二、化学实验的教学类型

化学实验被纳入教学中形成不同的教学类型。若按实验主体分类,则有演示实验和学生实验。通常讲的“演示实验”,实验主体是化学教师,有时, 教师为了培养学生或更有效地激励学生的学习积极性,让学生到演示桌前做演示实验,这种情况,可以看做是演示实验的变动型,但仍属于演示实验。化学实验若按实验在认识过程中的作用分类,则可分为:验证性实验和探索性实验。探索性实验也叫做发现式实验或启发式实验。

不同类型的实验,从教学方法论来讨论,均具有不同的教学规范。1.演示实验

演示实验是教师进行示范操作并指导学生进行观察和思考的一类实验。这是化学教学中被广泛应用、最有成效的一种教学形式。它可以灵活地穿插应用于讲授某些概念和原理、元素化合物、化学生产与生活,以及其他教学内容;从教学的进程来讲,可以用于设疑引题、激疑解题、强化巩固, 以及迁移应用等等;可以用于讲授新课,也可以用于复习、练习。

演示实验就其实施特征而论,大体上可分为:①

  1. 临堂实验;

① G.Fowels,Lecture Experiments in Chemistry,Fifth Edition,London,G.Bell &Sons Ltd,1959,P.2~5.

  1. 长时间实验;

  2. 大型装置实验;

  3. 系列实验。

临堂实验,多为简便易行的试管试验,是为了解决教学时随时遇到的某些问题,而临堂或当即进行演示的实验。

长时间的实验,系指需时较长,在三五分钟或一二节课内难于观察到结果和征兆,需陈列放置供学生不断观察的一类实验。例如,铁的锈蚀、固体的扩散、胶体溶液的渗析等。为了便于学生观察,可以将这类实验布置在一个固定的台面上,防尘、防震动,让学生在课下去观察、记录实验现象,最后组织学生讨论(讲解)实验结果。

大型装置实验,是借助组装好的一套实验装置来进行的演示实验。这类实验往往既有产生装置、反应装置,又有收集装置,甚至有洗涤(净化)或干燥装置。例如演示合成法制盐酸、氨氧化制硝酸、合成氨、接触法制硫酸等。

系列实验,是将相互关联的几组实验,按反应机理的顺序,依次演示并组合而成的实验。例如,铅室法制硫酸、氨碱法制纯碱等实验,可以分段演示,随后再组合成一组系列实验。

在教学中,一般认为应根据以下标准来选择和确定演示实验:①

  1. 讲授化学基础知识、培养能力所需要的最基本的实验;

  2. 实验装置和操作方法比较复杂,不适宜于学生做的实验;

  3. 实验仪器、器材和药品需要量较大,不易购置的实验;

  4. 教师演示快捷节省时间的实验;

  5. 让学生做可能会发生危险的实验;

  6. 由教师演示效果特别明显的实验;

  7. 勿需学生操作仅供他们观察的实验;

  8. 由于其他原因,不适宜让学生做的实验。

演示实验应当做到:在实验装置、操作程序、操作方法等方面均为学生做出示范、无可指摘;实验必须成功,若偶而失误,一定要及时补做;要保证安全,不给学生身心带来损害;要便于学生(包括坐在教室最后排的学生) 观察,现象鲜明、突出;要需时较少,一般演示不宜超过 3~5 分钟,简捷易于操作;要将引导学生积极思维贯串于实验的始终,这是演示实验成败与否的核心。做演示实验要让学生明确:实验的目的、观察什么、思考什么问题;要把观察到的现象与已有的化学知识和经验联结起来,将化学反应原理、实验装置的道理(简称装置原理)与操作规范(操作原理)联结起来, 这样全面观察和深入思考,才有利于培养学生的学习能力。

① 陈耀亭、刘知新、薛人虎等编著,中学化学教材教法(第二版),北京:北京师范大学出版社,1992 年版,第 103~104 页。

结合演示实验及随后的学生实验,教师要全面设计培养学生观察能力和实验操作能力的实施计划。以培养观察能力为例,宜引导学生在明确实验目的的基础上,掌握观察实验对象的一般规律:要边观察、边识记,明了(1) 实验仪器装置(仪器名称、性能及相互连接顺序);(2)实验操作(操作方法、规范和要领);(3)药品(试剂名称、添加顺序、一般用量);(4) 反应现象(主要外显特征,联想相关的化学反应,笔记反应的化学方程式)。

  1. 学生实验

学生实验是由学生自己动手完成的实验。它是培养学生的实验能力、观察能力和思维能力及养成科学思想、科学态度与科学方法的重要教学形式。学生实验随其在教学中实施的特征,又可分为随堂实验(或称并进式实

验,通常叫做边讲边实验)及学生实验课。前者是较为简易的实验,由学生在教师讲授新知识时配合讲授的进程来完成,使实验事实和生动具体的现象与教师和学生概括得出的科学结论及时印证,为学生深入理解新知识创造最佳情境。由于这类实验多属于试管(或烧杯,甚至在点滴板上完成)试验, 故而,在训练学生的实验技能方面存在不足。学生实验课(也有人将它称为学生实验)是利用 1~2 节课的时间,让学生较系统地验证课堂上所学的化学知识与体验、熟悉教师示范过的操作技能,或为了解决问题,实施独立设计的探索性的实验方案,而进行的一种教学形式。

这两种学生实验教学形式在实验教学的功能上可以相互补充,以确保学生的动手操作的机会及培养训练实验操作技能的频率和力度。

为了便于比较,现将随堂实验与学生实验课的特点列表 8—1 如下: