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化學實驗準確性低下的成因研究
論文作者:童鞋論文網  論文來源:qaly-analyser.com  發布時間:2021/5/10 10:25:56  

摘要:初中化學作為自然科學入門級的基礎學科之一,實驗教學是搞好化學教育最直接、最有效的教學形式。近年來,根據教育部大力發展學生核心素養的目標導向,大多數省市都在中考測試中加試了理化實驗操作考查。實驗教學因而成為培養初中學生實踐能力和創新精神的重要平臺[1]。中考加試理化實驗操作在提高學生操作技能方面,雖然起到了一些促進作用,同時也暴露出實驗教學的一些問題和不足。在此,僅以交口縣考生化學實驗操作方面存在的問題為例,就如何培養學生實驗操作技能、提高實驗操作準確性談談一己之見,以期對促進今后的實驗教學及提高學生實驗操作能力有所幫助。

關鍵詞:初中化學; 實驗技能; 實驗操作;

一、化學實驗準確性低下的表現

2019年山西省中考實驗操作考試化學部分選擇了12個學生實驗作為考試題目[2],筆者對交口縣584名參加化學實驗操作考試考生的12個實驗的考試成績進行了統計(見表1)。

表1 全體學生化學實驗操作考試成績情況(滿分10分)

根據表1所示,60%以上的考生能夠準確完成操作實驗,很少有瑕疵;但也有近40%的考生操作實驗存在各種失誤。筆者對4批次96名考生10個主要操作的準確率及錯誤進行了統計(見表2)。

表2 部分考生主要操作準確率及錯誤統計

從表2可以得出,初中學生化學實驗準確性較低,集中表現在以下兩個方面。

1. 操作習慣不好,常識性錯誤頻發

多數基本操作是化學實驗的入門操作技能,對實驗的規范性培養發揮著奠基的作用,一開始做實驗就沒有好的習慣,總出現低級性錯誤,對日后的綜合實驗必然造成負面影響。如固體的取用用手拿、稱量藥品直接置于托盤上、滴加液體膠頭滴管伸入試管口,等等,都是犯了常識性錯誤。所以要嚴格要求學生樹立嚴謹認真的科學態度,養成良好的實驗操作習慣。

2. 實驗操作太少,操作技能不熟練

不同的化學實驗,有著不同的水平和訓練要求。如稱量固體藥品、量取液體藥品存在誤差,這關鍵是操作者的主觀因素以及操作是否熟練的問題,如果平時學生實驗操作訓練很少,即使實驗的規則背得爛熟,實際操作時也會力不從心,導致操作的準確性差。

二、化學實驗準確性低下的成因

1. 學校重視不夠,評價機制不健全

不少學校受應試教育的慣性影響,一心追求中考升學率,對培養學生實踐能力的理化實驗,實際并沒有放在應有的位置,因為理化實驗操作考試的分值小,對學生中考的成績影響甚微。所以在平時的教學管理中,大多數學校從來沒有實驗教學的評價機制,實驗教學的優劣無人過問,造成實驗教學工作實際是學校工作的軟指標。領導層不夠重視,導致教師的實驗教學態度堪憂,得過且過,能省事則省事,于是就出現了有的學校只把實驗室當成擺設,上級檢查工作或者有人來訪時看看而已,學生的實驗操作能力無從談起。

2. 實驗時間難以保障,能力培養缺失

初中化學實際上課時間最多只有短短10個月,要完成新授課、復習、實驗訓練三重任務,化學教師普遍感到課時不夠用,為了顧全大局,保證有較多的時間復習,只能盡量減少實驗教學的時間。新授課為了趕進度、高容量、快節奏,把學生探究實驗改成演示實驗,演示實驗變成播放實驗視頻,平時根本不做分組實驗,到中考前搞突擊訓練,學生只能機械模仿、應付考試,背離了實驗考試的初衷,并沒有對學生操作能力、觀察能力和分析能力的培養給予應有的重視,導致學生實驗操作能力低下。

