突破实验技能瓶颈提升教师化学素养

窦卓 蒋小钢（.厦门双十中学，福建厦门3 600 9；.厦门外国语学校，福建厦门3606）

突破实验技能瓶颈提升教师化学素养

窦卓1蒋小钢2
（1.厦门双十中学，福建厦门3 6100 9；2.厦门外国语学校，福建厦门361026）

文章分析了福建省第三届中小学教师教学技能大赛高中化学演示实验项目试题，探讨了参赛教师在比赛中表现出的典型问题，对如何突破实验技能瓶颈，提升教师化学素养进行了反思，并提出了建议。

技能大赛；演示实验；实验技能；化学素养

2015年11月福建省第三届中小学教师教学技能大赛在福州举行。比赛分为片段教学、评课和学科技能（演示实验）项目三个部分。高中化学组选手得分情况见表1。

表1 高中化学组选手得分情况

从表1数据可以看出，演示实验的得分情况总体低于其它比赛项目，这说明演示实验技能属于参赛教师的化学教学技能结构中比较薄弱的环节。这种情形在前面两次举办的教师技能大赛中不同程度存在，始终没有得到较大的改善。而且高中化学实验的这种状况，与高考化学实验题学生的得分率相对较低似乎存在某种联系，理应引起全体化学教师的高度重视。

一、高中化学演示实验比赛试题分析

【比赛试题】以《二氧化硫的性质》为课堂教学情境，演示二氧化硫与澄清的饱和石灰水反应的实验。配合讲解，帮助学生认识二氧化硫与氢氧化钙的反应。

（二氧化硫可选择使用所提供的仪器、试剂等制得，制备过程不要求讲解。注意防止空气污染。）

仪器：不同规格的长颈漏斗、分液漏斗、锥形瓶、圆底烧瓶、平底烧瓶、大试管、铁架台、酒精灯等。

药品：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、氢氧化钠溶液、亚硫酸钠固体等。

【试题分析】对该实验试题的理解应注意以下几点：

（1）试题要求“以《二氧化硫的性质》为课堂教学情境”。这就意味着进行该演示实验是SO2的性质实验，不是SO2的制备实验。

（2）试题为“演示二氧化硫与澄清的饱和石灰水反应的实验”。因此，本实验关注的重点应该是SO2与Ca（OH）2的反应过程有何特征？与之相关的实验操作应注意哪些问题？

（3）试题要求“配合讲解，帮助学生认识二氧化硫与氢氧化钙的反应”。这明确规定了该实验考查形式是“演示”，而不只是操作，是“边讲边做，讲做结合”，实验过程必须讲清SO2与石灰水反应的原理和特点。

（4）试题要求“SO2的制备过程不要求讲解”。因而有关SO2气体制备的反应原理、所用仪器、药品的选择和操作过程等都可以不详细讲解，以保证实验的主体部分有足够的时间进行讲解和操作。

（5）试题要求“二氧化硫可选择使用所提供的仪器、试剂等制得”。这暗示了SO2气体制备方法可能有一定的开放性，涉及到药品和仪器的选择问题。

（6）试题要求“注意防止空气污染”。提示参赛教师实验过程应考虑SO2对空气的污染，应有相应防止污染的意识和具体措施。

由上面分析可以看出，本次教师技能大赛演示实验项目具有以下几个鲜明的特点：

（1）基础性。试题关注的是中学化学实验中最基础的实验内容，考查教师对中学化学实验中应知应会技能的掌握情况。

（2）新颖性。试题的选材内容和考查形式较新颖。考查内容源于教材，但要求明显高于教材。考查形式有新意。因此，考查内容和形式有较好的区分度，只有平时课堂教学中坚持多做实验、做好实验的教师才可能在比赛中取得好成绩。

