开远市教育科研小课题申报评审书2014.5.doc

立项编号开远市教育科研小课题申报评审书课 题 名 称 小班化课堂教学中开展微型化学实验的研究课 题 主 持 人 王 芳 工 作 单 位 开远市第一中学 学 科 化 学 申 报 日 期 2014 年7月 开 远 市 教 育 局开远市教育科学规划领导小组办公室2014年5月开远市教育科研小课题申报评审信息表 课题名称小班化课堂教学中开展微型化学实验的研究研究周期从2014 年 6 月起至2015 年6 月止课题主持人姓 名王芳性别女出生年月1982、12学历本科行政职务专业技术职务中教一级手作单位开远一中EmailW课题组其他成员（最多4人）姓 名性别年龄职称工作单位研究专长叶 曦女29中二开远市第一中学化学教学张 淼女26见习开远市第一中学化学教学何长东男24见习开远市第一中学化学教学教育教学中遇到的问题或困惑阐述(150字以内)微型化学实验是由美国Mayo博士于80年代初提出，其特点是实验药品微量化及实验仪器微型化。优点是减少试剂用量，降低实验费用；降低实验排废量，减少环境污染；缩短实验时间、且安全可靠。80年代末，微型实验介绍到我国后，国内广大化学工作者对它的兴趣有增无减。近十年来，发表了许许多多有关实验微型化的文章，也研制出了形形色色的微型实验仪器。但是，在高中化学教学中，只有少部分教师作为实验改正而应用少量微型实验，至今尚未见到从整体着眼的系统研究和广泛应用微型实验的报道，因此，我们提出了本课题。其目的是：探索微型实验在小班化高中化学中的广泛应用，创新化学教学方法，提高化学教学质量。研究的目的、意义本课题的假设是：在高中小班化化学教学中，运用微型实验，创新化学教学方法，能激发学生学习兴趣，提高学生的实验操作、观察、分析、设计和创新等能力，训练学生解决实际问题的能力，培养学生的科学精神和品德，从而有效地提高化学教学质量。研究的主要内容（1）高中化学教材演示实验和学生实验的分类研究：通过查阅、收集、整理相关的资料，找出本课题的重点研究方向。对一些重点实验进行探究化实验改进研究，微型化改进研究或生活实验改进研究。（2）高中化学教材实验的改进与创新设计研究：完善现行高中化学教材中有不足之处的实验仪器、方案及方法；补充现行高中化学教材中没有的重要实验仪器、方案及方法；对3-5个重要演示实验仪器、方案及方法进行改进创新。（3）高中化学实验的改进与创新的应用研究：研究如何将实验探究过程与教学实践结合起来，如何将研究的成果更好地应用于以后的化学教学，为学校的化学教学服务。（4）高中化学实验改进与创新的方式与方法研究：研究如何利用教师资源与学生资源，在教学过程中更好地开展研究工作，以何种方式进行实验的创新与改进。研究中的重要概念界定微型化学实验统的编排与整理演示实验和学生实验的改进与创新研究，实现高中化学实验的仪器微型化，试剂微量化，努力对化学实验进行微型化改进，生活化改进，探究型改进，根据教材教学的需要进行创新实验研究。研究的主要方法文献法，实验法，调查法，观察法，个案研究法，比较研究法，行动研究法，叙事研究法等。研究步骤及进程序号研究步骤起讫时间进程及工作任务人员分工12014年6月至2014年8月准备启动阶段独立完成22014年9月至2014年1月实验实施阶段独立完成32014年2月至2015年4月巩固提高阶段独立完成42015年5月至应用总结结题阶段独立完成课题研究预期成果1、根据教材教学的需要，实现高中化学实验的仪器微型化，试剂微量化，努力对化学实验进行微型化改进，生活化改进，探究型改进。2. 在高中小班化化学教学中，运用微型实验，创新化学教学方法，能激发学生学习兴趣，提高学生的实验操作、观察、分析、设计和创新等能力，训练学生解决实际问题的能力，培养学生的科学精神和品德，从而有效地提高化学教学质量。课题研究论证报告一、问题的提出著名化学家戴安邦先生说过：“化学实验室应该是学生学习的最有效和收获最丰富的场所，培养化学科学素质，不仅要传授知识，最重要的是发展学生的智力。”新一轮课程改革突出了过程与方法的重要性，更强调学生在学习这一过程中的主体性体验。这说明，以学生动手为主的化学实验必将在新一轮课程改革中扮演无法替代的角色。一、化学实验的教育功能1.唤起兴趣、引起探索的动机和行为。