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[!--downpath--]廣州市南海分校校區陶科
摘要：本文從心理學和《普通中學數學課程標準（實驗稿）》對實驗能力的相關剖析入手，提出了化學實驗能力的科學內涵及其相關的層次結構。非常對化學實驗能力中基礎實驗能力進行剖析，提出了提升基礎實驗能力的相關策略。
關鍵詞：中學數學實驗能力內涵策略
《普通中學數學課程標準》已陸續出臺了幾年，新課改理念也漸入人心，但從一些數學教育文獻和教學實踐來看，化學實驗方面的教學及研究重點集中在實驗教學方式與組織方式等方面，而較為忽略對中學生實驗能力的培養與研究。到底化學實驗能力內涵如何？什么誘因阻礙了小學生化學實驗能力的培養與發展？本文從中學數學實驗能力科學內涵剖析入手，尋求培養化學實驗能力的策略。
1.中學數學實驗能力科學內涵
認知心理學的最新研究成果表明，能力包括三種：操作能力、認知能力和社交能力。化學實驗能力主要包括操作能力和認知能力。認知能力是外部操作能力的支配者、調節者，對動作具有發動、定向、指導、監控的作用，而操作能力常常是認知能力產生的最初根據。化學實驗活動的順利進行便是操作能力和認知能力互相掣肘、相互配合的結果。
《普通中學數學課程標準（實驗稿）》在內容標準部份對科學探究及化學實驗能力涉及的各要素分別簡述。對其概括可以發覺新課程標準對學生數學實驗能力的基本要求有下邊幾項指標：觀察實驗能力、基本操作能力、信息處理能力、創新能力、投入的情感心態、意志毅力、合作能力、自我認知能力。新課程標準對化學實驗能力的基本要求無疑將對我們研究與培養中學生的實驗能力提供了全新的視野和有益的啟示。
1.1中學數學實驗能力概念
從廣義的角度來講，化學實驗能力是指運用數學實驗理解、驗證理論觀點以及利用化學實驗獲得新認識的能力。它包括發覺、選擇和明晰課題的能力，選用實驗技巧和設計實驗方案的能力，使用儀器和實驗操作的能力，觀察實驗的能力，實驗思維的能力，搜集資料數據的能力，剖析、研究和處理實驗資料、的能力，實驗思維的能力，搜集資料數據的能力，剖析、研究和處理實驗資料、數據的能力，發覺化學實驗規律的能力，敘述實驗及其結果、最終解決問題的能力等等。
1.2中學數學實驗能力結構
化學實驗能力和其它能力一樣也是多種特點的綜合，因此也就具有自己獨到的構成。從能力的高低層次來看，化學實驗能力應具有兩層構成：第一級是基礎實驗能力，即能順利完成通常教學實驗的能力。它包括實驗觀察能力、實驗器材選擇能力、實驗操作能力、實驗數據處理能力、實驗故障排除能力、實驗報告寫作能力等六個方面。這六個方面的能力是學校化學實驗教學中必須培養的能力，也是舉辦較為復雜實驗活動的基礎；第二級是延展實驗能力，即在把握基礎實驗能力的基礎上物理實驗能力怎么寫，能進一步靈活運用已有化學實驗知識愈發深入舉辦一些化學實驗活動的能力。它不但包括基礎實驗能力（第一級），還主要包括實驗設計能力、實驗規律總結能力、實驗推理能力、實驗創新思維能力、實驗交流與合作能力、實驗資料檢索能力、實驗課題選擇能力等。延展實驗能力對學生提出了更高要求，這兩級實驗能力之間的關系可用圖1實驗結構層次剖析圖表示。
從能力的表現方式來看，化學實驗能力又可分為外在表現和內在表現兩種方式。外在表現的實驗能力是指在實驗中容易被觀測的、顯性的動作技能，主要包括實驗觀察能力、實驗器材選擇和使用能力、實驗操作能力、圖表勾畫能力、數據處理能力、報告寫作能力、故障排除能力等；內在表現的實驗能力是指在實驗中未能被觀測的、隱性的智慧能力，主要包括實驗打算能力、實驗設計能力、課題選擇能力、規律總結能力、實驗推理能力、創新思維能力、實驗交流與合作能力等。
