第三節 化學實驗教學模式

化學實驗教學模式是一種教學范型，是在一定的教學思想指導下，圍繞著教學活動中某一主題而形成的相對穩定的、系統化的理論化的方案①。前蘇聯化學教育界實施的實驗作業和實習作業，以及在我國普教中為大家熟知的演示實驗教學、隨堂實驗教學和學生分組實驗教學，都是實驗教學的范型。

結合教學實踐，探研各種實驗教學模式的特點，以更好地發揮實驗教學的功能，是實驗教學研究的重要目的。

依據實驗教學的目標和策略來劃分，實驗教學模式可分為：演示講授模式、實驗歸納模式、實驗演繹模式和實驗探究模式。

一 演示講授模式

這是將演示實驗與教師的啟發講授相結合而形成的一種教學范型，也是大中學化學教學普遍采用的教學模式。

演示講授模式主要受演示實驗和教師講授兩方面各種策略的制約。由于演示實驗是供師生進行表演和示范操作，并為全班學生呈現鮮明可信的生動直觀的一種方法，因此，在選擇供演示的實驗內容時，要首先考慮它的鮮明性和可靠性(安全)，還要考慮這類實驗應簡易快速，不需要多少(一般控制在5分鐘左右)時間就可以得出結果。同時，隨著演示實驗的進程，教師應適時穿插啟發式講解、講述，主要是指明本演示實驗的主題、實驗裝置和試劑、實驗條件、應重點觀察的部位和現象、想一想發生了什么反應、本實驗的結論是什么？等等。這時的教師講授是與演示實驗本身緊密相隨的，即演示講授模式的程序應當融演示與講授為一體，要防止演示離開教師的啟發引導，形成做“啞巴實驗”，或教師 講解超前，過多過細，干擾學生專注的觀察和結合事實現象的思考。

在演示主題中，包括明確實驗的目的(通過演示實驗準備解決什么問題)、展示所用的儀器和試劑(使反應器與試劑性狀、反應條件對應)、提示操作要領(隨操作而舒緩地“唱”明)。只有在這個時候教師引導學生觀察什么、想什么問題的提示語才起到導向作用，與學生的注意力、思維力合拍。典型的事象的呈現，進一步激活學生的思維，也會在不同的學生頭腦中產生不同的反響。此時，如果教師不及時給學生以點撥(從紛繁的現象中引導學生認識變化的本質，從迷惘中澄清事理)，并支持、鼓勵學生議論，從而一起得出科學結論，那么這一演示過程將功虧一簣，達不到演示講授模式的應有效果。

二 實驗歸納模式

這是讓學生做實驗，基于實驗結果由師生概括出結論，形成科學認識和讓學生理解概念或原理的一種教學范型。

在這種教學模式中，所選擇的實驗應屬于簡單易操作，且沒有什么副反應；實驗內容是與待認識的化學事實或概念直接相關的。譬如，要使學生認識氧氣的化學性質，就要組織他們有系統地、分別實驗氧氣跟氫反應、跟金屬(選活潑金屬為代表物)反應、跟非金屬(選代表物)反應、跟某些化合物(選可燃物)反應等，最后歸納得出“氧氣化學性質活潑”的結論。又如，為了使學生形成酸類的概念，必定要在學生分別認識(做實驗)了鹽酸、硫酸等具體的酸以后，再歸納概括出酸的通性，形成酸類的概念。通常采用的隨堂實驗(或稱“邊講邊實驗”)從教學的全過程考察，即屬于實驗歸納模式。當然，這是就傳授新知識的教學過程而言的；隨堂實驗在復習、運用所學的知識的教學中，也可以為實驗 演繹模式所用。這主要取決于實驗教學的目標和內容。

在上述程序中的實驗主題，是選定為學生進行的、服從于欲得出結論需要的典型實驗，通過學生操作、觀察、思索，抓住特定事實和現象的特點，隨后在教師的引導或提示下，由學生歸納概括出結論，或者由師生共同得出科學結論。

這類教學模式應忌諱不緊密結合學生實驗所得的親身感知經驗，而由教師匆忙地下結論的做法。

三 實驗演繹模式

這是實驗歸納模式的一種共軛范型，是基于學生的理性認識進行擴展、推理，或論證、加深的一種教學模式。

從化學教學過程的本質特征可知，脫離實驗，學生看不到反應現象、嗅不到化學氣味，他們將無法真正懂得教師講的化學；相反，讓學生一味去感知生動的現象，忽視理論的指導作用，學習過程背離了發展概念和把握規律性知識，對于學生智能的發展，也將是低效的。因此，在化學教學中，應善于將實驗歸納模式與實驗演繹模式結合教材內容和學生的認識水平交互運用，以達到使學生的邏輯思維發展與思維的邏輯方式的運用之融合統一。一般言之，在低年級及分散學習的元素化合物知識，宜多采用實驗歸納模式；在高年級和歸類學習的元素化合物知識，以及運用原理等內容，宜多采用實驗演繹模式。

