第三节 化学实验教学模式
化学实验教学模式是一种教学范型，是在一定的教学思想指导下，围绕着教学活动中某一主题而形成的相对稳定的、系统化的理论化的方案①。前苏联化学教育界实施的实验作业和实习作业，以及在我国普教中为大家熟知的演示实验教学、随堂实验教学和学生分组实验教学，都是实验教学的范型。
结合教学实践，探研各种实验教学模式的特点，以更好地发挥实验教学的功能，是实验教学研究的重要目的。
依据实验教学的目标和策略来划分，实验教学模式可分为：演示讲授模式、实验归纳模式、实验演绎模式和实验探究模式。
一 演示讲授模式
这是将演示实验与教师的启发讲授相结合而形成的一种教学范型，也是大中学化学教学普遍采用的教学模式。
演示讲授模式主要受演示实验和教师讲授两方面各种策略的制约。由于演示实验是供师生进行表演和示范操作，并为全班学生呈现鲜明可信的生动直观的一种方法，因此，在选择供演示的实验内容时，要首先考虑它的鲜明性和可靠性(安全)，还要考虑这类实验应简易快速，不需要多少(一般控制在5分钟左右)时间就可以得出结果。同时，随着演示实验的进程，教师应适时穿插启发式讲解、讲述，主要是指明本演示实验的主题、实验装置和试剂、实验条件、应重点观察的部位和现象、想一想发生了什么反应、本实验的结论是什么？等等。这时的教师讲授是与演示实验本身紧密相随的，即演示讲授模式的程序应当融演示与讲授为一体，要防止演示离开教师的启发引导，形成做“哑巴实验”，或教师 讲解超前，过多过细，干扰学生专注的观察和结合事实现象的思考。
在演示主题中，包括明确实验的目的(通过演示实验准备解决什么问题)、展示所用的仪器和试剂(使反应器与试剂性状、反应条件对应)、提示操作要领(随操作而舒缓地“唱”明)。只有在这个时候教师引导学生观察什么、想什么问题的提示语才起到导向作用，与学生的注意力、思维力合拍。典型的事象的呈现，进一步激活学生的思维，也会在不同的学生头脑中产生不同的反响。此时，如果教师不及时给学生以点拨(从纷繁的现象中引导学生认识变化的本质，从迷惘中澄清事理)，并支持、鼓励学生议论，从而一起得出科学结论，那么这一演示过程将功亏一篑，达不到演示讲授模式的应有效果。
二 实验归纳模式
这是让学生做实验，基于实验结果由师生概括出结论，形成科学认识和让学生理解概念或原理的一种教学范型。
在这种教学模式中，所选择的实验应属于简单易操作，且没有什么副反应；实验内容是与待认识的化学事实或概念直接相关的。譬如，要使学生认识氧气的化学性质，就要组织他们有系统地、分别实验氧气跟氢反应、跟金属(选活泼金属为代表物)反应、跟非金属(选代表物)反应、跟某些化合物(选可燃物)反应等，最后归纳得出“氧气化学性质活泼”的结论。又如，为了使学生形成酸类的概念，必定要在学生分别认识(做实验)了盐酸、硫酸等具体的酸以后，再归纳概括出酸的通性，形成酸类的概念。通常采用的随堂实验(或称“边讲边实验”)从教学的全过程考察，即属于实验归纳模式。当然，这是就传授新知识的教学过程而言的；随堂实验在复习、运用所学的知识的教学中，也可以为实验 演绎模式所用。这主要取决于实验教学的目标和内容。
在上述程序中的实验主题，是选定为学生进行的、服从于欲得出结论需要的典型实验，通过学生操作、观察、思索，抓住特定事实和现象的特点，随后在教师的引导或提示下，由学生归纳概括出结论，或者由师生共同得出科学结论。
这类教学模式应忌讳不紧密结合学生实验所得的亲身感知经验，而由教师匆忙地下结论的做法。
三 实验演绎模式
这是实验归纳模式的一种共轭范型，是基于学生的理性认识进行扩展、推理，或论证、加深的一种教学模式。