2.中學數學基本實驗能力培養的策略
實驗能力是中學生能力的基礎，培養中學生的實驗能力非常是基本實驗能力是教學的基本任務，通過實驗全過程的教學，在獲取或鞏固知識的過程中，使中學生理解和把握運用觀察和實驗手段處理問題時的基本程序的技能，具備勇于指責、善于反省的習慣，嚴謹、求實的心態和不斷求索的精神，培養中學生觀察能力、思維能力和操作能力，迸發中學生的學習動機和學習興趣。進而使中學生產生完整的實驗能力結構。以下就中學生基本實驗能力提出培養策略。
2.1在把握正確觀察方式、培養良好觀察習慣中增強實驗觀察能力
使中學生把握正確的觀察方式是培養中學生觀察能力的基礎，作為班主任，要指導中學生逐漸把握正確觀察方式。在有目的、有計劃的觀察中常常采用次序觀察、分步觀察、對比觀察，并在觀察中進行剖析、綜合、歸納、概括。次序觀察是根據一定的次序進行觀察。靜態物體通常采用次序觀察，即從上到下、從前到后、從左到右、從外到內進行觀察。分步觀察是當一個現象和過程有多種誘因支配的時侯，為了弄清各類誘因的作用、性質和規律，常采用依次突出一個誘因的作用使其他誘因相對固定，一步一步進行觀察。對比觀察是對兩個事物、現象進行對比，或對某一現象發生變化的前后情況進行對比的觀察方式。指導中學生在實驗中對不同方式的靈活使用。
如驗證牛頓運動定理的實驗中如圖2，在觀察實驗儀器的時侯引導中學生采用次序觀察法，根據從左至右先觀察打點計數器部份構成（打點計時器、交流電源、紙帶等），再觀察木板支架部份，最后貨車鉤碼部份；而觀察實驗現象階段，則可引導中學生觀察先閉合打點計時器開關再釋放紙帶，下車在鉤碼作用下往右加速，最后閉合夾子紙帶停止；同時指導中學生對比觀察上下兩個貨車條件和運動情況的不同，通過對三種觀察方式的運用使中學生明晰觀察目的，把握觀察方式，能全面、精確地進行觀察。
同時在實驗中培養中學生勤觀察、多觀察的良好習慣，對觀察能力的提升起著重要的作用。班主任在實驗教學過程中要創造條件，從多方面培養中學生良好的觀察習慣。班主任盡量多做演示實驗和中學生實驗，充分借助現代化教學手段，指導中學生進行觀察，從對實驗現象的觀察中培養中學生的觀察能力。盡量多布置一些觀察和實驗的作業，多舉辦一些實驗性質的課外活動，從各類渠道培養中學生多觀察、勤觀察的習慣。
2.2在清楚把握實驗原理，明晰器材選擇思索角度中提升器材選擇能力
選擇器材是進行科學探究的一項基本技能，能，同時也是科學探究教學的培養目標。在試驗教學中要教給中學生思索問題的方式，提升中學生思維的能力、要讓中學生初步學會有效控制實驗條件和恰當地選擇實驗器材。
正確選擇實驗器材首先要從實驗目的和原理入手。實驗目的和原理是具體實驗方案設計的基礎，同時也是實驗條件和實驗器材選擇的基礎，因而，從實驗目的和原理出發去思索器材的選擇，是中學生應把握的首要原則。其次從實驗偏差的角度思索。任何實驗都未能防止偏差，但在實驗中應考慮怎樣通過實驗條件的控制和器材的選擇來達到降低實驗偏差的目的。第三從控制變量的角度思索。實驗結果常常受多種誘因影響，因而要保證實驗結果的可靠性，就要控制好變量，盡可能排除無關誘因的干饒。第四從安全性角度思索。實驗安全是任何實驗都必須首先考慮的。實驗安全首先指對實驗操作者的生命安全，其次指對器材的安全。如使用220V電流和可燃的酒精燈以及到戶外檢測時，都應考慮實驗條件和實驗環境對人體的安全性;對于天平、電表等儀器，則應考慮器材本身使用的安全性。第五從實驗的可見度思索。一些實驗現象本身不顯著或檢測的量值比較小時，則須要在設計和選擇器材時思索一個可見度的問題。
