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1、加強中學化學實驗教學的幾點建議從近幾年中考實驗試卷談起山東省梅州市金山分校張祥勇摘要：本文針對目前中學化學實驗教學的現況，按照理科綜合考試的發展趨勢和素養教育的要求，結合自身教學實踐，提出強化中學化學實驗教學的幾點建議。關鍵詞：化學實驗教學；中考；實驗基本功；設計和完成實驗的能力楊振寧是一位理論化學學家，但他對化學實驗和實驗教學十分注重，曾給數學通報寫了一則題字：“物理學是以實驗為本的科學”，這一精辟闡述抒發了數學學界的共同看法。近些年來，楊振寧在對國外數學教育做了大量考察后強調，中國的數學教學有一個傾向，雖然人認為數學就是邏輯。他覺得化學學不單是國外學院中“四大熱學”這樣的骨干，還應是有血有肉
2、的，還應和實驗、現象、實際聯系在一起。在數學學的發展過程中，實驗起過重要作用，現今正在起著、將來必將也起著重要的作用，這一點對于化學學家大約是沒有爭辯的。并且在目前中學數學教學中，我們倍感，化學實驗尚未得到充分的注重，化學實驗教學還有待進一步強化，其實其中有多方面的誘因。本文針對近幾年中考化學實驗試卷和中學化學實驗教學現況的進行剖析，提出自己的強化中學化學實驗教學的對策和建議，與同行班主任一起研究闡述。一、對近幾年全省中考化學實驗試卷（廣州卷）的剖析中考化學在考查知識的同時，著重考查能力，通過考查知識及其運用來分辨考生能力的高低，并把對能力的考察置于首要位置。目前，中考化學科要考查的能力主要包括
3、以下五種能力：理解能力、推理能力、分析綜合能力、應用物理處理數學問題的能力、實驗能力。考試大綱對實驗能力做了明晰的要求：“能獨立地完成知識內容表中所列的實驗，能明晰實驗目的，能理解實驗原理和技巧，能控制實驗條件，會使用儀器，會觀察、分析實驗現象，會記錄、處理實驗數據，并得出推論，對推論進行剖析和評價；能發覺問題、提出問題，并擬定解決方案；能運用已學過的數學理論、實驗技巧和實驗儀器去處理問題，包括簡單的設計性實驗。”這個要求近幾年沒有如何改變。從我們浙江省的中考情況來看，每年基本都有兩道實驗題。2005至2007年，全省中考化學試卷（廣州卷）中實驗題20分，占試題總分（150分）的133%；20
4、08、2009年實驗題24分，占試題總分（150分）的16%；2010年廣州文綜試題中數學實驗題18分，占化學部份總分（100分）的18%，這個分值和所占比列跟其他省市的相當接近。可見連續多年中考化學實驗的題型基本穩定，所占比重日漸上升。涵括這幾份試卷，我覺得還具有以下3個基本特征：1實驗基本技能幾乎每年必考。諸如“讀數”的考查概率相當高，2007年、2009年考了螺旋測微器的讀數。2不排除考查教材中基本的中學生實驗。通常來說，熱學實驗就是考儀器選擇、連線、誤差剖析；熱學實驗考打點計時器就一定考速率、加速度的檢測。諸如2007年、2010年考了“研究勻變速直線運動”，用打點計時器來研究物體的運動
5、，通過剖析紙帶求速率、加速度等化學量。3通過中學生實驗的延展與拓展，突出了對中學生的設計和完成實驗能力的考查。諸如2008年考了“利用直流恒流電源和電流表探究一種熱敏內阻的氣溫特點”，2009年考了“利用電壓表和內阻箱探究一種金屬絲的內阻率”，2010年考了“利用電流表和內阻箱測定干電瓶的電動勢和電阻”。這類題目具有挺好的分辨度，能把不同層次的考生區分開來。可以說化學實驗的重要性通過高考試題得到較好的彰顯，中學生的創新思維與實驗能力通過中考實驗設計也能得到挺好的考查。再對照其他省市的中考試卷，也才能見到這種特征，這也是我們的進行實驗教學的一個方向。二、目前中學數學實驗教學的一些情況這五年我在高五級擔