（3）开放性。为达到实验目的，所提供的实验仪器和药品有一定的选择性，体现了化学实验方法的多样性和思维的开放性，对参赛教师的化学实验素养提出了更高的要求。

（4）综合性。体现了命题者既想考查参赛教师的化学实验操作技能和讲解能力，同时也想深入考查参赛教师化学专业的理论素养，即对SO2与Ca（OH）2反应的深刻理解。SO2+Ca（OH）2=CaSO3↓+H2O，反应中有白色沉淀生成。若SO2过量，则继续发生SO2+CaSO3+ H2O=Ca（HSO3）2的反应，从而使白色沉淀发生溶解。因此，控制好SO2的生成速率是实验成败的关键。通过对上述反应实验细节的深入细致考查，也体现了学科本位的命题指导思想。

二、参赛教师比赛过程中存在的问题

从所有参赛教师的比赛过程来看，能熟练完成实验项目、实验现象明显的，人数较少。能科学、规范、有条不紊熟练完成实验项目、实验现象明显的则更少。能再达到讲解准确到位的选手则少之又少了。主要存在的问题归纳如下：

1.审题不清，对实验目的理解有误

多位教师没有注意理解“实验室制取和收集SO2”与“实验室制取SO2进行性质实验”之间的区别，误把实验和讲解的重点放在SO2气体的制备上。他们在比赛过程中花费了大量的时间和精力，详细讲解SO2气体的制备原理、化学反应方程式的书写、所用仪器药品、操作注意事项和收集方法等，并且还做了详细板书，造成实验操作的时间不够，无法顺利完成规定的实验内容。

2.专业理论知识不够扎实

（1）对Na2SO3与硫酸的反应认识不够。试题对SO2制取所用提供的仪器和药品是开放的，提供了多种不同规格的仪器和药品，设置了一定的干扰因素，参赛教师必须有所选择，但只要科学合理都可以给分。通过参赛教师对仪器、药品的选择，间接考查了教师的专业理论素养和化学实验的定量观。有的教师误认为一定需要用浓硫酸或一定要加热反应装置才能产生SO2。有的没有对反应速率进行预测分析，直接使用长颈漏斗进行组装SO2发生装置。

（2）对SO2与饱和的石灰水的反应认识不到位。将SO2与石灰水的反应机械迁移为CO2与石灰水的反应。多位教师在实验过程中未观察到白色沉淀生成时，几乎都认为是产生的SO2气体不够，因此又继续加入大量的硫酸。而此时，空气中早已弥漫着SO2气体强烈的刺激性气味了，说明SO2气体已经大量产生！而参赛教师竟然丝毫没有察觉这种情形并引起注意和分析。

SO2与澄清石灰水的反应的现象和过程，与CO2与澄清石灰水的反应的现象和过程在化学方程式上的表现是相同的：

SO2+Ca（OH）2=CaSO3+H2O，CaSO3+SO2+H2O=Ca（HSO3）2；

CO2+Ca（OH）2=CaCO3+H2O，CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2。其实二者的实际反应情况却有较大的差别。

表2 SO2与CO2溶于水的情形比较（25°C）

由表2分析可知：把SO2和CO2分别同时通入水中，H2SO3电离产生的c（H+）是H2CO3产生c（H+）的近106倍，能够更快中和澄清石灰水中的OH-；最初c（SO32-）是c（CO32-）的约103倍，虽然Ksp（CaSO3）大于Ksp（CaCO3），但通入等量的澄清石灰水中SO32-沉淀时需要的c（Ca2+）明显小于CO32-，而且随着H+的不断反应，溶液中电离出的c（SO32-）又会超过c（CO32-）。因此，SO2与石灰水反应的速率远远大于CO2与石灰水的反应，CaSO3被H2SO3溶解形成Ca（HSO3）2的速率，又远比H2CO3溶解CaCO3形成Ca（HCO3）2的速率要快，如图1所示。因此，演示SO2与澄清石灰水反应的关键操作是：①SO2气体的产生速率宜慢不宜快，②饱和石灰水的用量不能太少。

