“化学实验教学研究”课程的改革探索与实践_孙佳林.pdf

“化学实验教学研究”课程的改革探索与实践孙佳林 黄坤林付文升刘玺许应华曹书梅（重庆师范大学化学学院重庆 ）摘要重庆师范大学化学学院坚持“以本为本”，针对当前“化学实验教学研究”课程教学存在的问题，开展了教学改革实践探索。改革的总体思路是瞄准“一夯实两提升”，即夯实师范生实验操作技能、提升师范生实验教学能力和实验创新能力的课程目标，构建以“七项训练任务”为核心的课程教学改革内容。采取了包括基于板块任务法开展教学设计训练、基于模型认知开展展示讲解训练、基于模拟授课开展实验探究指导训练、基于素养表现开展实验教学评价训练、基于创新视角开展实验创新能力训练和基于专业发展开展实验反思能力训练等策略的课堂教学改革，成效显著。师范生的各项能力得到不同程度的发展。关键词化学实验教学研究课程教学改革训练任务 ：“化学实验教学研究”是化学师范生培养的主干课程之一。由于课程功能定位和价值取向的不同，这门课程还有“中学化学实验教学法”“化学教学论实验”等多个课程名称。该课程关系到化学师范生的培养质量和培养目标的达成，受到师范院校的普遍重视。围绕如何开设好这门课程、如何实施好 这 门 课 程，学 者 们 分 别 从 实 验 教 学 内 容 设计、实验 课 程 体 系 建 设、实 验 教 学 模 式 改革、实验教学评价体系构建、实验课程教学原则和实验教学与实验课程综合体系建设等视角开展了理论探讨与教学实践探索。这些研究为化学课程与教学论教师从宏观上和理论上设计和建构“化学实验教学研究”课程体系、创建和实施“化学实验教学研究”教学模式提供了有益经验。然而，理论体系的构筑最终都要落实到课堂教学实践当中。那么，如何从微观和实践层面即通过课程教学改革达成课程目标呢？重庆师范大学化学学院围绕该门课程教学开展了改革实践探索，本文将做一些探讨。“化学实验教学研究”课程目标达成审视从化学实验教学研究这门课程的目标来看，大多数学校有着这样的共识：化学师范生的实验操作技能和知识得到进一步规范和筑牢；化学师范生的实验教学能力得到夯实；化学师范生的实验创新能力得到一定程度的发展。但是，实际的课堂教学距离课程目标的达成应该说还是存在一些问题。具体来看，这些问题包括：（）课堂的教学模式陈旧。长期以来，教师在这门课程实施中，往往采用这样的模式：教师讲、学生做、教师看、实验总结。教师讲，主要是教师先对本次要做的实验进行讲解，具体讲解内容包括实验目的、实验原理、实验仪器和试剂、实验内容和步骤、安全事项等。学生做和教师看，主要是学生开始实验以后，教师负责巡视指导，并观察学生的实验表现。实验总结，主要是在学生完成实验以后教师检查实验记录和数据、进行简单的总结，然后学生离开实验室。也有的教师或学校会在教学开始前检查学生的实验预习报告。在这样一种教学模式下，学生完全处于被动的地位。（）学生的实验技能训练不足。当前的实验主要是分组实验，即便是每组人，学生在实验时往往“照方抓药”，按照教师提前发放的实验预习资料，按照实验步骤开展实验。学生最为关心的是实验的现象和结论，而其实验技能的训练不足。另外，由于中学升学压力所造成的实验技能训练问题会蔓延到大学阶段。本校大部分学生在中学几乎没有动手做过实验，更多的时候是观察教师的演示实验或者观看实验视频，对于实验技能的掌握仅仅停 年第 卷第 期化学教育（中英文）（：）重庆市社科规划博士项目“新时代教育评价改革视域下教师评价的国际比较研究”（）；重庆市教育科学规划重点研究项目“新时代教师评价的国际比较研究（）；重庆市教委人文社科研究项目“新时代教育评价改革视域下教师综合评价指标体系的构建研究（）；重庆师范大学 年高等教育教学改革研究项目“基于 的新时代卓越教师培养模式研究”（）通信联系人，：留在知识层面上。这就预示着本门课程不仅存在提升学生实验技能的问题，还存在培养学生实验技能的问题。（）学生的实验教学能力培养弱化。“化学实验教学研究”是为培养未来化学教师开设的课程，在课堂教学时，就要有针对性地对学生实验教学能力进行培养。而现实情况是，在本门课程的教学中，师范生的实验教学能力没有得到应有的训练，而在另外一门课程即师范生的“微格教学”中，学生训练的环境是非真实课堂教学环境，也很少开展实验教学训练，这就导致化学师范生的实验教学能力培养进一步弱化。化学师范生实验教学能力的不足集中体现在化学教学中实验教学内容与其他内容的配合不和谐，实验教学组织不力，实验探究教学能力需要加强等 。（）学生的实验创新能力亟待加强。创新能力是当前教育教学所需要关注的最重要的能力。师范生作为未来教师，其创新能力在某种程度上决定了其在今后的教育教学中发展学生创新能力的可能性。遗憾的是，当前师范生的创新能力亟待加强。具体的表现是，一方面师范生不知道如何创新，即不能很好地从实验中找寻创新的突破口，也就是缺乏创新的视角；另一方面是找到了突破口，不知道如何进行创新实践。无论是创新突破口，还是创新的实践，都是发展学生实验创新能力的关键所在。“化学实验教学研究”课程教学改革设计针对上述问题，重庆师范大学化学学院坚持“以本为本”，以“化学实验教学研究”课程教学为切入口，开展了课程教学改革的总体设计。设计的基本思路是：课程教学改革以课程目标达成为目的，以课堂教学内容为依托，以转变教学方式为抓手以及以“七项训练任务”为重点。其中，课程目标立足于“一夯实两提升”，即夯实学生实验操作技能、提升学生实验教学能力和提升学生实验创新能力。课程内容方面，精选中学化学基础的、典型的和综合的实验内容作为教学内容。教学方式方面，教师退居幕后，当好“建构引导者”。“七项训练任务”则包括：实验操作技能训练任务、实验设计能力训练任务、实验展示讲解能力训练任务、探究实验指导能力训练任务、实验教学评价能力训练任务、实验改进创新能力训练任务和实验反思能力训练任务。其中，实验操作技能作为最基本的能力，贯穿于所有的能力训练任务当中；实验教学能力分为实验教学设计能力训练和实验教学实施能力训练等个部分，实验教学实施能力训练聚焦于“教”（实验展示讲解能力训练）“学”（探究实验指导能力训练）“评”（实验教学评价能力训练），力图实现“教学评”一体化；实验创新能力关注实验创新实践和实验创新反思等个部分，设计了实验改进创新能力训练任务和实验反思能力训练任务。课堂教学改革的总体设计思路，见图。图课程教学改革总体设计图“化学实验教学研究”课程教学改革实施策略 基于板块任务的实验教学设计能力训练化学实验教学是化学教学的重要组成部分。实施好化学实验教学，关键在于化学实验教学设计。长期以来，我们对化学教学设计关注较多，在设计理论方面，化学教学论（刘知新主编，第版）第四章就有教学设计内容，有的学校还就教学设计专门开设了“化学教学设计”这门课程。在实践方面，师范生微格教学和教育实习都比较重视教学设计能力的训练。但是，我们对于化学实验教学设计的关注较少，师范生在这方面的能力培养薄弱。笔者的做法是迁移并应用化学课堂教学设计的要素开展化学实验教学设计能力训练。具体的做法是教师示范与学生自主设计相结合，要求学生进行实验教学设计并撰写详案。实验教学设计的要素包括课程标准分析、教材分析、学生情况分析和学校实验资源分析，包括实验教学的重点和难点，包括实验教学过程设计等。实验教学过程的设计按照“板块任务”进行设计。例如，“氧气的实验室制取”教学过程设计，见表。化学教育（中英文）（：）年第 卷第 期表氧气的实验室制取实验教学过程设计 板块任务教师活动学生活动板块一认识实验室制取气体模型从实验装置视角认识实验室制取气体的模型构建实验室制取气体的一般装置模型引导学生观察实验装置引导学生从实验装置功能视角分析实验装置的结构引导学生建立实验室制取气体装置的一般模型观察实验装置听取教师对装置及其功能的介绍，形成对氧气制取实验装置的总体认识基于氧气制取实验装置自主构建实验室制取气体的一般模型板块二认识实验室制取气体方法以氧气的制取方法为例，认识加热、催化分解物质制取气体的方法认识实验室制取气体的一般方法展示讲解仪器连接组装、气密性检验、固体试剂或液体试剂填装等操作引导学生总结气体制取的一般方法自主完成仪器连接组装、气密性检查、试剂填装等实验操作归 