学生通过感知教师演示实验的现象和观察各种实验仪器、装置而产生感觉兴趣；学生通过亲自动手操作获得实验现象而产生操作兴趣；学生通过探究实验现象产生的原因和规律性激发了探究兴趣；学生在运用所学知识、技能和方法进行创造性的实验活动中会形成创造兴趣。这四种实验兴趣决定了教师应该注意采取相应的措施来培养学生的实验兴趣，激发学生的学习动机，并促使其逐渐由低级向高级水平发展，以激发学生的学习动机。2.培养学生的实验技能广义上说，实验技能包括智力技能和操作技能，二者在实验教学过程中相互联系、相互促进。智力技能主要是指对实验操作方法、仪器装置及原理、现象处理方面的认识和理解。操作技能则体现在操作演练方面达到准确、灵活、协调及规范。显然，学生实验技能的培养必须以学生亲自动手进行实验操作为主，这是其他教学形式所不能替代的。3.训练学生科学的思维方法众所周知，化学是一门逻辑性十分严密的课程。在化学实验操作中，要想获得预知的实验现象，就必须准确地运用实验方法，比如反应物的用量、反应的时间、温度的控制等，如果没有严密的逻辑思维能力，则准确地完成一组实验操作是很难想像的。二、化学课堂引入微型实验的新理念所谓微型化学实验，就是以尽可能少的化学试剂获取所需化学信息的实验方法与技术。同常规化学实验相比，微型化学实验具有以下特点。1.节省实验经费微型实验的试剂用量比常规实验节约90%。比如，点滴板代替试管可广泛应用于元素及其化合物的溶液性质与离子检验实验，具有试剂用量少，对比现象明显，滴加试剂和洗涤简便等优点。同时，可以用很多废弃的物品替换实验仪器进行实验（如废弃的青霉素瓶、易拉罐瓶等），故微型实验可大大节约实验经费。2.操作安全，污染小由于微型实验所需实验试剂用量少，反应产物少，实验中不会造成危险，生成的污染物的量少，故对环境的污染大大减少。3.激发学生学习化学的兴趣微型实验有助于绝大多数学生动手做实验，改变了过去那种“一人做、大家看”的局面，学生由被动“等待”和“接受式”的学习方式，变为“主动”和“探索式”的学习方式，极大地促进了学生学习化学的兴趣。4.节省实验时间微型实验同常规实验相比，具有仪器简单、反应速率快、现象明显的特点。所以，微型实验在化学课堂上的有效运用能节省实验时间，提高课堂教学质量。5.培养学生的创造能力微型实验可以利用生活中常见的废弃物开展实验，教师可以和学生一起寻找代用品进行实验，可以鼓励学生积极开动脑筋，集思广益，在现有的条件下自行设计一些装置，自己动手制作一些简单的仪器用于实验。如用废弃的小药瓶加以改造变成小试管、小酒精灯；用一些废弃的药品包装铝箔代替井穴板；用废旧的青素瓶做集气瓶；用输液管改装成导气管；用废弃的塑料眼药水瓶替代多用滴管；等等。三、微型化学实验的发展前景从20世纪80年代末开始，中国先在大学化学教学中引入微型化学实验。不久，这项实验方法与技术又被部分中学化学实验教师所接受，促进了教学改革。1994年，中国化学学会化学教育委员会委托河南郑州铁路分局普教委举办了中国第一届“全国中学微型化学实验研讨会”。这次研讨会的成功举办对微型化学实验在中国中学化学实验教学中的推广起到了重要推动作用。目前，常规仪器和基本实验操作与微型实验结合已成为微型实验的发展方向。相信在不久的将来，微型实验的运用必将在全国范围内广泛而有效地开展起来。二、相关概念的界定1.微型化学实验，英文名称为micro scale chemical experiment，简写为M.L。是以尽可能少的试剂，获取所需化学信息的实验原理和技术。在微型化的仪器装置中进行的化学实验，其试剂用量为常规用量的1/1 0001/10，用量比对应的常规实验节省90%左右。微型化学实验的两个基本特征：仪器的微型化和试剂的微量化。 2.课程资源是教育教学活动中一切可资利用的人力、物力以及自然资源的总和，它具有多样性、多质性、具体性、价值潜在性等特点。课程资源种类繁多，研究者根据不同标准把课程资源分为：素材性资源和条件性资源；自然课程资源和社会课程资源；文字资源、活动资源和信息资源；显性资源和隐性资源； 思想资源、知识资源、人力资源、物力资源等几个子系统。 3.微型化学实验课程资源是由微型化学实验仪器（硬件），微型化学实验内容的设计（软件），微型化学实验的课程与教学设计（应用），掌握微型化学实验的教师和学生等多个要素组成的系统。4.“高中化学微型实验课程资源的探索与研究”就是以微型化学实验为载体，使其能够进入化学课程，与化学教育教学活动相联系，并充分挖掘已开发出来的微型化学实验在化学课程中的教育教学价值。