3. 教師專業素質欠缺,教學質量受到制約

實驗能夠規范操作是對考生的基本要求,也是中學生必備的實驗基本技能。然而不少學校由于化學教師和實驗教師的素質參差不齊,直接影響了實驗教學的質量。部分化學教師是非師范類化學專業畢業,化學教學的業務功底相對較差,一些學校的實驗教師由其它教師兼任,由于非化學專業出身,化學素質和實驗能力本身就差。例如有的實驗教師拿起試劑瓶,不知道標簽要向著手心,有的化學教師居然對一些常見錯誤操作造成的后果解釋不清。教師的不規范必然導致學生的不規矩,教師對實驗操作技能的示范不到位,致使學生不能規范操作,甚至出現錯誤的操作。例如在使用膠頭滴管吸取液體的實驗中,不少學生在試劑瓶中“冒泡”,而不是先在空氣中捏緊橡膠帽排出其中的空氣;又如用高錳酸鉀制氧氣的實驗,有不少學生不知道鐵夾固定試管的正確位置,操作比較隨意。致使學生的實驗操作能力得不到應有的發展。

4. 實驗教學墨守成規,操作能力難以提升

隨著國家發展核心素養的導向,對初中學生的實踐創新能力要求越來越高,而實驗教學在培養學生實踐創新能力方面具有得天獨厚的優勢。但有些學校和教師不能與時俱進,對實驗教學的重要性認識不足,仍用傳統的實驗教學方法,以教師的演示實驗和驗證性實驗為主,學生動手操作的機會不多,實驗技能得不到應有的提升。加之化學教師和實驗教師不去鍛煉組織實驗教學的能力,更不去研究實驗教學的創新方法,而是得過且過、簡單從事。比如,提前沒有通知學生預習實驗內容,就讓學生進實驗室;上學生分組實驗課不講操作注意事項及安全問題,就直接讓學生操作,造成學生操作能力提高甚微,這也直接導致了學生實驗操作準確性差。

三、實驗教學及管理的強化

1. 建立實驗教學評價體系,設置化學實驗課時

學校只有建立科學的實驗教學評價體系[3],才能對實驗教學做出常態化的決策和管理,才能為培養學生的實驗操作等多種能力提供制度保障。建立科學的實驗教學評價體系,能夠督促學校重視實驗教學,在人員配備、經費保障、日常管理等方面予以重視;能夠檢查教師的實驗教學開展情況,加強實驗教學的有效性;能夠引導教師和學生注重培養動手能力與創新精神;能夠激勵先進、鞭策后進,使實驗教學健康發展,不斷進步。

實驗教學的評價應該包括對化學教師、實驗教師和學生的評價三個方面:對化學教師的評價可以從演示實驗的開展情況和配合實驗教師進行學生分組實驗的工作實績來進行;對實驗教師的評價可以從實驗室的管理、實驗教學的準備以及與化學教師配合開展學生分組實驗的情況來進行;對學生的實驗能力的評價可以從實驗操作的技能和綜合表現兩個方面進行,實驗操作技能可以按中考實驗測試的形式給分評價,綜合能力可以對學生課堂上的發言情況表現出來的實驗態度、探究能力、團隊合作能力等進行等級評價。學校可以組建一個由骨干教師組成的實驗教學質量評價小組,定期不定期地對本校的實驗教學質量進行評價,評價結果作為化學教師和實驗教師績效工資發放的一個依據。

在建立實驗教學評價體系,對學校的實驗教學工作進行全面評估督查的同時,學校還應該專門設置適量的實驗課時。比如每周安排物理化學實驗課各一節,保證學生有時間認真操作實驗,提高動手能力和探究能力,教師才有時間耐心指導學生的實驗操作,才可能有實驗操作的準確性。

2. 豐富實驗培訓方式,建立教師激勵機制

化學教師、實驗教師的素質,直接影響學校的實驗教學質量。教師“一次教育,終身受用”單一性的思維已落后于時代,化學教師、實驗教師陳舊的知識技能早已不能適應新的實驗教學要求。所以學校要以新一輪基礎教育課程改革為契機,全面提高理化教師和實驗教師的綜合素質。創造條件組織理化教師、實驗教師外出培訓,例如實驗教學培訓、實驗技能培訓、中考實驗操作監考培訓等。鼓勵教師積極參加上級部門組織的各種有關實驗教學的研討、競賽等活動,提高教師的實驗素質。