从化学教学过程的本质特征可知，脱离实验，学生看不到反应现象、嗅不到化学气味，他们将无法真正懂得教师讲的化学；相反，让学生一味去感知生动的现象，忽视理论的指导作用，学习过程背离了发展概念和把握规律性知识，对于学生智能的发展，也将是低效的。因此，在化学教学中，应善于将实验归纳模式与实验演绎模式结合教材内容和学生的认识水平交互运用，以达到使学生的逻辑思维发展与思维的逻辑方式的运用之融合统一。一般言之，在低年级及分散学习的元素化合物知识，宜多采用实验归纳模式；在高年级和归类学习的元素化合物知识，以及运用原理等内容，宜多采用实验演绎模式。
实验演绎模式是将典型实验纳入论证、检验习得的原理这一教学的范型。演绎不是目的，使学生掌握的知识增殖、扩大规律性知识的应用范围，方是实验演绎模式教学的归宿。这类教学模式可用下面的图示表示：
在上述程序中的实验主题，是为了进一步论证某一原理或规律而拟定的。为此，应选择有代表性、普遍性的实验实例，由学生去完成，使他们亲身体验“科学理论的真理性要经受实践的检验”这一至理名言的正确性。自然，学生从有限的实验实践中，经过理论概括、演绎推理，可以悟出上述辩证唯物主义认识论的真谛。
需要指出，由于教学的特殊性，在认识上不应该贬低实验演绎对于发展学生智力、培养能力的积极作用。
四 实验探究模式
这是最为活跃，也是最有争议的一种范型。由于它强调学生进行实验探究、自行概括得出结论，深受青少年学生的喜爱，所以与其他教学模式相比，学生的学习积极性最高、学习气氛最活跃；又由于这种教学模式，过于开放，又没有严格的界定，在教学过程中往往难以控制，造成学生失误、延时耗时、学习的知识不系统等等，故而也最有争议。
从实验探究的本意来讲，对于激发学生的学习兴趣，激励他们的探究精神，磨练克服困难、获取成功的意志，无疑是应当发扬的。这些优点，正好弥补了其他实验教学模式的不足。关键在于，要有指导地实施实验探究，使之构成一种不至于给学生带来失误，又不占用太多的时间，有利于学生掌握系统知识的教学模式。这就是我们所主张的实验探究模式。这样的实验探究模式可以图示如下：
在实验探究主题中，宜包括由教师提供的简明指南(实验的目的、有关的信息、操作要领提示、安全须知等)，以防止学生走弯路。当然，实验探究必须靠学生自己独立完成，同时需要自行设计实施方案，而不是按课本规定的步骤“照方抓药”。只有在实验和探究的基础上，方有可能准确地获得正确的、符合实际的事实和现象，随之利用这些现象或数据，进行思维加工得出科学结论。例如，设计一个从氯化钠晶体中除去杂质(少量硫酸钠和碳酸氢铵)的学生实验，让学生探索根据什么原理、如何去操作？学生会思考运用杂质的性质(碳酸氢铵受热易分解、遇强碱会挥发出氨；硫酸钠遇可溶性钡盐会析出难溶的硫酸钡沉淀)及有关实验操作原理，探索着去设计：
(1)欲从氯化钠晶体中除去NH4HCO3，可以用加热或加NaOH溶液的方法。
(2)欲除去杂质中的SO42-，可以采用加入BaCl2或Ba(NO3)2试液的方法；
还要设计：操作程序，是先除去NH4HCO3，还是先除去SO42-？
不同的学生，可能设计出不同的实验方案，但总有一种是最简捷(最佳)的方案。这一结论可以待比较各种方案(师生共同讨论，教师总结)后得出结论；也可以适当放手，让学生摸索着去试验，由学生自己总结得出。
经过探究，得知：先除去NH4HCO3(加热分解法，不留任何残余物)，后除去SO42-为上，而不采用加NaOH除NH4+的方法；要判断NH4HCO3是否已除净？以不再产生NH3为准(用HCl检试)。随后，将受热后的氯化钠晶体溶于水，加入BaCI2［不采用加Ba(NO3)2，以免又混入新的杂质NO3-］；怎样判断SO42-是否已沉淀完全？宜采用取少量滤液，加入Na2SO4溶液，观察如出现白色沉淀(滤液变浑浊)，表示沉淀完全，或往少量滤液中加入BaCl2溶液，如仍保持澄清，表示沉淀完全。