纳 总 结 其 他 气 体 制 取 的 一 般方法板块三认识实验室气体收集方法以氧气的收集方法为例，认识排水法和排空气法等方法认识气体收集的一般方法展示讲解排水法、排空气法收集氧气的操作引导学生总结气体收集的一般方法 和原理完成氧气的收集操作解释说明操作方法的依据板块四认识实验室气体检验方法以氧气的检验方法为例，认识特征现象检验法认识气体检验的一般方法展示讲解用带火星小木条检验氧气 的操作引导学生形成利用特征现象检验气体的方法观察氧气检验实验现象思考检验方法的原理板块五认识氧气的性质以氧气与木炭、硫粉和铁丝的反应为例，认识氧气的性质认识氧气的氧化性、活泼性指导学生完成氧气与木炭、硫粉和铁丝等反应的实验，指导学生进行实验观察和记录引导学生基于实验现象推测氧气所具有的性质完成氧气与木炭、硫粉和铁丝等反应实 验，观 察、记 录 和 交 流 实 验现象根 据 实 验 现 象 归 纳 总 结 氧 气 的性质 基于模型认知的实验展示讲解能力训练化学实验教学实施应注重展示讲解。展示讲解的基本要求是“展讲结合”，即边演示边讲解。师范生往往在展示和讲解的配合方面表现不佳。笔者的做法是教师退居幕后，由学生进行模拟展讲，训练他们的能力，教师负责引导学生自评和同伴互评。在实践中笔者发现，学生实验操作技能逐步成熟规范，但是讲解的结构化程度有待提高。教师开展化学实验讲解，无非是要讲目的、讲原理、讲装置和试剂以及讲基本实验操作等，但是学生经常性地遗漏某些要素。另外，学生对于实验的价值分析还有待提升，也就是能够基于实验本身谈其目的，但是无法结合发展学生化学学科核心素养谈出其价值，也无法基于素养发展的角度去凝练实验的目的。基于此，笔者引导学生构建了实验教学展示讲解要素的 模型。模型见图。例如，对于“电解水”实验，其价值主要是采用分解物质的方法探究物质微观组成，发展学生宏观辨识与微观探析的学科核心素养，实验目的则由其价值而自然生成，如掌握物质（水）分解的方法，基于实验现象推断生成物质类别，基于原子守恒推测物质（水）的组成等；原理是水在通电情况下发生分解反应，生成种气体单质；实验装置主要是霍夫曼电解器；实验条件是电解以及添加合适的电解质溶液；实验操作主要包括电解质溶液的填装、电流转换器的使用、导线的连接和气体的检验等；实验试剂主要用到电解质溶液。基于模拟授课的探究实验指导能力训练普通高中化学课程标准指出，要“精心设计实验探究活动，有效地组织和实施实验探究教学，增进学 生 对 科 学 探 究 的 理 解，发 展 科 学 探 究 能力”。因此，化学师范生应当具备指导实验探究 年第 卷第 期化学教育（中英文）（：）图 模型活动的能力，笔者的做法是组织师范生模拟授课，并强化探究实验指导能力。强化的核心是掌握探究实验指导的方法论。按照郑长龙关于科学探究教学问题的论述，笔者着重在这几个方面对学生进行训练：明确知识的探究属性（是否是核心知识和观念，是否值得探究）、明确知识的探究适用性（学生素养基础和学校资源条件等）、把握探究的限度（学生“最近发展区”）以及掌握引导的方法（与学生交流方法、指导探究实验设计方法、引导认识思路以及引导素养发展等），训练框架见图。仍以“电解水”为例，如上文所述，这是初中化学阶段建构“物质的组成”这一核心概念的重要实验，从知识的探究属性来说，是值得探究的。所选择的探究问题是“除了加入稀硫酸能够加快电解速度以外，是否 还 有 其 他 溶 液 可 以 加 快 电 解 速度？”从适用性来说，学生已经认识了几种常见的溶液，而且学校能够提供常见的溶液，学生能够比较容易地开展实验操作，因此适用性不存在 图学生实验素养表现评价训练框架问题。探究的限度方面，仅限于引导学生探究加入几种常见溶液，归纳总结都有哪些溶液的加入可以加快电解水的速度。“为什么加入这些溶液能够加快电解速度，而其他的一些