通过课堂化学实验促进高中生科学素养提高

李志飞 陆晔

摘要：实施课堂化学实验可以促进学生科学素养的形成，但需要教师兼顾科学素养的内涵，恰当运用教学策略，在实验前精心设计实验步骤，关注实验细节，在实验过程中及时发现问题、解决问题。本文通过三节有学生分组实验的研究课案例分析，浅淡了如何通过课堂化学实验促进高中生科学素养的提高。

关键词：课堂观察；化学实验；学生分组实验；科学素养

文章编号：1008-0546（201２）０4-0026-0３中图分类号：G６３２．４１文献标识码：Ｂ

doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１２．０4．０11

我国颁布的《２００１～２００５ 年中国青少年科学技术普及活动指导纲要》中认为科学素养的内涵应包括：科学态度、科学知识和技能、科学方法、科学行为习惯。高中生科学素养是主要指学生对科学的了解程度，包括科学知识和技能、对科学的理解、科学的思维方法、与自然有关的人文精神、价值观以及运用科学知识和方法解决问题的意识和能力。其基本内涵应包括：科学意识、科学知识、科学能力、科学思维和方法以及科学人文品质。高中化学实验教学是培养学生科学素养的主要阵地之一。通过对中国期刊网近２０年有关“化学实验、科学素养”为题的论文检索，有５０余篇相关的研究论文。研究的内容主要包括：强调化学实验对培养学生科学素养的重要性；改进化学实验教学，转变教育理念，改进师生关系提高学生的科学素养；新课程理念下化学实验与科学素养培养策略探讨等［１－４］。相当一部分的论文内容以工作总结体会为主。结合具体教学案例分析探讨如何进行高中生科学素养培养的论文很少。本文结合２０１１年南京市假期教师培训班安排的三节有学生分组实验的研究课案例分析浅淡如何通过课堂化学实验促进高中生科学素养的提高。

案例一：《选修一：化学与生活》生命的基础物质——糖类

本节课教师设计了两个学生分组实验。

实验一：葡萄糖的银镜实验，教师将课本上的教师演示实验改成学生的分组实验。

教师提供试剂为：氨水、硝酸银溶液、葡萄糖溶液。

课堂实录：

教师：（讲授）葡萄糖可以和新制的银氨试剂反应，这就是银镜实验。

学生： 听讲（表情期待）。

教师：（讲授）银氨试剂容易分解，所以使用时要现配。配制方法是：在硝酸银溶液中逐滴滴加氨水，直到最初产生的白色沉淀恰好溶解，这时配好的溶液就是银氨溶液。（教师边讲边示范）

学生：听讲（有部分学生开始交流讨论并在装试剂的提篮中寻找对应试剂）。

教师：（讲授）现在就请你们自己配制银氨试剂并滴加葡萄糖溶液，水浴加热后观察实验现象。

学生：动手实验（两人一组，配合较好）。

教师：（讲授）现在你们手中的试管里发生了什么变化？有银生成的实验小组请把试管举起来。

学生：把手中试管举起来（只有一组由于速度较慢，试管仍在水浴加热，未能举起，其余小组都将试管举起）。

实验二：①验证淀粉的水解条件及水解产物。②验证淀粉水解程度。教师同样将课本上的教师演示实验改成学生的分组实验。

教师提供试剂为：硫酸、氢氧化钠溶液、淀粉、硝酸银溶液、氨水、碘水、蒸馏水。

课堂实录：

教师：（讲授）多糖可以在催化剂条件下进行水解，水解的最终产物为单糖。淀粉就是一种多糖，请自己设计实验，验证淀粉的水解条件及水解产物。现在可以开始。

学生：听讲后准备实验。（一部分学生表现积极，表情兴奋，開始在装试剂的提篮中寻找实验试剂；另一部分学生表情迷惑，四处观望后也开始准备实验；还有一部分学生完全没动手实验。）