6、任化學科教學工作高中物理實驗改進，每次測試結果下來后，中學生在實驗題的完成情況都是我剖析的重點。下邊列出了中學生常常出錯的4種情況，從中就才能看出一些問題：（1）對“有效數字”相關的運算或計算,答對率很低。有的朋友是把“保留兩位有效數字”理解為“小數后兩位”，而運算部份則常常出現單位的換算、數量級的運算錯誤等。（2）沒能把握好螺旋測微器、游標千分表、毫米刻度尺等檢測工具的使用技巧。有的中學生對檢測工具的結構原理不了解,給出莫名其妙的讀數。大部份中學生的主要問題是分不清楚檢測數據估讀到哪一位。像螺旋測微器的讀數，時常出現了“021mm”、“110mm”等讀數。（3）無法挺好把握電壓表、電壓表、滑動變阻器等實驗儀器的使用方
7、法,表現下來就是實驗的連線和讀數出錯率很高。比如考查聯接實物圖的時侯，常常就有中學生把線聯接到滑動變阻器的滑片上。（4）與紙帶有關的檢測問題,這類題目從初一開始就做實驗，并常常講和練，但中學生依然常常出錯。比如在“利用紙帶求加速度”的實驗題中，中學生答題時用“計算各段加速度求平均值”代替“逐差法”，或只估算一段，反映出中學生不理解“逐差法”的作用。好多次測試的結果都表明，初三中學生的實驗能力是個短板，實驗的基本技能仍然把握不到位，設計和完成實驗的能力更亟需提升，對普通中學生來說設計型的實驗題“滿臉殺氣”、“望而生畏”。出現此類情況，我覺得主要誘因是：目前實驗教學中還普遍存在著教學方式簡單化、實驗過程方式化
8、、實驗結果惟一化的現象，中學生的數學思維、實驗技巧、探究能力得不到預期的培養，進而造成中學生實驗設計能力普遍較弱。另外，大部份省市采用“小綜合”或“大綜合”模式以后，造成化學教學課時變少，實驗課時被壓縮。因為數學教學課時的限制，有些班主任舍棄了個別課堂演示實驗，甚至一些必須由探究實驗得出推論的新課，也被簡單的“說過去”；有些班主任覺得“做好一個實驗不如講好一個實驗”，變化學實驗課為師生“紙上談兵”課。班主任在教學中對實驗這樣的處理，會在中學生中導致相同的認知，直接造成中學生重理論、輕實驗、輕探究，中學生以“背實驗”代替“做實驗”，其實驗技能必然得不到提升。君不見，因為實驗題在中考中的重要地位，好多中學生把化學考
9、綱列下來的11個實驗的實驗目的、原理、步驟、注意事項、數據剖析處理等等內容一遍遍備考、死記硬背，花在前面的精力不少，但療效卻不顯著。三、物理實驗教學的復習建議針對目前中學生實驗能力的把握情況和中考的變革趨勢，我提出以下的建議：1注重實驗基本功的訓練，培養學生實驗基本操作能力化學實驗基本功是指實驗的基本理論、基本技巧和基本技能。實驗基本功的訓練主要是在初一階段，班主任要充分注重課本的每一個演示實驗和分組實驗，學校化學教學大綱要求的分組實驗一定要做。一方面，班主任要重視演示實驗的規范性。化學演示實驗本身就是技能的展示，具有很強的示范性，班主任演示時的一舉一動會成為中學生獨立操作時的根據。班主任做課堂演示實驗前
10、應先多次演習，力求操作演示規范、熟練、完整，確保課堂上療效顯著，一次成功，使中學生信服。對較復雜的實驗，還可借助多媒體的仿真實驗作為輔助，逐漸展示真實實驗的動態過程。另一方面，在做分組實驗之前，班主任要求中學生必須對本次實驗原理、所用實驗器材、實驗步驟能清楚了解（其實中學生才能自己設計下來的更好），要求每位中學生都動手參與到實驗操作中，并如實記錄實驗的原始數據，等等。這種分組實驗對于訓練中學生的實驗基本功、規范中學生的基本實驗操作具有重要作用比如通過“研究勻變速直線運動”這個分組實驗，訓練了打點計時器的使用方式，知道了兩種打點計時器的工作原理和主要結構，學會了通過打出的紙帶判定物體的運動狀態，以及怎樣求解速
