化学实验的教育教学功能

【摘 要 】化学实验在化学教育教学中表现出激趣功能、认知功能、方法论功能、思想教育功能.

【关 键 词 】化学实验,教育教学,功能

化学是一门以实验为基础的自然科学,实验是化学赖以生存和发展的基础,是化学的灵魂.从学生的角度来看,我们面对的是一个个鲜活的有血有肉的生命,是一个个会思考有感情的学生,是一个个偶尔会发“青春呆”的少男少女.他们早已远离了那种“两耳不闻窗外事,一心只读圣贤书”的时代,他们生活在一个开放、充满挑战的信息时代.所以,我们应该给他们更多的人文关怀.要想转变传统的教育教学观念；要想让学生在过程中获取知识、学会方法、体验成功与失败；要想给学生更多的人文关怀,就应该把重点放在实验功能的开发上.正确认识化学实验的多种教育教学功能,对于培养学生科学的实验素养,充分体现学生的主体地位,具有重要的理论和实践意义.

1.实验兴趣

爱因斯坦说过：“兴趣是最好的老师,它往往胜过责任感”.化学实验能引起学生浓厚的认识兴趣,认识兴趣是学习动机中最现实,最活跃的部分.实验兴趣作为认识兴趣的一种重要表现形式,在化学教学中发挥着较强的激趣功能,按水平高低,可将实验兴趣分为以下四种.

1.1 感觉兴趣.

学生通过感知教师演示实验的现象和观察各种实验仪器、装置而产生的一种实验兴趣.这种兴趣使得很多学生对化学实验有较高的积极性,尤其是学生刚开始学习化学时更是如此.但它还属于直接兴趣,在化学教学中不够稳定和持久.

1.2 操作兴趣.

是学生通过亲自操作来获得化学实验现象所产生的一种实验兴趣.它比感觉兴趣的水平高了一级,不再仅满足于观察实验现象,更希望亲自动手操作,即使是简单的试管实验,只要能按实验操作步骤把给定的实验内容做出来,兴趣就得到了满足.

1.3 探究兴趣.

学生通过探究实验现象产生的原因和规律性而形成的一种实验兴趣.它比前两种兴趣的水平更高,属于间接兴趣,具有稳定、持久的特点,是促进学生学好化学的最基本的动力.

1.4 创造兴趣.

它是学生在运用所学和知识、技能和方法进行一些创造性的实验活动中所形成的一种实验兴趣,是实验兴趣的最高水平,是推动学生学习化学的最强劲动力.

以上4种实验的水平是逐渐升高的.因此我们在教学中一方面要注意鼓励和保护学生的感觉兴趣和操作兴趣；另一方面又要不停留于此,积极培养和提高学生的探究和创造兴趣.

2.化学实验的认知功能

化学实验是化学教学认知的基础,它能为学生正确认识物质的本质及其变化规律提供化学实验事实.从实验在化学教学认知中的作用来分,可将其分为探究性实验和验证性实验.

2.1 探究性实验的认知功能.

探究性实验就是运用一定的实验方法,创设不同的实验情景,通过科学抽象来探索化学反应的实质和规律的一种实验,其认知功能主要是通过“问题――实验事实――科学抽象――规律――应用”这样一种模式来体现的.

例如：对“盐跟某些金属反应”的规律性的认识.首先提出“盐能否跟金属发生化学反应”的问题然后做两组实验：在盛有CuCl2溶液的两支试管里,分别浸入一根洁净的铁丝和铂丝；将两根洁净的铜丝浸入盛有FeCl3溶液和Hg（NO3）2溶液的试管里.观察变化情况,并进行记录.通过对所获得的实验事实的比较发现,Fe+CuCl2和Cu+Hg（NO3）2发生了化学反应,铁比铜活泼,也就是说活泼性较强的金属能把活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来；Pt+CaCl2和Cu+FeCl3没有发生化学反应,铂没有铜活泼,铜没有铁活泼,也就是活泼性较弱的金属不能把活泼性较强的金属从其盐溶液中置换出来.根据科学抽象的结果可以得出结论：在金属活动性顺序表里,只有排在前面的金属,才能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来,最后应用该规律性判断“能否用铁桶装硫酸铜溶液”.

2.2 验证性实验的认知功能.