图1 SO2、CO2与澄清石灰水反应的情形比较

（3）没有整体考虑实验过程。有些参赛教师虽然注意到了SO2的污染问题，但是没有把尾气的处理装置与性质实验装置作为一个整体进行考虑，导致操作过程中手忙脚乱、顾此失彼。还有些参赛教师用石灰水吸收SO2尾气，而没有用较浓的NaOH溶液。

3.实验动手操作能力较薄弱

实验操作的基本功较弱。整个实验过程操作不熟练、不规范、不科学的操作时常出现。主要体现在仪器的连接、组合忙乱无序；仪器的固定歪歪斜斜、摇摇晃晃；仪器的使用方法不规范；药品的取用没注意方法和用量；加热没有用酒精灯外焰，没有用木块调整酒精灯高度。整套实验装置没有面向学生从左往右连接。没有定量的实验观，没有考虑Na2SO3固体和稀硫酸的用量。

4.实验操作与讲解无法默契自如

大多数选手无法调节讲与做之间的平衡。有些选手做多讲少，导致讲解不到位；有些选手讲多做少，本末倒置，实验完成不了。

三、反思与建议

此次比赛反映出青年教师在实验教学中普遍存在的一些问题：理论不够扎实、实验做得少、训练不够到位、心理不够稳定。究其原因主要有：首先，参赛教师的教龄普遍较短，对教材的理解尚浅，教学经验的积累还较少，影响了对实验目的、实验操作和实验现象解释的理解。其次，高中课程改革后教材本身设计带来的一些影响。高中化学教材中有的实验现象不明显，有的实验不易成功，有的实验考虑到有污染问题，再加上多媒体视频的便利使用，导致教师减少了在学生面前演示实验，而是直接使用实验视频代替，或者在黑板上画实验。这不仅使教师的基本实验能力得不到锻炼，教师实验创新能力更得不到培养和激发。再次，参赛训练时选手可能比较重视复杂实验的模拟，却忽视了实验的基本操作。此外，比赛时的心理素质不稳定，选手过于紧张，也是造成出错的一个重要因素。

以上造成教师化学实验技能减弱种种的原因，本源上体现了教师忽略了化学实验的教育功能与价值，没有从“培养人”的高度重视实验教学。实验是研究的基本工具，是科学教育的基本佐证；实验也是化学学科特有的思想与方法，即学科学习和解决问题的独特视角与策略。在中学化学教学活动中，化学实验具有多重教育功能。首先体现在认识论方面，化学实验能引发化学教学问题，为学生认识知识、检验理论、验证假说提供实验事实。其次体现在方法论方面，学生亲历丰富的实验过程，既能获得基本的化学知识，又能掌握实验的科学方法，如：观察、实验、测定、控制、纪录、数据分析处理以及得出结论等方法。通过化学实验还能增强学生对科学探究过程的认识，学习科学探究的方法。再次体现在教学论方面，化学实验能够创设生动的教学情景，大大激发学生学习化学的兴趣。还能培养学生尊重事实、严谨细致的科学态度，引导学生用辩证观点看问题，形成科学的世界观、价值观，很好地落实“情感态度与价值观”目标。

那么，教师如何才能提升自身的实验教学技能呢？建议在日常教学中注意落实以下几方面的工作：

1.加强化学实验教学理论的学习

教学理论对教学活动起着有效的指导作用。同样，化学实验教学的理论水平，也决定了化学教师实验教学的设计和实施水平。因此，化学教师只有不断加强化学实验的理论知识的学习，提高自身的实验理论水平，才能使自己实验教学实践得到有效的指导，才能使实验教学设计和实验实施水平达到新的高度。