實驗演繹模式是將典型實驗納入論證、檢驗習得的原理這一教學的范型。演繹不是目的，使學生掌握的知識增殖、擴大規律性知識的應用范圍，方是實驗演繹模式教學的歸宿。這類教學模式可用下面的圖示表示：

在上述程序中的實驗主題，是為了進一步論證某一原理或規律而擬定的。為此，應選擇有代表性、普遍性的實驗實例，由學生去完成，使他們親身體驗“科學理論的真理性要經受實踐的檢驗”這一至理名言的正確性。自然，學生從有限的實驗實踐中，經過理論概括、演繹推理，可以悟出上述辯證唯物主義認識論的真諦。

需要指出，由于教學的特殊性，在認識上不應該貶低實驗演繹對于發展學生智力、培養能力的積極作用。

四 實驗探究模式

這是最為活躍，也是最有爭議的一種范型。由于它強調學生進行實驗探究、自行概括得出結論，深受青少年學生的喜愛，所以與其他教學模式相比，學生的學習積極性最高、學習氣氛最活躍；又由于這種教學模式，過于開放，又沒有嚴格的界定，在教學過程中往往難以控制，造成學生失誤、延時耗時、學習的知識不系統等等，故而也最有爭議。

從實驗探究的本意來講，對于激發學生的學習興趣，激勵他們的探究精神，磨練克服困難、獲取成功的意志，無疑是應當發揚的。這些優點，正好彌補了其他實驗教學模式的不足。關鍵在于，要有指導地實施實驗探究，使之構成一種不至于給學生帶來失誤，又不占用太多的時間，有利于學生掌握系統知識的教學模式。這就是我們所主張的實驗探究模式。這樣的實驗探究模式可以圖示如下：

在實驗探究主題中，宜包括由教師提供的簡明指南(實驗的目的、有關的信息、操作要領提示、安全須知等)，以防止學生走彎路。當然，實驗探究必須靠學生自己獨立完成，同時需要自行設計實施方案，而不是按課本規定的步驟“照方抓藥”。只有在實驗和探究的基礎上，方有可能準確地獲得正確的、符合實際的事實和現象，隨之利用這些現象或數據，進行思維加工得出科學結論。例如，設計一個從氯化鈉晶體中除去雜質(少量硫酸鈉和碳酸氫銨)的學生實驗，讓學生探索根據什么原理、如何去操作？學生會思考運用雜質的性質(碳酸氫銨受熱易分解、遇強堿會揮發出氨；硫酸鈉遇可溶性鋇鹽會析出難溶的硫酸鋇沉淀)及有關實驗操作原理，探索著去設計：

(1)欲從氯化鈉晶體中除去NH4HCO3，可以用加熱或加NaOH溶液的方法。

(2)欲除去雜質中的SO42-，可以采用加入BaCl2或Ba(NO3)2試液的方法；

還要設計：操作程序，是先除去NH4HCO3，還是先除去SO42-？

不同的學生，可能設計出不同的實驗方案，但總有一種是最簡捷(最佳)的方案。這一結論可以待比較各種方案(師生共同討論，教師總結)后得出結論；也可以適當放手，讓學生摸索著去試驗，由學生自己總結得出。

經過探究，得知：先除去NH4HCO3(加熱分解法，不留任何殘余物)，后除去SO42-為上，而不采用加NaOH除NH4+的方法；要判斷NH4HCO3是否已除凈？以不再產生NH3為準(用HCl檢試)。隨后，將受熱后的氯化鈉晶體溶于水，加入BaCI2［不采用加Ba(NO3)2，以免又混入新的雜質NO3-］；怎樣判斷SO42-是否已沉淀完全？宜采用取少量濾液，加入Na2SO4溶液，觀察如出現白色沉淀(濾液變渾濁)，表示沉淀完全，或往少量濾液中加入BaCl2溶液，如仍保持澄清，表示沉淀完全。

