中学化学实验课程的改革和发展趋势*

王后臣，孟雪婷，周峰岩，陈家良，陈明月

(枣庄学院 化学化工与材料科学学院，山东 枣庄 277160)

近些年，随着高考深入改革的实施，作为高考中重要学科的化学受到的影响也越来越大，其改革也显得愈加重要和紧迫。化学实验课程在化学教育过程中也起着极为重要的教学作用，但是由于一些客观原因，该实验课程在中学教育过程中一直被忽视，这严重制约着化学学科的整体发展，并严重限制了中学生实践操作能力的提高。如何提高化学实验课在中学化学的教学地位，提升学生的综合化学实验能力，推动化学学科教学水平的整体发展，这一问题一直都是困扰诸多化学教师的重要难题。

1 中学化学实验课程教育的现状

中学化学实验教学是中学化学教育的重要组成部分，其涉及到的知识点也是化学高考的主要内容之一。目前，化学实验的教学存在如下问题：①通过近几年的数据来看，由于化学知识点相对较多、掌握难度高、部分实验存在一定安全因素、就业和深造等原因，在高考分科的大前提下，选则化学学科作为高考科目的学生数目严重受限；②由于中学化学实验课在整个的中学教学任务中没有具体和明确的要求，加之实验课程耗时、耗物等特点，所以中学教育管理者、教师、家长和学生均对化学实验课程不够重视。相当数量中学的化学实验课程均不是采用实际的实验操作进行教学，而是通过视频演示或课堂讲解的模式来进行该课程的讲授，这会导致化学实验课程的教学效果大打折扣；③在高考化学题目中，虽然化学实验类题目所占比重也很大，但是因为教学条件、学习时间和升学率压力等原因，多数中学选择利用化学实验试题来训练和提高学生对于化学实验类知识的掌握情况。该方法虽能在短时间内提高学生实验类题目的得分情况，却无法培养和提高学生的实践动手能力和科学实验思维能力等。中学生不能将学到的实验知识付诸于具体实践，会极大地限制其科学实验思维和动手能力等方面的培养。

2 中学化学实验教育改革的必要性

当今，在国内外前沿性的科研领域中，交叉学科的融合已成为一个非常重要的研究方向和研究趋势。化学实验课程所培养学生整体设计的科学思维能力、实践动手能力和实验现象的分析和处理能力都是交叉学科研究的重要基础技能。全面提高国内中学化学实验课程的教学水平，使我国学生在中学学习过程中的实验知识和技能得到一定程度的培养和提高，为后续能够培养出在国内外科研领域具有开拓性的高层次人才奠定一定的基础，十分有必要。除此之外，化学学科对于国民经济发展、国防安全和能源开发等多方面均具有不可取代的重要作用，所以提高和扩大国民的化学教育水平对国家的整体发展也至关重要。我们著名的教育学家戴安邦院士曾提出：“只重传授化学知识和技术的教学是片面的化学教育。全面的化学教育要求化学教学既传授化学知识和技术，更训练科学方法和思维，还培养科学精神和品德。化学实验课是实施全面化学教育的一种最有效的教学形式”[1]。因此化学实验课程对于全面化学教育水平的提高，发挥着至关重要的作用。针对于化学实验课程教学的主要现状和问题，可从以下具体方面对中学化学实验课程进行改革。

2.1 化学实验教学环境的建设

2.1.1 基础实验室的建设与注意事项

实验教学过程在化学教学中起着举足轻重的作用，而化学实验室的建设是搞好实验教学的重要前提。中学基础实验室的建设，对化学实验教学的开展有着深远的影响[2]。实验室应该在教育部门的监管和支持下统筹建设，其布局、设计和配套设施均要合理，并充分考虑到安全性：药品储藏室和仪器室中的水、电和气等设施均要完善；通风设备的配备和应用均要做好安全防范，防止学生气体中毒；安全设施需全面，应急设备如洗眼器、急救箱、灭火器和灭火毯等都要配备齐全；实验室要留有安全通道，以免事故发生。此外，由于中学化学实验课程主要面对年龄较小、好奇心较重的未成年人，所以要充分考虑到实验室的安全教育，并提前准备好各类事故的应急预案。同时，还要建立完善的实验室使用、报备和实验三废处理等制度，并加强实验室的管理，对学生、教师和实验室管理人员进行全方位的培训和监督。一些高校实验室也频出安全问题：2015年12月18日，清华大学一间实验室发生爆炸火灾事故，一名正在做实验的博士后当场死亡[3]；2021年7月13日南方科技大学发生一起化学实验室火灾[4]。这些实验室事故也给我们敲响警钟，实验室安全问题不容小觑，应当时刻被充分重视。为促进化学教学的发展，应当建立健全完善的实验室管理制度，保证实验室能够高效和有序地运行，真正做到实验室安全地服务于中学实验教学。