教师：学生实验时开始巡视。

学生：开始进行验证淀粉的水解条件的实验。（一部分学生在淀粉溶液中滴加硫酸后加热；一部分学生在淀粉溶液中滴加氢氧化钠溶液后加热；一部分学生在淀粉溶液中不加任何试剂进行加热；还有一部分学生以上三种情况都考虑到了所以做了三组对照实验。）

教师：（边巡视边讲解）现在需要验证淀粉的水解产物，你们准备用什么试剂？

学生：银氨试剂。（少数学生，大多数学生注意力仍集中在手中进行的实验。）

教师回答：对，可以开始了。（没有对学生的第一步操作进行点评并且没有提醒学生加碱中和淀粉的水解液。）

学生：开始进行验证淀粉水解产物的实验。（一部分学生开始配制银氨试剂，另一部分学生还在进行上一步验证淀粉水解条件的实验。）

学生：继续实验（没有实验小组的银氨实验成功）。

教师：边巡视边关注时间，由于实验时间较长，教师停止了实验。

教师：（提问）现在请实验小组汇报实验结论。

学生：汇报实验。

教师：（讲解淀粉水解条件以及如何检验淀粉水解产物，并提出此银镜实验成功的关键是实验进行前在淀粉水解溶液里滴加氢氧化钠溶液将溶液性质调成碱性。）

学生：听讲（部分学生开始讨论）。

教师：（讲授）请回家思考如何验证淀粉水解程度。（由于第一步实验时间较长，原安排实验没有进行。）

课堂观察反思：教师设计的两个学生分组实验取得了不同的实验效果。实验一取得了满意的效果，学生通过葡萄糖的银镜实验理解并掌握了葡萄糖有还原性这一知识点，实验成功的关键是教师将实验的关键步骤也是实验操作的难点——银氨试剂的配制，给学生做了示范，学生仔细观察后进行模仿，实验取得成功。准确的实验观察能力正是科学素养的组成部分，实验一成功的锻炼并培养了学生的观察能力。实验二的效果不理想，虽然教师在实验结束后对实验设计和实验成功关键步骤进行了回顾总结，但实验耗时过长并影响了全部实验的实施。教师对本实验的预设是一个全开放的实验，即在教师不进行任何指导药品试剂全部自选的情况下学生进行实验。这样一部分学生能根据教师提出的实验目的很快设计出实验操作步骤进行实验（这其中也会有一部分学生的设计是错误的），另一部分基础较弱的学生可能根本无法设计出实验操作步骤。教师如果能更细致的设计此实验，可以使学生在实验时的目的性可操作性得到加强。例如，本实验可以设计为先让学生根据实验目的写出自己的实验方案，教师请几位学生读出自己的实验方案，全班交流讨论选出最优方案。让每个学生都明确实验如何操作并了解实验成功关键点之后再动手实验，这样可更有效的培养学生的思维能力、动手能力、小组合作能力，这些也是科学素养的组成部分。

案例二：《化学必修一》碳酸钠与碳酸氢钠

本节课教师设计了一组学生分组实验对碳酸钠与碳酸氢钠的以下性质进行了对比①溶解性及水溶液的酸碱性，②与盐酸反应生成二氧化碳的快慢。

教师提供试剂：固体碳酸钠、固体碳酸氢钠、蒸馏水、酚酞、盐酸。

课堂实录：

教师：（讲授）大家猜想碳酸钠、碳酸氢钠能不能溶于水？请大家动手实验验证自己的猜想。注意：没有讲明药品用量时，我们取用固体药品只要盖满试管底部，液体水只要１～２mL。

学生：动手实验。

教师：（讲授）碳酸钠与碳酸氢钠的水溶液酸碱性如何？如何验证？

学生：（齐声回答）加酚酞。

教师：那么现在开始验证。

学生：（滴加酚酞验证溶液性质）

教师：你们认为碳酸钠与碳酸氢钠与盐酸反应，哪一个会更快放出气体？

学生：讨论。

教师：究竟谁说得对，请动手实验验证，并请实验结束后解释你看到的现象。

学生：动手实验并很快得出结论，最后由一名学生解释了实验现象。

课堂观察反思：这是一个很成功的学生分组实验。教师在实验过程中起到了很好的引领作用。本实验教师没有动手，教师只是搭好台阶，通过自己设置的一组提问启发了学生，使学生根据实验目的一步步设计实验步骤，最终通过实验现象归纳出物质的化学性质。这组实验很好的锻炼了学生的实验设计能力。