其开发的价值取向是有利于学生对化学物质世界探究的学习化课程资源，把重心放在为学生学习构筑一个意义建构的生态化学习环境，为学生“学”的进程提供显性和隐性的资源支持。其课程资源既是素材性资源又是条件性资源，既对现有资源有机整合、丰富提质，又对缺失资源或潜在资源全面开发，探索与研究课程资源，旨在使课程资源质量最优化、效益最大化。 三、课题研究的理论支撑1.哲学依据：马克思主义关于人的全面发展学说包含社会应向人提出全面教育、要给每个人发展个性的权力，因此，注重个性、发展个性是开发人的创造性思维能力、落实全面发展的重要前提。马克思主义关于人的全面发展理论通过“高中化学微型实验课程资源的探索与研究”的开展可以得到更好的贯彻。 2.政策法规依据：普通高中化学课程标准（实验）在实施建议中特别指出：充分和利用化学课程资源，对于丰富化学课程内容，促进学生积极主动地学习具有重要的意义，学校和教师都应努力建设、开发与利用校内外的课程资源，并争取社会各方面的支持与帮助。“高中化学微型实验课程资源的探索与研究” 尊重和满足学生发展需要，给学生的学习以较大的选择空间，充分开发和利用化学课程资源，对于丰富化学课程内容，促进学生积极主动地学习具有重要意义。 3.教育理论依据：建构主义学习理论认为，学习是学生的自主建构过程，学生通过新旧知识经验来形成、充实或改造自己的经验体系，教学不能无视学生的生活经验与体验，教师应提供富有挑战性的学习环境和真实任务，然后从旁提供资源，记录学生的进展情况，指导学生细化分解问题。“高中化学微型实验课程资源的探索与研究”的开展就是让学生能更深刻地认识实验在化学科学中的地位，掌握化学实验的基本方法和技能，培养学生的科学素养、激发学习化学热情、感受化学的奇妙和魅力，利于创新意识的萌发，自主探究知识的产生过程。4.心理学依据：皮亚杰认知结构理论认为，知识的形成，是主体和外部世界在连续不断的相互作用中，通过同化和顺应引起个体内部图式认知结构的变化，从而达到认识上的平衡。皮亚杰认为，每一个认知活动都含有一定的认知结构，认知结构的形成和发展过程，也就是主体的认识由不断发展的平衡不平衡平衡的过程。“高中化学微型实验课程资源的探索与研究”通过学生亲身实践，自主开发课程资源，符合心理学关于“境域启迪跃迁顿悟验证”创造性思维训练的要求。四、课题研究的过程与方法第一阶段：准备阶段(2014年6月至2014年8月）采用文献资料法、确定课题研究目标、 界定与课题相关的概念、确定课题研究的创新点及难点及课题组活动时间及内容、消除来自实验操作人员的无关影响、对高二学生进行前测，并将对前测数据进行分析、统计，作为实验对象在实验前水平的依据。第二阶段：实验实施阶段(2014年9月至2014年1月）采用行动研究法、调查法等手段，使课题组成员按照课题分工和实施方案分头开展工作，并根据自己承担的实验内容，确定相应的重点，使课题研究有序进行；开齐、上足实验课程，探索微型化学实验仪器的设计、制作；挖掘现有实验仪器资源，收集、选择、整理微型化学实验仪器；确认那些切实可行的训练途径和手段；做个案分析、实验报告或专题论文，为课题的总结论证阶段积累资料。第三阶段：巩固提高阶段（2014年2月至2015年4月）采用讨论法、比较研究法等手段对课题组教师开设的课题研究实验课，进行情况反馈和经验交流，及时“刷新”实施方案；在研究过程中结合研究实际，积极撰写论文。在课题组例会上交流，并参加各级论文评选，或向报刊、杂志投稿，把课题研究成果推向社会；根据课题研究的进展情况，开展一次中期汇报工作，接受上级领导和市教科所真心实意的检查与指导。第四阶段：应用总结阶段(2015年5月至）采用定性与定量相结合方法、归纳法等手段，对课题各阶段有价值的研究成果进行汇总、整理、修订，研究各个维度上的变量关系，制作相关图表；对课题研究的资料进行分类、整理、分析，做好归档工作；讨论无关变量的影响；分析课题存在的不足；展望课题继续深入研究的可能性及前景；撰写出结题报告。五、研究成果1. 论证了高中化学微型实验课程资源的探索与研究的价值（1）传播绿色化学理念绿色化学可诠释为环境友好化学，其核心内涵是指在化学反应过程和生产过程中，尽量减少或彻底清除使用和产生有害物质，即不是被动地治理环境污染，而是主动地防止化学污染，将污染消灭在生产源头的化学。它使用化学药品的基本原则是：（1）不用危害品（Reject）；（2）减少用量（Reduce）；(3) 循环使用（Recycle）；（4）收回利用（Reuse）。