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由一个实验教学案例引发的思考-=中考理化实验加试后的反思唐山市丰南区尖字沽中学 郑海友（2011年8月7日）化学科学实验是指化学科学研究者根据一定的化学实验目的，运用一定的化学实验仪器、设备和装置等物质手段，在人为的实验条件下，改变实验对象的状态或性质，从而获得各种化学实验事实的一种科学实践活动。化学科学实验简称“化学实验”，它是化学科学研究不可缺少的实践活动。教师将化学实验置于一定的化学教学情景下，为实现一定的化学教学目的，而开展的一系列教学活动，我们称之为“化学实验教学”。中学化学实验的主要内容分类：化学实验基本操作，物质的制备（或合成），物质的分离与提纯，物质的分析（检验、鉴别与鉴定）化学实验的构成：实验者、实验对象、实验手段。实验者：实验者是化学实验的主体，化学教学中的实验者，可以是化学教师（演示实验），也可以是学生（学生实验）。所谓主体性，是指主体在认识和实践活动中所表现出来的自主性、能动性和创造性。学生的主体性，为化学实验教学中开展自主学习、能动学习和创造学习提供了可能。实验对象：实验对象是化学实验研究的客体。实验手段：（1）实物形态的手段（2）观念形态的手段：主要有实验方法论和化学实验方法。实验方法论是关于实验方法在科学实验中产生、形成和发展的理论，它包括实验方法的发展史、实验方法在科学认识中的性质、地位和作用、实验的构成要素及其结构和功能、实验实施的一般程序和所运用的一些具体的科学方法（如测量、测定、实验设计、实验条件的控制、实验观察、记录、实验结果的处理等）、实验方法与其他科学方法之间的辩证关系等。实验方法论对进行物理实验、化学实验、生物实验等的学习和研究都具有指导意义。化学实验的过程：（1）确定化学实验问题（2）化学实验设计（3）实验条件的控制（4）实验观察、实验记录（5）实验结果的处理化学实验教学策略：1.选择最优化的化学体系 2.遵循学生认知规律进行教学，有效使用问题策略 3.培养学生规范实验操作、良好的实验习惯 4.挖掘实验教学中的教育功能和价值，提炼蕴含在实验中的科学方法，培养学生的高级思维能力和创新能力。 5.倡导单元整体教学拉瓦锡测定空气组成的实验存在两种不同的教学处理所引发的思考。一种教学处理为按照教材文字和图片简单介绍科学史及相关知识点。比较好的处理为：拉瓦锡测定空气组成的实验，是一个完成于两个多世纪之前的经典实验，至今仍然入选于初中教材之中（为了避免汞对环境和人体带来的危害，现行教材中多改以磷、蜡烛注1等代替汞用于课堂或学生实验）。假如仅限于介绍人类对空气组成的认识来源于科学实验的史实，以及培养学生在模仿中提高所谓实验动手能力，显然不能充分发挥它所具有的科学教育作用。如果在实验的同时对科学实验的基本要素和如何评价和欣赏前人的科学活动进行介绍，更能体现以培养科学素质为目标的任务。譬如就技术条件而言，拉瓦锡所用仪器设备显然极其简陋（因而实验数据精度不够高），但是作为一个具有“发现性质”的实验来看，应当认为这个实验从化学反应体系的选择到实验方案的设计都做到了近乎完美的程度。不仅因为汞的沸点较低（356.58oC），汞蒸汽和曲颈甑内空气中的氧气之间可以气态进行反应，因而反应速度较快；而且持续蒸发的汞可以使容器中的氧气耗尽，即反应比较完全；产物氧化汞密度低于汞，且不溶于汞，因此易于分离；还有氧化汞分解温度不高（约为500oC），在同一装置中就能实现等优点。此外，在拉瓦锡的实验方案中还包括了证明了由氧化汞分解所得气体不但是氧气，而且就是使汞转化为氧化汞时从甑内空气中用去的那部分氧气。因为当它回到没有和汞发生反应的剩余气体（主要是氮气）中去时，得到的混合气体与原来取样时的空气完全一致。这样细致而严密的设计，堪称科学实验的典范！故而实验结论的可信度极高。有关科学实验设计的优劣和运用基础知识与方法水平的分析与评价，对于初学者可以起到示范的作用。从而可以得出如下的认识：寻找影响因素最少的化学体系；选取适当的仪器设备；和确定与探究思路相关的实验步骤，是进行探究性学习，特别是探究性实验设计的重要组成部分。它的质量决定了探究活动是否安全有序，以及能否获得不确定性较少的结论。原子、分子从假说、学说到理论的发展过程，以及原子结构模型在科学实验事实的“逼迫”下，不断修正的历史，其中所包含的教育元素也都并非仅限于科学知识本身。所以充分发掘这类化学史料所包含的教育元素，对于提高学生的科学素质将能够起到“潜移默化”和“循循然善诱人”的作用。就实验设计的严谨性而言，这些替代汞的方案都不如原来的汞方案。其中的蜡烛方案更是一个错误的方案，因为燃烧产物中有无法确定的微溶于水的CO2、难溶于水的CO、和石蜡裂解时产生的小分子烃等气态物质，容器中气体体积的变化不能完全归因于氧气的消耗。何况当氧气浓度很低时，蜡烛已不再燃烧，即氧气不能全部耗尽。思考1：挖掘实验教学的功能和价值。思考2：揭示实验学习中所蕴含的科学精神和科学方法。化学的基本任务在于认识和识别物质，并在此基础上研究和发现物质间存在本征差异的外在和内涵因素，从而使之成为分离、鉴别、合成和设计新物质的基础。由学科的任务和特点可以看出，化学在研究物质世界时，更着重于物质的个性。在积累了大量有关个别物质的数据及经验之后，人们试图从中找出某些共性，并进一步构成学科理论，使得对物质世界的认识逐步由分立的经验数据进步为系统的、便于传承的科学知识。后者也就是已为人们熟知的所谓由感性到理性的认识过程的跨越。从神龙尝百草的传说到李时珍编撰本草