關鍵在于，當判定SO42-也被除去后，還應如何操作？某些學生，可能主觀地認為：濾液中已無雜質，經過濾，將濾液移入蒸發 皿中蒸發、析晶即可。這時，教師引導啟迪很重要！怎樣做才能保證濾液中不含(過量滴加的)Ba2+，以確保氯化鈉的純凈呢？這就需要學生設計：如何除去可能含有的Ba2+？結論是選用Na2CO3，使Ba2+轉化為BaCO3沉淀，再次過濾，取濾液再加入Na2CO3檢試，濾液仍保持澄清(證明Ba2+已除凈)。這時，應使學生懂得，若用pH試紙檢試，若溶液呈堿性(pH＞7)，表示加入的Na2CO3已過量，鋇離子沉淀完全(這一結論，優等生能自行得出，經教師提示，多數學生也可以得出)。再次過濾后，若不加處理即蒸發、析晶當如何？得出否定結論后，選用向濾液中加稀鹽酸，以除去CO32-，用pH試紙控制至pH=7，可能有的學生認為已完成，這時應讓學生聯想CO2溶于水，溶液呈弱酸性這一事實，從而進一步采取再加適量鹽酸將溶液加熱近沸(驅出CO2)的辦法，以確保獲得純凈的氯化鈉。

為了順利地實施實驗探究模式，教師應從思想方法和學習方法上給學生以指導。譬如，從科學方法論方面給學生上小課；或者結合具體實驗主題，給學生作問題分析示范：任何實驗問題均可以分解為知識和概念、態度、技能和技巧等幾個方面。學生參考這些思路和方法，就容易避免一般性失誤，提高實驗探究的學習效率。

若依據師生雙方在化學實驗實施時的主體地位和作用來討論實驗教學模式，可劃分為驗證式和探究式①，這里不作具體討論。為了簡明，現將國外學者研究的實例列出供借鑒。

第四節 化學實驗教學策略

化學實驗教學策略是為了達到實驗教學目的而使用的手段或方法。從實施者——化學教師來講，這方面的策略是一種教學藝術或特定的技巧。缺少這些技巧的教師將會發現，竭盡心思的教學努力，不僅自己感到吃力，而且學生也反映學得費力，達不到教學和諧進步的境界。

任何教學策略總是受一定的教育哲學思想和教育心理學的理論指導的。教師的教學觀或科學觀越先進，相應地，他(她)所教的學生的觀念或概念的現代化水平也會越高。在本章前面幾節討論過的理論、觀點，都是我們研討化學實驗教學策略的依據或出發點。下面僅結合實驗教學策略的基本點(或稱為基本策略)作些討論。

從實驗教學運行的全過程來考察，采用的教學策略主要是：教師啟發講授、教師示范、有指導的學生實驗、學生獨立實驗，以及總結概括等。

一 教師啟發講授

在實驗教學策略中，教師啟發講授是起主導、核心作用的基本策略。

啟發講授的主導作用體現在各種實驗教學模式中。教師引導和指導學生正確理解實驗的教學目的或目標，啟迪和輔導學生遵照操作規范的要求去把握實驗操作要領，提示和誘導學生進行定向觀察或有序地操作，適時又隨機地糾正學生的錯誤操作或解答學生實驗中的疑難，以及結合實驗事實和生動的現象，引導學生進行總結概括等等，都是教師啟發講授(講解、講述、指導、點撥、答疑等)發揮主導作用的表現。

啟發講授又是組織、實施各種實驗教學策略的核心環節。因 為學生觀察離不開思維，學生進行實驗操作同樣也在思維(意識等)的支配之下。而教師的啟發講授恰恰是運用有聲的言語以及無聲的文字，甚至輔以形體動作的示范來激勵學生進行積極思維。離開了啟發講授的引導，學生的實踐活動將會產生各種偏離實驗教學目標的多余的動作，干擾教學活動的順利進行。

啟發講授，要求教師從實驗本身的特點出發，針對學生的實際為他們從思路、方法和技巧上排除認識和操作的障礙。

一般言之，每一類實驗在實驗原理、設計要求、裝置和操作等方面都有規律可循。我們認為，不妨簡要地概括為：實驗反應原理、裝置原理和操作原理。為此，教師要重視通過分析典型實驗，讓學生理解這一類實驗的規律性知識(自然，需要一個逐步完善的過程)。譬如，在學生第一次接觸制取氧氣的裝置時，要在學生準確觀察的基礎上，應提示反應物是固體混合物，在加熱的條件下進行制取氣體的操作；在操作過程中，應提示學生進行預熱及固定加熱的操作要領，并再次提示反應器夾持的部位與試管下傾一定角度的道理。經過實踐，學生方可能初步學會這類制氣裝置的操作要領，并能夠從反應原理上去認識裝置的設計思路(裝置原理)和制取氣體操作的根據(操作原理)。循此，在其后的教學中，再總結概括出這類裝置可以用來制取哪幾種氣體。