2.做足、做好教材中的实验

实践出真知，熟能生巧。在化学实验教学中，教师通过亲自动手做实验，既可以提升实验操作能力，在演示实验时提高准确性，减少失误和失败，还能产生对实验的新认识。真正静下心来，踏踏实实做好每一个教材实验，不断反思与总结，收获会更大。例如，教材上Fe（OH）2的制备，一直是困扰很多教师的一个实验，理论上应该产生白色的Fe（OH）2沉淀，却很难观察到这一现象，而是沉淀很快变成了灰绿色，教师也一直无法解释。厦门一中的李玉炫老师却不断重复做这个看似简单的实验，不断调整FeSO4和NaOH的浓度，终于找到了产生白色沉淀的条件，并对沉淀变成灰绿色的现象做出了推断：白色的Fe（OH）2因吸附了周围的浅绿色的Fe2+而成。因此，只要把少量的FeSO4滴加到过量的NaOH溶液中，避免Fe2+过量被吸附，就可以看到白色沉淀了。可见，教材中的实验同样值得我们认认真真去做，同样会让我们受益匪浅。

3.发散思维，进行实验创新

教材中设置的实验内容也是为教学目标服务的，教师要能够根据教学内容，灵活选择、设计和补充实验，让实验为教学增色。例如，在进行铜和浓硝酸反应这一实验时可将教材装置进行重新设计，如图2。即先在两支试管中均加入少量无色的浓硝酸，再将铜丝向下插入左边试管中，产生大量的红棕色气体会扩散至右边的试管中，慢慢观察到右侧的浓硝酸变成黄色。这样的设置，既观察到了铜和浓硝酸反应的现象，又解释了浓硝酸变黄的原因，还能避免污染，达到了多个目的。除了在授课时，可以根据需要将实验灵活地设计组合，教师也可将实验题目设计成实验，既可锻炼教师的实验能力，又可开阔学生的眼界。

图2 铜与浓硝酸反应装置的改进

对于实验创新，很多教师觉得无所适从，找不到要创新的问题，也不知如何创新。实验创新的确不是一件容易的事情。但是只要教师平时在化学实验中不断发现问题，积累素材，善于思考问题，进而解决问题，实验创新就不是高不可攀的。

4.积极参加实验操作技能的再培训

教师的专业成长除了需要个人的主观努力外，教师团队的互帮互助和教育主管部门组织的各种专业培训、继续教育也非常重要，这些途径能有效帮助教师的快速成长。化学教师的实验技能也是如此。因此，要通过积极参加实验操作技能等方面的培训，进一步锻炼自己的实验能力。厦门市教科院就组织了初、高中化学教师到福建教育学院、福建师范大学参加实验培训，鼓励教师亲自动手做实验。福建教育学院组织的教师实验培训活动从三个维度让教师认识实验的作用。维度一：怎样将实验认识和理解得更清楚；维度二：怎样将实验操作演示得更好；维度三：怎么将实验在教学中用得更好。相信每一位经过培训的教师，都会有很大的触动和收获。

5.养成实验后反思的好习惯

反思是教师成长中的一把利器。要想有效地提高教师的实验水平，除了平时多动手做实验以外，也需要教师不断地对做过的化学实验进行反思、记录。即使是一些改进设计好的实验，也有必要重复进行反思。因为只有通过多次反思、斟酌，才能发现实验及实验设计过程存在的问题，进而分析问题，不断改进优化实验设计。只有舍得花时间、精力去研究化学实验，坚持多次的“实验——反思——再实验”的循环过程，不断从赏析到批判，才能把实验教学工作完成得更好，才能使教师的化学实验水平更上一个台阶。

总之，举办全省教师教学技能大赛活动，既检验参赛选手专业水平，又为教师互动交流搭建了平台，最终目的是促进教师教学技能水平的提高。常言道：“台上一分钟，台下十年功”。在平时教学过程中，要努力训练实验教学的基本功，只有教师的实验水平提高了，才能引导学生完成教科书中呈现的化学实验。只有教师首先有较高的理论水平和实验改进创新意识，才能培养学生的实验创新观念，进而引领学生进行创新实验。这不仅有助于提高学生对化学学习的兴趣和热情，也能够提升学生的批判性思维和创新能力。

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（责任编辑：张贤金）