學校還應建立有效的激勵機制,重視實驗教師的待遇,激發他們的主觀能動性。嚴格考核實驗教師的工作實績,并以此作為實驗教師晉升職稱、提高津貼的重要依據,要給予實驗教師與其它教師同等評優、評模、晉升職稱的機會,以此來激發他們的工作熱情和創新能力。

3. 強化教師示范指導效應,制定常態實驗操作清單[4]

教師規范而熟練的操作,不僅使規范的操作技能和方法具體化,而且給學生做出了榜樣。學生實驗能力的培養最終要通過學生動手來體現,這就要求教師在學生實驗的過程中注意觀察學生的動手能力,及時予以指導,才能使學生的實驗能力不斷提高。例如量筒讀數時,仰視、俯視都會產生誤差,學生具體操作時不易把握,教師要耐心示范、糾正,才能使學生熟練掌握。

要求學生規范實驗操作,教師首先要做出示范。教師對演示實驗要精心準備,在實驗室預做成功,才能給學生演示,確保實驗成功;教師演示實驗時要演講結合,幫助學生理解實驗的原理;教師演示實驗盡可能用大號的儀器,增大可見度,便于學生觀察,例如演示托盤天平使用方法,假如用100克的天平來演示講解,后排的學生根本看不見,那么可以用500克的天平,便于學生觀察,教學效果要好得多;教師操作實驗時要規范準確,現象明顯,速度適中,按時完成;有些基本實驗技能要重復演示,如固體藥品和液體藥品的取用,膠頭滴管的操作等等;演示實驗應盡量減小實驗誤差,如果萬一實驗結果有誤,不能敷衍搪塞,要和學生尋找原因,重新操作,力求達到應有的效果,例如用石灰石與稀鹽酸反應制取二氧化碳,檢驗時如出現澄清石灰水沒有變渾濁,教師不應一帶而過,要帶領學生分析原因,是石灰水變質失效還是鹽酸濃度大?有認知沖突正是學生求知欲強烈的好時機,這時講解的知識學生終身難忘。化學教師和實驗教師在分組實驗中應對學生嚴格要求,對操作不規范的學生可以單獨輔導、多次訓練、耐心糾正,直到他操作規范為止。這樣才能真正培養學生的規范操作能力,提高學生化學實驗操作的準確性。

基本的實驗操作規范對實驗教學起著十分重要的作用。規范操作技能的訓練不僅是提高學生實驗準確性的關鍵,更是培養學生核心素養和實驗素質的基礎和保障,因此普及和訂立常態化的實驗操作規范清單迫在眉睫。精準化的實驗操作技能規范,可以讓學生重視實驗操作技巧,逐漸形成良好的操作習慣和嚴謹的科學素質,也可以在很大程度上有效降低實驗中的安全事故風險。針對不同的實驗特點,將實驗操作技能可視化、精確化、清單化是提高實驗準確性和強化實驗規范素養的有效途徑。

四、學生實驗技能的提升

1. 分類優化訓練[5]

分類法是人類認識世界行之有效的途徑,掌握分類法有利于學生對化學知識的研究和學習,用分類法研究初中化學實驗操作同樣具有重要的意義。可以根據不同類實驗的特點分別研究;可以減少實驗操作學習的重復性;可以按照每一類實驗的操作規律,變繁為簡,分類突破。初中化學實驗都是最基礎的實驗操作,教師要善于將實驗進行分類優化訓練。初中化學實驗主要有四種類型:第一類是化學實驗的基本技能,它的任務是培養學生學會實驗的基本操作能力,如試劑的取用、溶液的配制、物質的加熱、液體的過濾等;第二類是有關物質性質和物質相互關系的實驗,它的主要任務是培養學生的感性認識,以便學生掌握物質的性質,學會由現象到本質的認識規律;第三類是揭示基本理論和定律的實驗,這類實驗是為重要的化學概念和定律提供生動直觀的依據;第四類是有關制取氣態物質的實驗,如制取氧氣,這類實驗對反應原理和實驗裝置的設計要求較高,培養學生的實驗探究能力。