验证性实验是对化学检测说或所获得的化学理论进行检验的一种实验,其认知功能主要是通过“问题――化学检测说或理论――实验验证――结论――应用”这样一个过程来体现的.

例如：对“氢氧化铝具有”的认识.首先提出“金属铝具有,那么氢氧化铝是否也具有?如果有,是否所有的酸或碱都能与它发生化学反应?”的问题,依据所学知识学生很快可以回答出氢氧化铝是具有,则它应既可以与酸反应也可以与碱发生化学反应,然后进行实验,实验可由教师演示,最好是学生自己动手操作实验：在盛有AlCl3溶液的试管里滴加氨水至产生大量白色沉淀,将沉淀分为四份盛入试管里,往四支试管中分别滴加NaOH溶液、HCl溶液、氨水和通入CO2,明显观察到滴加NaOH溶液和HCl溶液的试管中白色沉淀逐渐消失,而滴加氨水和通入CO2的试管中没有变化,据此可得出结论：氢氧化铝具有,但它只与强酸或强碱发生化学反应.最后应用该性质解决“如何鉴别MgCl2和AlCl3,如何分离MgCl2和AlCl3混和液?”的问题.

2.3 化学实验的认知功能的特点.

2.3.1 充分发挥了实验在教学认知中的作用.探究性实验,实验在前,结论在后,实验的教学认知功能主要是为学生形成理性认识打下感性认识基础；验证性实验,结论在前,实验在后,实验的教学认知功能主要是为了检验化学检测说,验证化学概念和理论,使学生获得正确的理性认识.

2.3.2 使知识的传授和能力的培养有机结合起来.无论是探究性实验还是验证性实验的展开过程,既是学生认识化学知识必须遵循的一般过程,又是运用自然科学方法论培养学生解决化学问题能力的途径,这样的过程使知识技能的掌握与能力的形成和发展有机统一起来.

2.3.3 使学生的主体作用得到了充分的发挥.学生是化学教学认识的主体,只有学生的积极参与,才能取得较好的教学效果.学生通过探究性实验和验证性实验,可以探究自己还未认识的世界,帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,掌握实验技能,激发学生学习化学的兴趣,拓宽自己的知识面,培养观察能力、思维能力、实验能力、创新精神和创新能力,从而能够调动学生的认知积极性,发挥主观能动性. 3.化学实验的方法论功能

从化学教学认知功能来看,实验还是一种重要的感性认知方法,具有方法论功能.要想有效地获得化学实验现象和事实,就必须正确的运用实验方法（包括实验条件的控制、测定、实验观察和记录等具体的方法）.

3.1 实验条件的控制方法.

“实验,实际上是条件控制下的观察,所有的实验,都是在条件控制下进行的.”所谓实验条件是指同特定实验对象相联系,并对其状态、性质和变化发生影响的诸因素的总和.化学教学中的实验条件主要有：化学实验药品（包括药品的种类、纯度、状态、形态、质量、体积和浓度等）,化学实验仪器和装置（包括仪器的不同规格及其不同的安装方法）,化学实验操作包括点燃、加热、冷却、振荡、过滤、蒸发和蒸馏等）.

实验条件控制,是通过改变实验条件,运用各种不同的实验比较法,来探寻最佳实验条件的一种科学方法.所运用的实验比较法主要有：全面比较法、优选法、简单比较法和综合比较法.

3.2 测定方法.

测定是根据一定的实验原理,通过测量得到的数据,对实验对象量的特征进行认识的一种科学方法.测定一般要经过以下步骤（以“测定硫酸铜晶体中结晶水的含量”实验为例）：

3.2.1 明确测定原则.

此实验的测定原理是：

3.2.2 正确进行实验操作.

该实验需进行称量、加热、冷却和干燥等实验操作,其中加热使硫酸铜晶体完全失去结晶水是实验成败的关键.

3.2.3 准确进行计算.

3.3 实验观察方法.

观察是人们有目的地、有计划通过感官或仪器,对观察对象进行感知的一种科学方法.依据是否进行人为控制,可把观察分为自然观察和实验观察.化学教学中的观察绝大部分属于实验观察.

化学实验观察的一般顺序是：仪器和装置-反应物-物质变化的过程-生成物；内容包括观察化学实验仪器、装置和操作,观察物质及其变化等.此外还应遵循目的性、客观性、全面性和辩证性等实验观察原则.