比如在如測內阻實驗，已知內阻值約為200Ω，選擇合適的器材：
電壓表A1（阻值0～4mA，電阻約50Ω）
電壓表A2（阻值0～10mA，電阻約30Ω）
電流表V1（阻值0～3V，電阻約10kΩ）
電流表V2（阻值0～15V，電阻約25kΩ）
直流電源E（電動勢4V，電阻不計）
滑動變阻器R1（電阻范圍0～15Ω，容許通過的最大電壓2。0A）
滑動變阻器R2（電阻范圍0～2kΩ，容許通過的最大電壓0。5A）
按照安全性角度思索電流表選V1，電壓表選A2，從可見度和可控性角度思索滑動變阻器選R1，結果如圖3所示。
2.3在多樣操作示范，基本操作培養中增強實驗操作能力
化學實臉操作能力主要是化學實臉中的動手操作技能，所涉及的行動主要包括確切而熟練地使用基本儀器、儀器的配套組裝。
操作示范的形式是多種多樣的，每種方法都有其目的性和針對性。在操作示范時，只有考慮到操作的特性、教學目標以及中學生的實際情況，靈活地選擇示范的形式，能夠起到事半功倍的療效。作為化學實驗操作示范物理實驗能力怎么寫，應注意正誤對比示范、分步示范和慢速示范等示范方法的運用。
正誤對比示范是同時進行正確操作和錯誤操作的示范。通過正、誤兩方面操作的觀察、對比和剖析，有助于中學生明白哪些是對的，哪些是錯的，且能展現正確操作的要領，有效避免錯誤操作的發生。這些示范方法通常在操作易發生普遍錯誤時使用。
分解示范是把操作過程分解為相對獨立的幾個簡單動作的示范。將過程細化有助于中學生感知和模仿，領會操作時身、眼、手、腳等的協調配合，明晰具體的操作步驟。這些示范方法通常在操作過程比較復雜時運用。
慢速示范是放慢操作速率的示范。透過“慢鏡頭”可清楚地觀察到操作過程的每一個細節，有助于中學生加深對動作的理解和構建清晰的視覺形象。這些示范方法通常在常速不易認清操作過程時運用。
重新組合而成的，學生應當產生的基本操作技能有:刻度的認定、調整與讀取技能。減輕康攘的技能，固定和聯通物體的技能;聯接電路元元件的技能;選擇最佳動作方案等。倘若這其中的某一項基本技能仍未成熟，則對其它技能的產生勢必導致障礙。諸如，刻度的認定、調整與讀取技能。在秒表、彈贊秤、天平、電流表、電壓表等儀器的操作動作中均是類似的;再如，電路元元件的聯接技能，是進行任何熱學實臉都必需的基本技能。
2.4在明晰細化流程，對比剖析特征中增強數據剖析能力
數據是進行科學剖析的依據，是得出科學推論的基礎。處理數據的能力是指會對數據進行記錄、分析、比較、處理、概括，因而得出正確的推論。中學化學數據處理主要有列表法、圖像法、圖解法、逐差法等。實驗處理的方式多樣、步驟繁雜、處理靈活，因而數據處理能力成為實驗能力提高的重點也是難點。
在教學前將每一種數據處理方式的流程圖列舉，并附以相關聯的知識和技能。使基礎不好的朋友才能對方式中所用到的相關內容有所熟悉，因而為學習數據處理打下基礎如圖4畫圖法流程圖，將畫圖法的具體步驟及每步所須要完成的任務細化，并附一示范圖，如圖。在完成基本數據處理方式的講解后，還要及時總結辨析幾種方式的優點和不足，清楚每一種方式的特性，在遇見實際數據處理時，才能作出爭取的選擇。
2.5以基本實驗原理為依托，科學引導中學生自主思索，增強實驗故障剖析能力