11、度、加速度，會用有效數字抒發直接檢測的結果。中學生拿自己辛苦勞動以后得到幾條紙帶來剖析貨車的運動，能更形象具體的理解數學規律，極大的提升了中學生學習數學的信心和興趣。條件容許的中學可以在課外開放實驗室，給中學生更多的時間和空間來動手做實驗。例如，中學生想做實驗了，就向老師遞交實驗申請書包括實驗的名稱、目的、原理、器材和預約的實驗時間，之后班主任從實驗的可行性、實驗室儀器的打算情況等方面考慮中學生的申請，給中學生安排具體的實驗時間和地點。而中學生則可通過查閱參考書、約請朋友或約討教師來指導等途徑認真做好每一個實驗，著力提升實驗能力。2設置實驗新情境，提升中學生的設計和完成實驗的能力綜觀近幾年的中考化學實驗，熱學和
12、電學既是考查的重點也是難點。主要特點是：熱學為主，熱學為輔，兼具其他；既重基礎，尤重遷移。例如測內阻的實驗幾乎年年考，題目年年翻新，角度經常變化。即使實驗的情境很新穎，但實驗試卷中涉及的基本知識和實驗技能的要求一直立足于課本實驗。例如2010年廣州文綜試題中，第34題第（2）小題，圍繞“利用電流表和內阻箱測定干電瓶的電動勢和電阻”展開，這是中考考綱中明晰要求的實驗，不過提供的實驗儀器與教材上有所不同。題目中巧妙地引入了“電阻箱的讀數”、“電壓表和內阻箱測內阻”、“閉合電路歐姆定理”、“補充實驗步驟”、“連接實物電路圖”、“分析實驗偏差”等實驗技能和相關知識的考查，在一定程度上彰顯了三維課程培養
13、目標中“知識與技能”、“過程與方式”的要求，對文綜模式下的化學實驗的教學和復習很有啟發作用。因而在備考時要重視教材上的實驗。班主任可以從教材中選定一些典型的實驗，在同一個實驗中設置新情境，引導中學生將早已學過的數學知識和實驗方式遷移到新情境中，按照實驗目的和提提供的儀器設備，開動腦筋設計方案進行實驗。既通過多種方案的設計、論證等思維活動，提升中學生的實驗設計能力，又通過實驗操作驗證設計得合理智，增強實驗操作能力。諸如“電阻的檢測”的備考可按以下方法進行，設置新情境，培養中學生的實驗設計能力。（1）備考伏安法測內阻的實驗實驗器材：待測內阻Rx（用內阻箱，電阻為5），中學生電源、電壓表（阻值3V，電阻約3k
14、）、安培表（阻值06A，電阻約15）、滑動變阻器（最大電阻10）、開關各一個，導線若干因為內阻箱是精密的儀器，不能長時間通電。要求中學生先設計出檢測電路圖，之后聯接電路檢測，最后通過檢測結果剖析安培表外接法和安培表內接法適用的對象。大部份中學生習慣的采用滑動變阻器的限流接法，從檢測數據看，相比安培表內接法，安培表外接法檢測下來的結果偏差更小。接出來把實驗器材做了調整：實驗器材：待測內阻Rx（用內阻箱，電阻為150），中學生電源、電壓表（阻值15V，電阻約15k）、安培表（阻值100mA，電阻約10）、滑動變阻器（最大電阻10）、開關各一個，導線若干中學生經過簡單剖析，還是采用滑動變阻器的限流接法、安培