关键在于，当判定SO42-也被除去后，还应如何操作？某些学生，可能主观地认为：滤液中已无杂质，经过滤，将滤液移入蒸发 皿中蒸发、析晶即可。这时，教师引导启迪很重要！怎样做才能保证滤液中不含(过量滴加的)Ba2+，以确保氯化钠的纯净呢？这就需要学生设计：如何除去可能含有的Ba2+？结论是选用Na2CO3，使Ba2+转化为BaCO3沉淀，再次过滤，取滤液再加入Na2CO3检试，滤液仍保持澄清(证明Ba2+已除净)。这时，应使学生懂得，若用pH试纸检试，若溶液呈碱性(pH＞7)，表示加入的Na2CO3已过量，钡离子沉淀完全(这一结论，优等生能自行得出，经教师提示，多数学生也可以得出)。再次过滤后，若不加处理即蒸发、析晶当如何？得出否定结论后，选用向滤液中加稀盐酸，以除去CO32-，用pH试纸控制至pH=7，可能有的学生认为已完成，这时应让学生联想CO2溶于水，溶液呈弱酸性这一事实，从而进一步采取再加适量盐酸将溶液加热近沸(驱出CO2)的办法，以确保获得纯净的氯化钠。
为了顺利地实施实验探究模式，教师应从思想方法和学习方法上给学生以指导。譬如，从科学方法论方面给学生上小课；或者结合具体实验主题，给学生作问题分析示范：任何实验问题均可以分解为知识和概念、态度、技能和技巧等几个方面。学生参考这些思路和方法，就容易避免一般性失误，提高实验探究的学习效率。
若依据师生双方在化学实验实施时的主体地位和作用来讨论实验教学模式，可划分为验证式和探究式①，这里不作具体讨论。为了简明，现将国外学者研究的实例列出供借鉴。
第四节 化学实验教学策略
化学实验教学策略是为了达到实验教学目的而使用的手段或方法。从实施者——化学教师来讲，这方面的策略是一种教学艺术或特定的技巧。缺少这些技巧的教师将会发现，竭尽心思的教学努力，不仅自己感到吃力，而且学生也反映学得费力，达不到教学和谐进步的境界。
任何教学策略总是受一定的教育哲学思想和教育心理学的理论指导的。教师的教学观或科学观越先进，相应地，他(她)所教的学生的观念或概念的现代化水平也会越高。在本章前面几节讨论过的理论、观点，都是我们研讨化学实验教学策略的依据或出发点。下面仅结合实验教学策略的基本点(或称为基本策略)作些讨论。
从实验教学运行的全过程来考察，采用的教学策略主要是：教师启发讲授、教师示范、有指导的学生实验、学生独立实验，以及总结概括等。
免费论文下载中心一 教师启发讲授
在实验教学策略中，教师启发讲授是起主导、核心作用的基本策略。
启发讲授的主导作用体现在各种实验教学模式中。教师引导和指导学生正确理解实验的教学目的或目标，启迪和辅导学生遵照操作规范的要求去把握实验操作要领，提示和诱导学生进行定向观察或有序地操作，适时又随机地纠正学生的错误操作或解答学生实验中的疑难，以及结合实验事实和生动的现象，引导学生进行总结概括等等，都是教师启发讲授(讲解、讲述、指导、点拨、答疑等)发挥主导作用的表现。
启发讲授又是组织、实施各种实验教学策略的核心环节。因 为学生观察离不开思维，学生进行实验操作同样也在思维(意识等)的支配之下。而教师的启发讲授恰恰是运用有声的言语以及无声的文字，甚至辅以形体动作的示范来激励学生进行积极思维。离开了启发讲授的引导，学生的实践活动将会产生各种偏离实验教学目标的多余的动作，干扰教学活动的顺利进行。
启发讲授，要求教师从实验本身的特点出发，针对学生的实际为他们从思路、方法和技巧上排除认识和操作的障碍。
一般言之，每一类实验在实验原理、设计要求、装置和操作等方面都有规律可循。我们认为，不妨简要地概括为：实验反应原理、装置原理和操作原理。为此，教师要重视通过分析典型实验，让学生理解这一类实验的规律性知识(自然，需要一个逐步完善的过程)。譬如，在学生第一次接触制取氧气的装置时，要在学生准确观察的基础上，应提示反应物是固体混合物，在加热的条件下进行制取气体的操作；在操作过程中，应提示学生进行预热及固定加热的操作要领，并再次提示反应器夹持的部位与试管下倾一定角度的道理。经过实践，学生方可能初步学会这类制气装置的操作要领，并能够从反应原理上去认识装置的设计思路(装置原理)和制取气体操作的根据(操作原理)。循此，在其后的教学中，再总结概括出这类装置可以用来制取哪几种气体。