啟發講授要起到以上作用，教師應把握以下原則：

(1)要“點”明主題，語義要明晰，不可模棱兩可； (2)要引導學生去想問題，不宜采取命令式；

(3)提示操作要領，要給出簡明的操作指導語，便于學生實行；

(4)除學生將做出禁忌的危險操作外，教師應始終堅持誘導方式。

二 教師示范

在實驗教學中的教師示范，是為學生提供視覺形象和模仿的依據。教師的演示和特意做的示范操作給學生留下的第一印象很深，對他們進行實驗操作的態勢及嚴謹的科學學風的培養起著潛 移默化的作用。為此，教師示范必須做到規范化，無可指責。

教師示范要把握時機。一般情況下，要注意運用這樣幾種示范。

1.引路示范

這是在新實驗的開頭為學生做出的操作示范。主要目的在于為學生提供模仿的樣式，便于教師結合示范操作扼要介紹實驗操作要領以及禁忌操作事項。

引路示范的特點是從視覺形象和動作態勢上為學生“畫”出輪廓及總的型式，由于這時學生還缺乏親身體驗，故而不宜做過細的分解操作和限定。這時的提示語必須簡明概括，有利于學生記住操作規范的要點，便于他們通過模仿練習去體會操作要領。譬如，在進行試管持拿操作示范時，教師邊示范操作，邊說明要“三指(拇指、食指和中指)握”、“二指(無名指和小指)拳”、“握取試管近上沿”，并變換一個角度讓全班學生都看清楚老師的操作手法。這樣，由于讓學生運用視、聽和動覺(可提示學生用鋼筆代替試管模仿)器官感知這一示范操作，學生的記憶和理解將是深刻的。在引導學生練習了正確操作以后，再適時補充，一定要防止“滿把抓”等錯誤操作，同時，再結合化學實驗基本操作的規范與手和腕部的生理構造來闡明上述正確操作的根據。

2.矯正示范

這是在學生顯現出錯誤操作后，教師再次向學生進行的示范操作。這種示范針對性強，教師勿需全面地介紹操作要領，只要針鋒相對地糾正學生的錯處，并適當說明為什么錯、應當怎樣防范，隨即呈現正確示范操作，就可以起到扶正糾偏的作用。

矯正示范宜有針對性地查尋學生錯誤操作的原因。是習慣(定勢)的影響，還是動作笨拙造成的失誤；是對操作要領不理解，還是學習態度的不端正；等等。為此，就應曉以利害，結合實驗中的正反實例，對學生進行教育和示范。

3.總括示范

這是配合總復習教學進行的一種終結性的示范。從一定意義講，這種示范在智力技能的總結概括上，遠多于操作技能方面的 總括。在我國教學中多年形成的在化學實驗這一知識構成中的概括，從示范的觀點看，不少歸類總結的實驗操作、實驗裝置，或以文字表述，或用圖式呈現，則多屬于總括示范①。

總括示范要在挖掘各類實驗操作的規律性方面下功夫。這項工作宜在教師的組織下，盡可能由學生總結完成，如能舉行實驗操作匯練，其效果會更好。教師只需在關鍵處給予指點，或進行畫龍點睛式的總結，并配以示范則效果更佳。

三 有指導的學生實驗

學生實驗是學生獲取知識、形成技能、培養智能和發展個性的最佳途徑。一般講，有組織的實驗活動，可以從多方面為學生學習創造最佳情境。實驗活動為學生熟悉實驗儀器、實驗技能和化學物質的性質是人所共知的。這一點是基礎，也是其他功能施展的前提。實驗活動可以使學生處于情緒亢奮的實驗探究的狀態，為他們提供用以導出和探討化學原理的有關數據、回答和解決化學知識中的疑難問題、驗證已學過的理論和規律，以及概括和得出概念的涵義等等。

總之，實驗活動的多種教學功能總是在教師的組織、指導下來實現的。國外實施的、對發現法的修正完善，也正在于加強教師的指導，以便趨利除弊，提高發現法的教學效率。

有指導的學生實驗，教師進行指導，不外乎三種情況：實驗前指導、實驗中指導和實驗后指導。

1.實驗前指導

這是超前于學生操作的提示。或講解實驗操作要領與成敗關鍵，或提示安全注意事項，或針對學生普遍易錯(基于以往經驗)的操作做示范、提要求，或僅就實驗內容提出幾個問題，讓學生邊實驗邊思考。