在對實驗分類訓練的過程中,教師可以根據各類實驗的特點、設計思路、操作要求進行有針對性的訓練,如固體藥品的取用屬于基本技能的操作,只要掌握“一橫、二放、三慢豎”和“一斜、二送、三直立”的操作要領,多加訓練,就能形成熟練的技能。而制取氣體的操作綜合性強,要求學生首先知道制取氣體的一般思路,然后遵循組合裝置的基本原則“從下到上、從左到右”進行裝配儀器,再根據實驗的步驟依次進行操作,每一步的注意事項都要爛熟于心,才能順利完成實驗。教師一定要尊重學生的認知規律,在分步講解示范的基礎上,讓學生敢于動手,先分后合,逐步提高,最終形成熟練的技能。

2. 改驗證性實驗為探究性實驗

布魯納的認知結構教學理論認為,學生不是被動的知識接受者,而是積極的信息加工者。教師的角色在于創設可讓學生自己學習的環境,而不是提供預先準備齊全的知識,所以他格外重視主動學習,強調學生自己思索、探究和發現事物。以往的實驗教學側重于驗證性實驗,學生提前對實驗的現象、結論了如指掌,不需動腦筋只要按照預設的方法步驟操作就可得到預期的結果。這樣的實驗簡單機械,抑制了學生的求知欲望,也影響了學生動手操作能力的培養。化學教師可以嘗試把教材上的一些驗證性實驗改為探究性實驗,增加學生動手動腦的機會,培養學生的實驗操作能力和科學思維能力。如人教版上冊“質量守恒定律”的演示實驗5-1,操作難度不大,沒有危險性,完全可以改為學生探究實驗,學生分組操作,觀察現象更加清楚,探究的積極性更高,更有利于培養學生的操作能力與創新意識。親自操作實驗,體驗探究過程是學生們樂此不疲的事情,在教室上課,學生未必都能認真聽講,而到實驗室做實驗時,學生無不興高彩烈,積極參與。在分組實驗探究中,不少平時不愛學習的調皮學生表現出比優秀生更濃的學習興趣,對實驗的操作準確性更好,分析推理的能力更強。改驗證性實驗為探究性實驗有助于提高化學實驗操作的準確性。

3. 改常規實驗為微型實驗

在化學分組實驗中中引入微型化學實驗,不僅能調動學生學習化學課的積極性,使學生主動探求化學的奧妙,而且能更好地培養學生的實驗操作能力,提高學生實驗操作的準確性。微型實驗的開展,可以增大學生實驗的參與度,原來兩人一組的實驗可以改為人人動手,但其實驗效果卻可以達到準確、明顯,既節約藥品,又操作簡便、環保、安全。這樣增加了學生動手的機會,不會的學生也得通過請教其他同學學會操作實驗,這更有利于培養學生的動手能力,同時還培養了學生的環保和節約意識,真可謂一舉多得。筆者在實驗教學中組織學生用點滴板做的微型實驗見表3。

表3 學生微型實驗統計

4. 開放化學實驗室

化學實驗室是培養學生實踐能力與創新意識最有效的場所,所以在一些實驗條件較好的學校,在圓滿完成教師演示實驗和學生分組實驗的前提下,可以定時開放化學實驗室,讓學生有機會進行自主實驗,可以把感興趣的演示實驗自己重做一次,或者將難操作的實驗進行再探究,也可把自己設計的實驗親自完成。在安全、規范的前提下,通過放手讓學生設計實驗、自主操作觀察、自主分析記錄,以培養學生的實驗能力與創新精神。

培養學生實驗操作能力,提高實驗操作的準確性是一項系統性工程,需要學校在教學管理上堅持發展學生核心素養的目標導向,切實在師資配置、課時設置、評價體系、激勵機制等方面給予足夠的重視;需要教師在日常教學工作中堅持規范清單、規范指導、創新模式、整體培養等,并付出艱苦的努力;還需要學生在密切配合、循規蹈矩、積極參與、熟練規范等方面養成良好的習慣。

參考文獻

[1] 張改玲,韓紅斐.化學實驗分層教學探析[J].教學與管理,2017(24):108-110.

[2] 山西省教育技術裝備中心.山西省2019年初中畢業升學理化實驗操作考試命題說明[Z].2019:1-5.

[3] 李淑華.實驗教學質量評價體系構建探索與實踐[J].山西科技,2012(04):129-130.

[4] 鄭長龍.初中化學新課程教學法[M].長春:東北師范大學出版社,2004(05):259-262.

[5] 田豐.如何培養學生的化學實驗能力[J].實驗教學與儀器,2014(01):17.

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