微型化学实验使用了尽可能少的试剂，减少了实验的“三废”，与上述4R原则是一致的。它把预防化学污染的思想贯穿于化学教育的全过程中，有利于学生绿色化学意识的形成。（2）促进化学新课程改革在化学新课程的实施过程中，我们绝不能忘记前车之鉴：布鲁纳在20世纪60年代初引导的那场结构课程改革，那些精选优编的结构课程及教材，如CBA化学教材，到20世纪60年代末已经备受冷落。“其理论价值远未得到广泛肯定，而在教学实践的检验中几乎遭到完全的失败。” 在此，美国着名的课程论专家施瓦布认为，广大教师被排除在课程开发过程之外是其失败原因之一。这说明教师作为重要的课程资源未能得到开发。就化学新课程改革看，我国中学班级多且规模大，常规化学实验课程资源的不足，是制约化学新课程改革深入的重要因素。推广微型化学实验，实现人手一套微型仪器，能给每个学生提供平等的学习机会，是化学课程资源开发和利用的新的生长点。（3）转变化学学习方式化学新课程理念强化科学探究意识，促进学习方式的转变。这实际上是教学重心由教转向学。如果学生各自拥有一套微型实验装置和药品，那么，就有权决定何时、何地、以什么方式使用此资源，例如学生课前预习、课中学习、课后复习都能按照自己的思维进行实验，能在实验室、教室甚至家庭做实验。它拓宽了学生科学探究的空间，为培养学生终生学习能力服务其最大的价值在于引导教师和学生真正从基于教科书的教与学走向基于课程资源的教与学。（4）培养创新能力在教学中引入微型化学实验，由于仪器的微型化和试剂的微量化，给实验方法的重新设计、改造和组合创造一个很大的思维空间。这对活跃学生思维，激发创造欲望，培养创新能力有重要价值。2. 形成了高中化学微型实验课程资源的构建模式（1）资源构建的时空范畴 高中化学微型实验课程资源的构建以“班级学生”为主体，以“年级学生”为辅助，“以学生自身的经历和体验”为核心。其涉及的空间范围随学生活动范围而变化，可能是学生生活中的体验、也可能是局限与某堂课的见闻。 高中化学微型实验课程资源可表现为有形资源和无形资源两种，其中有形资源包括与班级学生有关的一些资料、微型实验装置等，无形资源包括学生的体验、经历等。（2）资源开发的三条主线主线1：高中化学亲身体验的资源开发 实践证明，在化学实验中，学生自己动脑设计的实验、动手制作的仪器，其体验要比教材设计的理想实验、教师提供的成套仪器来得更深刻。因此，在教学过程中，如果是学生可以亲身体验的探究活动，就不要用教材中的实验或教师的经验来代替。案例1：一些实验的设计、药品的选择、仪器的安装等，要充分发挥学生的主观能动性，鼓励学生自制仪器代用品（如用废弃的饮料瓶或小药瓶作为反应容器）、自选低成本药品（如用贝壳或鸡蛋壳代替碳酸钙，用食用碱代替碳酸钠），这样不仅可以消除实验的神秘感，激发学生的实验兴趣，训练学生的实践技能，还可以降低课程资源成本，培养学生的节约与环保意识。主线2：高中化学社会生活信息的资源开发 案例2：学生获取信息的渠道是多种多样的。教师要善于把学生已经掌握的和能够发现的信息作为课程资源，以使教学内容更丰富、贴近生活、贴近学生。如：调查家庭中金属废弃物的种类和数量，分析回收利用金属废弃物的价值和可能性，提出具体的可行性方案等。主线3：高中化学个性化的思维方法和多样化探索的资源开发学生的思维方法可能千差万别，教师应尊重和珍惜每个学生充满个性的思维方法，并善于把这些思维方法作为一种课程资源加以利用。比如微型化学实验装置的设计、课本实验开发成家庭小实验、等大都体现出学生的创新思维，学生在解决这类问题时，不乏有很多的奇思妙想和捷径，教师要有意识地把这些个性化的思维方法和多样化的探索成果转化为一种课程资源，帮助学生分析每种方法的优缺点和应用环境，使敢想、敢说的学生得到充分的肯定和鼓励，同时也拓宽了其他学生的思路，这样不仅使学生在知识技能方面得到充分提高，而且在思维方法上也会得到有效的训练。 案例3：学生在设计气体发生装置，就有学生以注射器为基础，设计能制备多种气体的微型装置，其方法为：取甲、乙两支干燥洁净的注射器（5ml规格）。先将甲注射器活塞抽出，用小药勺取固体（细块或粉状）微量（0.1克左右或所占体积为米粒、豆粒大小）从大孔放入空筒底部内侧，然后再将活塞放入注射器内，接近底部。乙注射器小孔与吸管连接后，吸入反应液体（2ml左右），用连接管将甲、乙注射器小孔头连接。实验开始将乙