案例三：《化学必修一》氨 硝酸

本节课教师在讲解氨气极易溶于水的性质时，设计了一个学生分组实验。每个实验小组在课前都领到一个收集满氨气的小试管。在进行学生分组实验之前，教师演示了氨气溶于水的喷泉实验。

课堂实录：

教师：（讲授）刚才大家看到了美丽的喷泉，你们想不想自己体验一次？

学生：（齐声回答）想。

教师：你们面前的小试管里已收集满氨气，现在请你们将小试管口向下插入水槽中，观察现象。现在开始实验。

学生：动手实验。（一部分学生的小试管内液面上升直至充满试管，一部分学生的小试管内液面未上升或上升不明显。）

教师：边巡视边与学生交流。

教师：现在请一组汇报他们的实验。（教师请一组实验成功的小组进行汇报。）

学生：汇报实验并解释了试管内液面上升的原因。

教师：（结束学生实验进入下一环节，没有对实验未成功的小组进行分析。）

课堂观察反思：这是一个指导学生对实验细节进行观察分析的好机会，可惜被教师忽视了。我们观察分析了本次实验失败学生的实验操作，发现这些学生在领到教师分发的收集满氨气的小试管后，都将小试管口向上插在了试管架上。我们都知道氨气的密度小于空气，这样的操作使氨气极易外逸，到教师发布口令学生进行实验时，小试管内的氨气已所剩不多，实验效果当然大打折扣。如果教师这样处理实验：在实验结束后问一声，是否有学生没有看到预期的实验现象，然后带领学生分析实验失败原因。这样的处理就不会让学生带着遗憾走出课堂，同时也能加深学生对本节课学到的氨气密度小于空气这一知识点的印象。因此，教师在实验过程中要关注细节及时利用课堂生成的教学资源促进学生科学素养的形成。

本文通过三节有学生分组实验的研究课案例分析，浅淡了如何通过课堂化学实验促进高中生科学素养的提高。在教学实践中，需要教师运用恰当的教学策略，根据学情细致地设计实验；在实验开始之前，要为学生铺路搭桥；在学生动手实验之时，及时发现问题，为学生解疑答惑。教学中把培养科学意识居于首位，培养其学习科学知识的兴趣、爱科学，渴求科学知识的心理倾向和用科学的态度来认识客观世界的敏锐感、思维习惯。科学知识是基础，要充分发挥其载体作用，利用学生各学科中已经掌握的科学知识去掌握新知识。科学能力是科学素养的核心，要强化实践操作能力，注意培养学生实施调查，设计步骤的能力；信息搜集、处理、使用能力；观察实验能力，以及科学思维能力。科学方法是人们揭示客观世界奥秘、获得新知识、探索真理的工具。思维方法是人们认识世界和改造世界的精神活动形式、方式和程序的总称。高中阶段学生尤其需要掌握观察、操作与实验的方法以及参与探究活动的方法、收集与利用信息的方法；需要培养逆向思维、侧向思维、发散性思维方法、收敛性思維等。另外，不仅要培养严谨细致的科学作风，实事求是的科学态度，更应注重学生人文精神的培养。

参考文献

［１］ 吴海建．从培育科学素养的角度看化学实验教学［Ｊ］．化学教育，１９９９，（６）

［２］ 蒋小飞．在化学实验教学中培养学生的科学素养［Ｊ］．教学与管理，２０１１，（３）

［３］ 武小刚，王丽萍．在高中化学实验教学中如何培养学生的科学素养［Ｊ］．教学实践，２０１１，（６）

［４］ 杨锦凤．如何利用化学实验提高学生的科学素养［Ｊ］．数理化学习，２０１０，（４）