2.1.2 药品和仪器

由于中学化学实验课程的教学对象和授课阶段的特殊性，所以在选择和设计实验课程时，应充分考虑到实验课的时长、安全性和难易程度等。实验课涉及到的药品尽量选择无毒、挥发性低的药品，提高实验的安全性。化学药品要有专门老师进行监管，并需根据一些如《常用化学危险品贮存通则》[5]等国家标准进行分类存放。对药品进行规范性的管理和存储，提高安全性的同时，也便于快速地寻找和归类，减少实验准备时间，提高实验效率。实验前，由专职教师负责把实验所用药品和仪器分类、分组放在相应的实验台上。实验前的课程讲解中，实验教师需要向学生强调实验药品和仪器的使用方法和安全性。仪器和药品的存放地点和使用量都要记录在册。为加深学生对仪器和药品的认识，培养学生对于公共财产的管理能力，也可让学生自主报名来协助老师一起完成适当的仪器和药品管理工作。最重要的一点，对于特殊的危险药品要单独存放，并做到双人双锁的管理和使用办法。一些大型实验仪器如红外光谱仪等，在中学实验中应用并不广泛，利用率很低，并且由于中学教育经费的限制，所以非必要的实验仪器不必引进实验室，浪费资源。同时在设计中学实验课程的实验条目时，也应该尽量避免一些使用大型仪器的课程。实验室安全至关重要，学生进行实验时，要有专门教师监管，可以提前对实验教师进行培训。把原来实验室单一的管理职责改为指导、引导和培训学生的多层面服务模式，要综合考虑到实验室的设计理念、综合定位和服务对象[6]，使之发挥其最大的教学功能。

2.1.3 师资队伍建设

中学实验课程的开设，需要一批具备较高专业水平的实验教师，所以应当加强实验教师队伍建设，提高学校整体的实验教学水平。不仅要适当提高实验教师的数量，更要提高专业实验教师的质量。有相当一部分中学的化学教师大多都是具有丰富教学经验的老教师，该类教师对化学课程知识点具有极高的掌控度。但多数老教师由于长时间不参与具体的科研实验，对具体实验的实际操作和创新引领等方面的能力稍逊于一些具有硕/博研究生学习经历的教师。这就要求那些老教师要从应试教育中走出来，真正扎身于具体的实验教学工作中。目前硕士和博士研究生进入中学任教的现象也较为普遍，具有硕/博研究生学习经历的教师可以充分发挥其科研优势，引导中学生进行实验探索和实践。对实验课程不熟悉的教师可以和具有研究生背景的教师互相交流经验，提高实验操作知识的学习；新教师也应该向老教师学习整个实验课程的整理把控、知识点传授等过程的技巧。总之，无论何种层次的化学教师，都应当就自己的短板，进行不断学习，来提升自己的教学水平，共同促进化学实验课程的整体发展。

2.2 中学化学实验的课程改革

根据学校自身的实际情况，可尝试开设中学化学实验选修课，为后续对化学学科有兴趣的学生提供必要的实验条件和教师指导。将选修课的授课效果和具体举措作为推广实验室课程全面改革的试点，并从中吸取实验室课程的管理和授课经验。重视并加强化学实验安全教育，实验课前可以对所有学生进行安全知识培训。只有通过实验室安全考核的学生才能进入实验室，进行具体实验内容的实践。为不影响学生来应对其各个阶段的升学考试，建议在相关化学课程的设立学期中，开展4～6课时的实验课程。化学实验教学是化学教学的重要组成部分，化学实验教学要服务于化学教学的总体安排[7]。在教学中，以教师为主导，学生为主体，充分突出学生的主体地位。要不断地提升实验教学在化学教学中的作用，采取合理措施改进实验教学的效果，引导学生养成良好的实验意识和浓厚的学习兴趣，全面提高学生综合素质[8]。实验课的具体时间应该安排在化学相关知识点课程讲授完毕之后，这样可促进学生将学到的知识点和具体的实验课程进行紧密的衔接。依据本学校的基础设施和特色，化学实验课程的主要授课内容可以从化学安全知识培养、具体实验操作和趣味实验等方面进行选择，其课程要依据整个级部的化学课整体进度进行安排。考虑到中学化学实验课程的特点，该课程尽量以趣味性和化学实验知识普及为主，切勿引入过多复杂且危险性大的实验项目。由于中学实验课程的课时十分有限，为提高课堂效率，教师在上课的过程中要考虑到每个环节是否有利于提高课堂效率，也就是每个环节的实效性。比如说，在课程设计时，应充分考虑到是否有必要让学生进行交流探讨某个实验细节，是否有必要给学生详细介绍某个实验仪器和药品等一系列问题。利用有限的课堂时间提高化学实验的课堂效率，实现教学效率最大化。