實驗前指導應突出重點，不可失之瑣細，尤不宜占用太多時間。一般只需3—5分鐘即可起到指導作用。

2.實驗中指導

這是在學生做實驗過程中遇到疑難問題或違背操作規程時由教師給予的指導。這種指導，對于學生認識上的疑難問題，宜采用啟發、誘導的方式，不可有問必答，形成灌輸；對于操作中的難點，宜讓學生重做，在做中給予及時指導；對于某些危險操作，應令行禁止，隨后講清道理，并給出正確示范，讓學生模仿。

實驗中指導帶有偶發性。因此，教師要積累經驗并注意研究學生的個性特點，在巡視指導時方可有目標地重點輔導實驗操作方面的差生，防患于未然，杜絕實驗事故的發生。

3.實驗后指導

這是學生做了實驗以后由教師所作的評價性指導。這種指導是教師就實驗的目的，全班普遍性或帶有傾向性的問題，以及發展學生的智能及實驗技能水平有關的問題進行的講評。

實驗后指導用語要注意斟酌，不可隨意批評和表揚。較理想的是言簡意賅，歸并為幾條，便于學生理解記憶。某些難點，如能再一次示范，并說明理由，將使學生的認識產生新的飛躍。

四 學生獨立實驗

一般說來，學生獨立實驗是在教師示范和有指導的學生實驗之后由學生獨立完成的。這是培養實驗能力、養成科學態度和科學方法的最佳途徑。

從培養學生實驗能力的全過程來看，依學生實驗操作的獨立性程度來劃分，大致可以分為三個階段：模仿練習階段、有指導的獨立操作階段和完全獨立操作階段。學生獨立實驗是實驗能力形成和發展的養成策略。在這種策略中，要求學生發揮主動性和創造性，綜合運用觀察實驗現象和學習事實、了解理論和模型、發展推理技能、分析和研究化學認識論方面的問題，以及設計與安裝實驗裝置、正確進行操作等等技能，在科學思想、科學態度的調控下，達到智力技能與操作技能的融合統一。

學生獨立實驗從教師的地位來看，可以分為教師在場與教師不在場兩種方式。后者，即國外實行的開放探究(Open－Inquiry)。 在中學階段，從確保安全計，不宜提倡教師不在場的開放實驗。我們認為，教師在場并不妨礙學生的獨立實驗操作，相反，由于教師在場這一重要因素的介入，可以鼓舞學生更有信心地、有條理地進行實驗。教師則可以從旁觀察、考查每個學生在操作技能，特別是態度和情意方面的表現。為了評測(不宜在平時當著學生的面記分或做筆記，正式實驗操作考除外，以免給學生增加不必要的壓力)實驗室工作的態度，以下準則①可供參考。

(1)工作的計劃性；

(2)選擇儀器和材料；

(3)使用儀器的熟練性；

(4)有條理和整潔地工作；

(5)合適的工作速度；

(6)準確性和質量；

(7)寫作報告、圖表和繪圖；

(8)正確對待安全步驟和方法。

五 總結概括

總結概括是實驗教學中的一項重要策略。不論哪一級的教材，所設計和容納的實驗次數總是有限度的。這就需要教材的編著者和施教的老師來共同努力，從有限的實驗中挖掘、增生多種培育智能的效用。其中，利用已獲得的實驗事實、結論和諸實驗中積累的經驗，從能達到的理論的高度去總結概括，就是一種“增殖”的好辦法。零散的、個別的實驗事實和結論，使之納入一定的理論體系之中，進行從個別到一般的思維加工，這樣實驗中的操作經驗以及各種操作引發的思維，經過從感性到理性又回到實驗實踐這樣認識的循環，就有利于使學生掌握從一般到個別、舉一反三這種能力。在我國教學實踐中，某些學校總結的：分析典型實 驗，闡明實驗規律；明確選擇儀器的原則，培養學生正確選用儀器；以及加強實驗的深化研究，培養學生的思維能力等經驗①，均從總結概括這一策略方面為提高化學實驗教學質量做出了貢獻。

總之，化學實驗教學系統的合理運作，有賴于其自身各個要素的合理組合與相互作用。本章對于這個系統中最為活躍的人的要素，多側重于化學教師這一要素的功能來考察，對學生這一要素則未進行系統分析。