實驗中的故障排除，不單是一種操作能力，它涉及實驗原理的把握程度，剖析問題和處理問題的方式，對儀器各部件工作情況的了解，以及實驗心態等，是一種綜合運用能力也就是說，每位“故障”都包含著豐富的知識、技能、經驗、規律。“故障”的本質常常是中學生在知識、技能上的缺陷通過引導中學生科學地對待、處理實驗過程中的故障，培養她們敢于面對問題，剖析、處理問題，并從問題學校習的能力是學校化學實驗教學的重要目的。
高中化學實驗常常有實驗原理和操作步驟。但沒有對儀器的使用方式、注意事項，各部件工作情況做出詳盡說明。中學生在組裝、操作的過程中會有常識性、方法性錯誤，使用完好的儀器也常常難以進行實驗，此時應解決中學生技能上的障礙，再指導中學生觀察儀器的構造，理解儀器的設計原理，故障自然都會解決。
比如給電磁打點計時器安裝復寫紙片時，許多中學生不知把復寫紙固定柱外移，而是將壓紙框架高高扳起安上復寫紙片后，未將壓紙框架壓下，或因為彈性而復位不完全。造成壓紙框架頂住震動板使打點針打不到復寫紙或點跡不清晰這時我會提問中學生:正常打點走帶時，復寫紙是旋轉的，其軸不動，為何還要給固定柱一個聯通槽，使它能聯通呢?中學生通常只回答出是為了便捷安裝復寫紙。再問中學生:還有哪些作用?之后告訴中學生借助它可以調整復寫紙片與打點針的相對位置，充分借助復寫紙片多次打點，保證點跡清晰進而引導中學生詳盡觀察打點計時器，讓她們思索每位零件為何這樣設計一，有何作用。再提高三步，告訴中學生其它任何儀器，或是在日常生活中所用到的工具、產品，都是經過制造者悉心設討一的，每一個零件都有特定的作用，應當多觀察、多思索、多動手。
2.6明晰實驗報告組成，提高剖析和數學語言抒發能力，增強實驗報告撰寫質量
化學實驗報告是中學生完成化學實驗全過程的實驗總結，是中學生展示實驗水平、發表實驗看法、交流實驗成果的媒介，是培養中學生進行科技寫作能力的有效方式。書寫實驗報告是逐漸培養理工科學生剖析、總結問題的能力，增強文化素質和綜合素養的一個重要方面，這就促使指導中學生怎么寫好實驗報告尤其重要。
在寫報告之前，首先使中學生腦子中有一個完整輪廓，做到目標明晰，心里有數，這就須要將報告要寫的幾個部份告知中學生。一份完整的實驗報告包括九個部份:(1)實驗者信息;(2)實驗條件;(3)實驗名稱;(4)實驗目的;(5)實驗儀器;(6)實驗原理;(7)實驗步驟;(8)實驗數據記錄、處理及偏差剖析;(9)問題討論。
一份成功的實驗報告就是一篇科學論文的雛型，指導中學生用嚴謹的結構、流暢的文采、清晰的思路簡練地描述實驗的內容、方法和步驟，抒發實驗所揭示的數學思想和概念，給出可信的明晰推論，對培養和提升中學生的剖析、表達和信息交流能力十分重要。
該部份要求中學生對實驗過程中的正常和“反常”現象、測試故障、儀器、測試環境的影響等等進行討論和剖析，剖析討論的方式可以多元化。另外，在此部份也可以寫改進實驗的建議、實驗后的感受、回答實驗思索題等。這一部份主要讓中學生學會思索，培養其綜合剖析能力。不僅剖析能力之外，還應提升中學生數學語言抒發能力，要多給中學生討論問題的機會，這樣既能鍛練中學生對問題的敏銳度，又能鍛練中學生從容陳述自己對化學問題的想法，還可以及時發覺在數學抒發中曝露下來的弱點，及時給與指導。
3.結束語
綜上所述，中學生實驗能力培養非常是基本實驗能力是要通過多方面的常年培養，但作為高學中學生數學實驗技能的培養，上述所論及的是最主要最基本的。其實，在培養中學生基本實驗能力的同時，再來培養中學生的科學素質和良好的實驗思維，這樣就能為中學生的能力的提升打下堅實的基礎。
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