2.3 化学实验内容的创新

中学化学实验具体内容要尽量顺应当今国家的重大国策和方针，进行有针对性的选取。尽量选择一些和国家发展战略、国际/国内热点等有一定关联度的实验项目，以激发中学生学习和实践具体实验的兴趣。例如：近几年，我国从国家到地方在发展经济的同时，均大力保护自然环境，提倡绿色发展。2016年5月，联合国环境大会也发布了《绿水青山就是金山银山：中国生态文明战略与行动》报告。国家在实现由“富”到“强”的发展过程中，始终贯彻绿色发展的科学发展理念，也很大程度上起到一个大国对国际科学持续发展的担当和引领作用。随着绿色生活这个概念的普及，绿色化学这个概念也逐渐走向大众，而绿色化学教育的必要途径是推行绿色实验。老师可以向同学们讲解绿色化学方面的知识的同时，引入氢能、太阳能和风能等绿色能源知识点；也可以穿插一些绿色化学品、化学反应等知识点，选择一些与绿色化学/能源相关的简单化学实验项目；也可以引导学生做一些无污染、高效能和高价值的绿色化学实验。实验教学是培养学生思考能力、动手能力和创新能力的重要手段之一。为提高学生的创新意识和创新能力，应根据具体的教学对象开设适当的设计性实验课程。在基础教育的教学中，教师要树立创新意识，转变教育观念。除此之外，教师和学生均要克服在对一些熟悉但陈旧的教-学环境、教-学模式进行创新和改革时的畏难情绪，要把化学实验的合理改革和高效创新作为提高课堂教学效率的重要手段，以达到提高教育教学质量的目的[9]。

2.4 教学效果评价标准的改革

目前的中学化学实验评价体系也存在诸多弊端，太过注重实验知识点，不注重实验过程，导致学生的创新能力无法提高。针对这种问题，可以在日常实验课中增加过程性评价，给学生的实验操作过程评分。期末实验课检测时，可参考大学课程的评价方式，考虑到引入适当比例的平时成绩，强制学生注重实验过程，这有利于提高学生的实践能力。寒暑假时，也可额外给学生拓展化学实验的机会，比如说引导学生完成一些安全并容易的家庭小实验和趣味小实验等。除此之外，应该有选择性和针对性地引导一些有能力的学生，去参加一些高校举办的化学实验类竞赛。这样既可以提高学生学习化学实验课程的热情，还可以增加和拓展有能力学生的深造渠道。

2.5 教学方式的改革

出于实验化学药品的节约和环保考虑，可以采用小组制的模式进行化学实验课程实践。由几个同学组成一个小组，共同设计、讨论和完成相应的实验内容。在整个实验过程中，必须有专职的实验老师进行全程陪同和监管，确保学生们的实验安全。应该引导有兴趣的同学针对于实验问题与老师展开交流，这有助于学生对实验项目中的仪器、药品和操作等知识和技能的把握和提升，也能促进学生敢于就科学实验问题提出其改进意见，提高学生们的创新思维能力。为节省药品，也可就适当的实验内容，引导学生做微型实验。微型化学实验的优点是节省实验经费，操作安全，污染小，节省实验时间。值得注意的是，微型实验也具有规范操作难度较大，误差较大，实验现象的可见范围小等特点，所以可适当增加微型实验的药品用量[10]。除了对化学实验课的课堂进行改革以外，还可通过网络、微课、短视频和PPT等多种方式，在课余和假期时间给同学们介绍一些化学实验的知识、操作和应用，提高学生对化学实验的兴趣。总之，化学实验教学方式的改革要充分利用多种渠道，向同学们普及相关化学知识，以培养学生的学习兴趣、科学思维能力和实验动手能力为主要目的。

3 中学化学实验改革的意义

中学化学实验知识不单是基本的化合物的物理化学性质、化学概念和化学原理等知识点，更重要的是还应包括基本的实验操作技能和实验思维知识。因此，中学生在中学化学实验中遇到问题、思考问题和解决问题的过程，对其认知结构和操作技能的培养均起着非常重要的促进作用[11]。中学化学实验课程的教学任务主要是：培养学生对于实验课程的学习兴趣，兴趣是学生最好的学习动力；锻炼中学生的实验操作实践能力，训练其发现-分析-解决-总结问题的能力，使之具有良好的实践能力；培养学生的科学性思维，使学生拥有扎实的实验知识结构。要做好化学实验必须积极地开展化学实验思维，没有化学实验思维的实验过程，充其量不过是一个照方抓药的过程，不可能产生一个高效的学习效果[12]。除此之外，实验课程对于提高学生的化学实验思维能力，也起着至关重要的作用。通过中学化学实验课程的改革，能够极大地提升广大中学生的实验学习和操作的能力，培养其科学思维和动手能力。使之注重实验基础知识的学习，提高其综合的化学素养。中学化学实验的课程改革，对推动整个中学化学教育和化学学科发展的推动作用不言而喻。

4 总结与发展

化学学科的发展，与我们的生活和国家的发展息息相关。时代在进步，化学也在发展。随着中学教育改革的深入和新时代国家建设的需求，作为基础教育的中学化学也势必紧随时代的进步做出相应的改革。化学学科的发展任重而道远，其具体改革也并不是一朝一夕就能完成的简单任务，需要国家政策、社会支持、学校基础建设、教师和学生家庭环境等多方面进行协同完成。其中，中学化学实验课程的培养目标、教学任务和教学方式的改革也势在必行。其改革要基于国家发展所需的人才类型特点，着力于学生科学实验思维、实验动手能力和创新思维能力的培养。