启发讲授要起到以上作用，教师应把握以下原则：
(1)要“点”明主题，语义要明晰，不可模棱两可；
(2)要引导学生去想问题，不宜采取命令式；
(3)提示操作要领，要给出简明的操作指导语，便于学生实行；
(4)除学生将做出禁忌的危险操作外，教师应始终坚持诱导方式。
二 教师示范
在实验教学中的教师示范，是为学生提供视觉形象和模仿的依据。教师的演示和特意做的示范操作给学生留下的第一印象很深，对他们进行实验操作的态势及严谨的科学学风的培养起着潜 移默化的作用。为此，教师示范必须做到规范化，无可指责。
教师示范要把握时机。一般情况下，要注意运用这样几种示范。
1.引路示范
这是在新实验的开头为学生做出的操作示范。主要目的在于为学生提供模仿的样式，便于教师结合示范操作扼要介绍实验操作要领以及禁忌操作事项。
引路示范的特点是从视觉形象和动作态势上为学生“画”出轮廓及总的型式，由于这时学生还缺乏亲身体验，故而不宜做过细的分解操作和限定。这时的提示语必须简明概括，有利于学生记住操作规范的要点，便于他们通过模仿练习去体会操作要领。譬如，在进行试管持拿操作示范时，教师边示范操作，边说明要“三指(拇指、食指和中指)握”、“二指(无名指和小指)拳”、“握取试管近上沿”，并变换一个角度让全班学生都看清楚老师的操作手法。这样，由于让学生运用视、听和动觉(可提示学生用钢笔代替试管模仿)器官感知这一示范操作，学生的记忆和理解将是深刻的。在引导学生练习了正确操作以后，再适时补充，一定要防止“满把抓”等错误操作，同时，再结合化学实验基本操作的规范与手和腕部的生理构造来阐明上述正确操作的根据。
2.矫正示范
这是在学生显现出错误操作后，教师再次向学生进行的示范操作。这种示范针对性强，教师勿需全面地介绍操作要领，只要针锋相对地纠正学生的错处，并适当说明为什么错、应当怎样防范，随即呈现正确示范操作，就可以起到扶正纠偏的作用。
矫正示范宜有针对性地查寻学生错误操作的原因。是习惯(定势)的影响，还是动作笨拙造成的失误；是对操作要领不理解，还是学习态度的不端正；等等。为此，就应晓以利害，结合实验中的正反实例，对学生进行教育和示范。
3.总括示范
这是配合总复习教学进行的一种终结性的示范。从一定意义讲，这种示范在智力技能的总结概括上，远多于操作技能方面的 总括。在我国教学中多年形成的在化学实验这一知识构成中的概括，从示范的观点看，不少归类总结的实验操作、实验装置，或以文字表述，或用图式呈现，则多属于总括示范①。
总括示范要在挖掘各类实验操作的规律性方面下功夫。这项工作宜在教师的组织下，尽可能由学生总结完成，如能举行实验操作汇练，其效果会更好。教师只需在关键处给予指点，或进行画龙点睛式的总结，并配以示范则效果更佳。
三 有指导的学生实验
学生实验是学生获取知识、形成技能、培养智能和发展个性的最佳途径。一般讲，有组织的实验活动，可以从多方面为学生学习创造最佳情境。实验活动为学生熟悉实验仪器、实验技能和化学物质的性质是人所共知的。这一点是基础，也是其他功能施展的前提。实验活动可以使学生处于情绪亢奋的实验探究的状态，为他们提供用以导出和探讨化学原理的有关数据、回答和解决化学知识中的疑难问题、验证已学过的理论和规律，以及概括和得出概念的涵义等等。
总之，实验活动的多种教学功能总是在教师的组织、指导下来实现的。国外实施的、对发现法的修正完善，也正在于加强教师的指导，以便趋利除弊，提高发现法的教学效率。
有指导的学生实验，教师进行指导，不外乎三种情况：实验前指导、实验中指导和实验后指导。
1.实验前指导
