优化实验教学功能 培养学生科学素养

潘建仁

【摘要】21世纪是科学技术快速发展时期，也是对人才需求大、需求更高的时期。作为学校教育如何培养适应新时期的各类人才，尤其是探究型、创新型人才更是一项非常重要而艰巨的任务。而实验教学则是培养人才的有效途径之一，它有利于激发学生的学习兴趣，有利于培养培养学生观察问题、分析问题和实际动手能力，有利于培养实事求是、勇于探索、不断创新的科学素养。然而令人遗憾的是如今的实验教学仍是教学中最薄弱的环节，教师讲學生做，为实验而实验，流于形式，造成学生长于记忆运算，而弱于动手操作能力。对此，我们对实验教学进行了一定的改进，优化实验教学功能，再现设计思路，通过实验过程与学生反思评价并步同行，突出学生主体参与的角色地位，引导学生发挥自主性、创造性，使学生在“学中做”、“做中学”，在反思评价中提高各种能力和科学素养。

【关键词】实验教学 科学探究 科学素养

“叶绿体中色素的提取与分离”的实验是科学的一个重要教学内容，实验的目的主要是让学生通过动手进行实验操作和实验观察，让学生初步学会提取、分离叶绿体中色素的方法和技能；引导学生将书本知识和实验现象联系起来，培养学生的探究能力，同时培养学生的分析概括能力。按照过去的教学方式，教师通常以小组实验的形式开展教学活动。

这样的课，学生热情高涨，学生按照教师的指令动手做实验，实验的成功率也很高。然而，通过仔细分析，学生的行为实际上是对教师指令的被动回应：提取绿色叶片中的色素，根据色素在层析液中的溶解度不同，分离出叶绿体中的色素，使之产生一种预定的变化。这样做，看似在观察与探究，实质上仍然停留在“告诉事实、验证结论”的水平，学生通过实验记住的结论是：叶绿体中有橙黄色的胡萝卜素、黄色的叶黄素、蓝绿色的叶绿素a、黄绿色的叶绿素b。因为这个现象对感官的刺激最强烈，至于“为什么要进行这个实验？”“在实验中应当搜集哪些数据和材料？”“对搜集的数据和材料如何处理？”“怎样根据实验所得的数据和材料推出合理的结论？”“如何将自己的实验结果与他人进行交流？”“还有别的实验方法可以代替吗？”等问题，并没有引起普遍的重视，导致实验教学始终停留在验证事实的水平，很难上升到科学问题层面。

针对上述情况，站在培养科学素养的高度对实验进行了改进和拓展。

首先是对学习者进行分析。一方面，学生对本实验具有浓厚的兴趣，学生从生活和已学知识中，对叶绿体色素种类的知识已经有了一定的积累，比如在生活中经常会看到或听到过有关叶绿素和胡萝卜素的知识，但没有提取和分离过各种绿色叶片中的色素。因此学生对亲自从叶片提取和分离叶绿体色素具有浓厚的兴趣和渴望。做好“叶绿体中色素的提取与分离”实验，不但可使学生学会处理有关问题的方法，还可以激发学生学习科学的兴趣，加深对有关知识的认识。另一方面学生认知结构的局限对实验原理的理解不够透彻。在学生进行实验前，教师应对实验原理给予简要说明。由于学生对化学药品的性质不了解，可能会不清楚此实验用的有机溶剂具有毒性，并且一般实验室没有排毒设备，所以，一定要提醒学生注意一些实验安全防护措施。其次对学习内容进行分析。由于这是一个探究性实验，培养学生的探究能力为本实验的核心任务。教学目标是初步学会提取、分离叶绿体中色素的方法，能基本合理地完成操作过程，并能根据叶绿体色素溶解特性，合理选用提取色素的溶剂；探究叶绿体中的几种色素，能说出叶绿体中的色素种类，并能将叶绿体中各种色素的颜色与其种类对应。有条件时还可以探究叶色与叶绿体色素的关系；提高观察、分析、判断等思维能力。学会对本实验中的相关问题做出假设，并能够根据实验结果分析假设是否正确；激发学生对学习科学的兴趣和热爱。

再次是精心设计教学过程。一是创设情境，提出假设。本次实验是一个探究性实验，为了能激发学生探究的兴趣，教师需营造一个让学生主动观察、思考、探索的学习情境。本实验是一类提供方法步骤的探究性实验。学生可以按照教材中的方法步骤进行操作，也可以根据老师的启发引导，自己大胆地设计实验。但不能让学生盲目地进行实验操作，要明确每一步的目的，且操作正确。教师可以为学生分析实验原理，且通过符合学生认知结构和实验研究的一系列问题，引导学生积极思维和进入“角色”，主动地参与实验设计的过程。学生通过科学思维方式和科学研究方法的训练，势必会产生一种采用自己参与设计的实验方案来探究问题的迫切愿望。为了使学生能准确、顺利地完成自主性实验操作，在学生实验前教师可进行演示实验或放映有关实验过程的录象，包括实验操作要点、观察指导等。

最后是教学拓展。教学目标中已经明确了本实验的探究性质，但实验的结果并非意味着探究活动的终结。学生还可以对实验的一些方法、步骤以及实验材料等作进一步的探究。由于学生还未具备足够的化学知识，教师可以介绍其它几种能够溶解叶绿素的有机溶剂，比如乙醇、石油醚。让他们在实验中比较和发展最佳效果。对实验操作过程的探究，根据实验原理设计一个实验：怎样能够将植物叶片中的色素提取出来？得到植物色素提取液后，设计一个实验：怎样将各种色素分离？在本实验中，强调“滤纸条上的滤液细线不能触到层析液”，那如果滤纸条上的滤液细线接触到层析液，情况会怎样？改进和拓展的实验，引发出许多科学问题，这时的实验教学就不再是仅仅为了实验而实验了，而是为了科学在做实验。

我们常常说“事实胜于雄辩”，其实，在实验教学中更要提倡“实验胜于讲解”。从“优化功能”到“提升素养”并不象我们原先想象中的那样轻松、简单，它其实是一个“十分艰难”又“非常痛苦”的过程，是一个不断学习、不断进步的过程。只有当教师比较细心地关注教学设计、关注学生已有的经验时，“优化实验教学功能”才能转化为有研究意义的“培养学生科学素养”，尽管有时的拓展实验研究没有得到实验证据的支持，但在科学探究的道路上，任何科学家或教育家是不会否定这种有研究价值的活动。

【参考文献】

[1]唐松林. 从“反常”实验现象中培养学生的研究性学习能力[J].化学教学2002（7）

[2]李晓明. 实验教学中异常现象的教育对策[J].中学化学教育参考 2006（9）

[3]陈 玲. 实施探索性实验教学培养学生的创造能力[J]. 中学化学教学参考2003（6）