不然也僅僅是完美的規(guī)范在教材上。而對(duì)于教師的培訓(xùn)，其一轉(zhuǎn)變以往背書式的理論指導(dǎo)，增加操作微型化學(xué)的演示實(shí)驗(yàn)，或者直接請(qǐng)教師參觀微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)際接觸相關(guān)裝置，讓培訓(xùn)教師有切實(shí)的體驗(yàn)；其二設(shè)置開放性的課題，與培訓(xùn)教師展開對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化的探討。一線教師有著豐富的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在課程的改革上有著不可替代的作用，共同探討不僅有利于培訓(xùn)教師深入理解微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值，也可以幫助培訓(xùn)講師了解微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)的開展情況。

4.2 轉(zhuǎn)變宣傳方式，加大宣傳力度

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在中學(xué)開展效果不佳，很大程度上是由于老師、學(xué)生對(duì)這一新型實(shí)驗(yàn)方式的認(rèn)識(shí)不足，沒(méi)有深入的了解到微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的突出優(yōu)勢(shì)，以至于認(rèn)為微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)可有可無(wú)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)沒(méi)有影響。因此，轉(zhuǎn)變宣傳方式，加大宣傳力度勢(shì)在必行；要改變以往僅僅針對(duì)專業(yè)教師進(jìn)行培訓(xùn)與指導(dǎo)，而忽略對(duì)學(xué)生的直接溝通，寄希望于教師能將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于課堂，但總是事與愿違。多數(shù)教師在實(shí)際教學(xué)中很少開展或直接沒(méi)有開展微型實(shí)驗(yàn)課程，以至于絕大多數(shù)學(xué)生并不知道微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)這一概念。所以，可以從以下幾點(diǎn)提高宣傳力度：首先，對(duì)教師的指導(dǎo)與培訓(xùn)必不可少，教師是課堂的組織者與引導(dǎo)著，轉(zhuǎn)變教師育人方式尤為重要；其次，在各大教育雜志開辟專題，對(duì)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的成果進(jìn)行宣傳，引導(dǎo)相關(guān)教育工作者進(jìn)行了解；最后，由中學(xué)推薦學(xué)生，于各大高校開辦化學(xué)主題周、興趣角、我為化學(xué)迷等為主題的化學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生觀看或指導(dǎo)學(xué)生完成微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)精彩有趣的化學(xué)現(xiàn)象，不僅

提高了學(xué)生的化學(xué)興趣，也可以向?qū)W生宣傳微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)概念，再由學(xué)生影響教師，促進(jìn)教師教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變。

4.3 舉辦有關(guān)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大賽

可由各大高?；蚪逃龣C(jī)關(guān)牽頭，在本地區(qū)開展有關(guān)微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的競(jìng)賽，附以相應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)，提高參賽者的積極性；比賽活動(dòng)可分為教師組和學(xué)生組，按初賽、預(yù)賽、決賽等不同層次，最大程度的讓廣大師生都參與其中，形成一個(gè)良性競(jìng)爭(zhēng)。不僅可以豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)生活，也讓學(xué)生在活動(dòng)中獲得知識(shí)，同時(shí)可在競(jìng)賽的過(guò)程中讓師生們理解微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的真正內(nèi)涵，達(dá)到宣傳于推廣的目的。