这是超前于学生操作的提示。或讲解实验操作要领与成败关键，或提示安全注意事项，或针对学生普遍易错(基于以往经验)的操作做示范、提要求，或仅就实验内容提出几个问题，让学生边实验边思考。
实验前指导应突出重点，不可失之琐细，尤不宜占用太多时间。一般只需3—5分钟即可起到指导作用。
2.实验中指导
这是在学生做实验过程中遇到疑难问题或违背操作规程时由教师给予的指导。这种指导，对于学生认识上的疑难问题，宜采用启发、诱导的方式，不可有问必答，形成灌输；对于操作中的难点，宜让学生重做，在做中给予及时指导；对于某些危险操作，应令行禁止，随后讲清道理，并给出正确示范，让学生模仿。
实验中指导带有偶发性。因此，教师要积累经验并注意研究学生的个性特点，在巡视指导时方可有目标地重点辅导实验操作方面的差生，防患于未然，杜绝实验事故的发生。
3.实验后指导
这是学生做了实验以后由教师所作的评价性指导。这种指导是教师就实验的目的，全班普遍性或带有倾向性的问题，以及发展学生的智能及实验技能水平有关的问题进行的讲评。
实验后指导用语要注意斟酌，不可随意批评和表扬。较理想的是言简意赅，归并为几条，便于学生理解记忆。某些难点，如能再一次示范，并说明理由，将使学生的认识产生新的飞跃。
四 学生独立实验
一般说来，学生独立实验是在教师示范和有指导的学生实验之后由学生独立完成的。这是培养实验能力、养成科学态度和科学方法的最佳途径。
从培养学生实验能力的全过程来看，依学生实验操作的独立性程度来划分，大致可以分为三个阶段：模仿练习阶段、有指导的独立操作阶段和完全独立操作阶段。学生独立实验是实验能力形成和发展的养成策略。在这种策略中，要求学生发挥主动性和创造性，综合运用观察实验现象和学习事实、了解理论和模型、发展推理技能、分析和研究化学认识论方面的问题，以及设计与安装实验装置、正确进行操作等等技能，在科学思想、科学态度的调控下，达到智力技能与操作技能的融合统一。
学生独立实验从教师的地位来看，可以分为教师在场与教师不在场两种方式。后者，即国外实行的开放探究(Open－Inquiry)。 在中学阶段，从确保安全计，不宜提倡教师不在场的开放实验。我们认为，教师在场并不妨碍学生的独立实验操作，相反，由于教师在场这一重要因素的介入，可以鼓舞学生更有信心地、有条理地进行实验。教师则可以从旁观察、考查每个学生在操作技能，特别是态度和情意方面的表现。为了评测(不宜在平时当着学生的面记分或做笔记，正式实验操作考除外，以免给学生增加不必要的压力)实验室工作的态度，以下准则①可供参考。
(1)工作的计划性；
(2)选择仪器和材料；
(3)使用仪器的熟练性；
(4)有条理和整洁地工作；
(5)合适的工作速度；
(6)准确性和质量；
(7)写作报告、图表和绘图；
(8)正确对待安全步骤和方法。
五 总结概括
总结概括是实验教学中的一项重要策略。不论哪一级的教材，所设计和容纳的实验次数总是有限度的。这就需要教材的编著者和施教的老师来共同努力，从有限的实验中挖掘、增生多种培育智能的效用。其中，利用已获得的实验事实、结论和诸实验中积累的经验，从能达到的理论的高度去总结概括，就是一种“增殖”的好办法。零散的、个别的实验事实和结论，使之纳入一定的理论体系之中，进行从个别到一般的思维加工，这样实验中的操作经验以及各种操作引发的思维，经过从感性到理性又回到实验实践这样认识的循环，就有利于使学生掌握从一般到个别、举一反三这种能力。在我国教学实践中，某些学校总结的：分析典型实 验，阐明实验规律；明确选择仪器的原则，培养学生正确选用仪器；以及加强实验的深化研究，培养学生的思维能力等经验①，均从总结概括这一策略方面为提高化学实验教学质量做出了贡献。
总之，化学实验教学系统的合理运作，有赖于其自身各个要素的合理组合与相互作用。本章对于这个系统中最为活跃的人的要素，多侧重于化学教师这一要素的功能来考察，对学生这一要素则未进行系统分析。
免费论文下载中心