15、表外接法來檢測，并且在調節電流時覺得調不動了，有不少中學生有了疑惑。班主任可以適時強調，待測內阻的電阻是滑動變阻器的最大電阻的15倍，滑動變阻器的限流作用不顯著了，提出用滑動變阻器的分壓接法來調節待測內阻兩端的電流。班主任在這兒可以進行小結：對內阻檢測的實驗電路中，通常先設計“測量阻值部份”的電路（包括待測內阻、電壓表、電流表，彰顯檢測的思路），再設計“提供電源部份”的電路（包括電源、滑動變阻器、開關，提供電流和電壓）；從“測量阻值部份”來總結安培表的內接法、外接法的理論根據以及使用條件；從“提供電源部份”來總結滑動變阻器的分壓、限流接法的理論根據以及使用條件。（2）重點訓練“測量阻值部份”電路的設
16、計假如曉得水表的電阻，如何估算內阻的真實值？怎樣使用伏安法檢測水表的電阻？假如沒有電壓表（或電壓表不合適），而有兩塊電流表（已知電阻）應怎樣設計電路檢測內阻？反之呢？假如只有電流表和一個內阻箱，應怎樣檢測內阻？反之呢？你們曉得，化學是難學的，學習化學是辛苦的。而眼前那些中學生在討論、設計、完成實驗的過程中，既有思維的碰撞又有實驗的及時驗證，她們的學習是主動的、快樂的。同時中學生對伏安法、替代法、半偏法這種檢測方式有了一個切身感受，也明晰了怎樣設計一個檢測內阻的電路。班主任在這兒可以進一步總結：熱學實驗無非就是在電流U、電流I、電阻R、電動勢E這幾個數學量的檢測上做文章而已，這是熱學實驗區別于熱學實驗
17、之處。今后我們可以用類似的方式處理類似的探究性實驗。3重視數學思想的總結高中物理實驗改進，提升中學生思維的開放性每一個實驗都有各自的設計思想，一個成功的實驗，其設計思想總包含著對已有知識的靈活運用和創造性構思。引導中學生領會前人的實驗設計思想，是一條培養中學生具有設計實驗能力的有效途徑。例如，在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，為何要兩次把橡皮條的結點拉到同一位置？在做“驗證牛頓第二定理”實驗時，為何要使長木板傾斜以平衡磨擦力？在做“驗證機械能守恒定理”實驗時，要驗證mv2=mgh,，為何要選第一、二點距離為2mm的紙帶？在做“驗證動量守恒定理”實驗時，被碰小球的質量為何要大于入射小球的質量？還記得“控
18、制變量法”嗎實際上所有的實驗都要在控制上下工夫，實驗的真諦就是“控制”。再看另外一些事例，在做“研究勻變速直線運動”實驗時，用打出的紙帶里面的點數來估算時間，用點與點之間的距離來估算速率和加速度，在熱學實驗中，電壓表用表針偏轉程度的大小來表示電壓的相對大小，歷史上卡文迪許使用扭秤研究萬有引力常量的時侯，因為引力特別之小，他先通過測定扭矩來測力，又通過石英絲的扭轉角度來測扭矩，再通過光點的聯通來測定石英絲的扭轉角度，這種就是“測量變換”。再例如人們熟知的守恒定理，像能量守恒定理、動量守恒定理、電荷守恒定律，它們的出現不是碰巧的，而是數學規律具有多種“對稱性”的必然結果。諸這么類，不多列出了。化學
19、學除了是自然科學的基礎，也是人類文化的重要組成部份。在數學學發展史上，人們聽到，實驗發覺和研究與理論探求是互補的，它們共同或交替的促使了數學學的進步。和楊振寧一起因發覺弱作用中宇稱不守恒而獲得諾貝爾化學學獎的李政道院士，在1987年提出化學學家的兩個定理：沒有實驗家，理論家漸趨空泛；沒有理論家，實驗家趨向搖擺。我們相信，只要廣大化學班主任能取得這樣的共識，化學實驗教學弱化的趨勢必能得以扭轉，化學實驗必能發揮應有的作用。【參考文獻】1李泰安、張軍朋，數學教學論（第二版）M，科學出版社，2009年第2版2梁旭，高中數學教學藝術研究M，四川學院出版社，2005年第1版3陳剛，新編數學教學論M，華南師范學院出版社，2006年第1版4王克強、潘玲珠，通用化學實驗M，東莞學院出版社，2005年第1版