3.4 实验记录方法.

实验记录是指用文字、化学术语、化学用语、数字、计量单位、实验观察对象进行简要概括、描述的一种科学方法.

在进行实验记录时,应遵循以下原则：一是准确无误,即观察到什么就记录什么,不能凭主观想象凭空编造实验数据和现象,更不能把观察到的现象与对现象的解释或推断混在一起.如看见“钠浮在水面上”（现象）,就记录为“钠比水轻”（推断）或“钠的密度比水小”（解释）,这是不正确的记录；二是周密完整,即要根据情况,尽可能将实验的全过程记录下来.如实验日期、目的、原理、仪器和装置、步骤、现象、数据和条件等,不能凭主观随意取舍；三是详细有序,即对每个实验现象都应按照实验过程的顺序详细地记录下来,不能只记录主要和显著的现象而丢掉次要和不突出现象.

4.化学实验的思想教育功能

要给学生更多的人文关怀.让学生在过程中有成功和失败的情感体验,让学生在过程中树立正确的世界观和人生观.让学生在过程中感悟科学家实事求是,严肃认真的科学态度和精神.对化学实验思想内涵的挖掘是实现这一功能的重要途径.

4.1 辩证唯物主义教育和爱国主义教育.

化学实验本身存在着物质与物质、物质与现象、现象与现象、物质变化与变化条件等等诸多关系,这些关系体现和反映了大量的唯物辩证思想.例如：通过燃烧条件的实验,树立外因通过内因而起作用和量变引起质变的辩证观点.结合侯氏制碱法介绍侯德榜的感人事迹和我国制碱工业的发展概况,增强学生爱国意识,激发学生建设祖国的使命感.

4.2 科学态度教育.

化学实验是科学态度教育的重要形式、途径和方法,通过实验可以“培养学生实事求是、严肃认真的科学态度.”在化学实验中,有时产生的气体或沉淀的量很少,现象不明显,这就要求学生不能粗心,要细致地进行观察；有的实验较缓慢,这主要求学生不能性急,要有耐心；有的实验不易一次成功,需做几次,这就要求学生要有毅力,不怕困难和麻烦；有的实验结果与书本上不完全一致,这就要求学生要尊重实验现象和事实,不能人为修改,并找出原因,认真解释,重做或补做.学生只有认真进行实验过程的每一环节和步骤,才能培养学生科学实验态度.

4.3 环境教育及安全意识的教育.

环境是生存空间,安全是生存的需要.化学实验涉及到有害气体,废弃药品的处理等,教师要抓住这些实验契机,对学生进行环境保护意识及安全意识的教育.例如：二氧化碳可排放到空气中,是因为它无毒无味,并且可以被绿色植物光合作用吸收,形成良性循环；但由于工业生产中二氧化碳的大量排放,绿色植物惨遭破坏不断减少,空气中二氧化碳含量不断增多,形成“温室效应”,导致地球气候变暖,海平面上升,淹没沿海低洼陆地.通过这样介绍可使学生产生紧迫感、危机感,从而认识到植树造林的重要意义.实验中,尾气的吸收转化处理,废液的回收利用,废渣的综合开发等,都是培养学生环保意识的材料.

对于燃爆实验,如氢气的爆鸣、可燃物的剧烈燃烧,通过分析爆炸的原因及引爆条件,使学生懂得仓库、加油站、工厂“严禁烟火”等标志的意义,掌握必要的安全常识,形成安全意识.

4.4 化学美教育.

从化学学科特点出发,化学教学中的美育主要是对学生进行化学美教育.是通过对化学的审美活动,培养学生感受、鉴赏、表现和创造化学美的能力,同时形成一定的化学审美修养的过程.

化学实验美是化学美的重要内容,化学实验是化学美教育的重要途径和手段.在化学实验中,烧杯、烧瓶、锥形瓶等玻璃仪器形体上的对称性和比例协调,能使学生感受到化学实验仪器的和谐美；仪器与装置、仪器与仪器之间的合理比例,横平竖直的外形,匀称均衡的结构,也可向学生展示化学装置的和谐美；正确和规范、灵活和熟练地进行实验基本操作,合理、简捷地安排操作顺序,能使学生体验到和谐简捷等化学实验美；千姿百态、层出不穷的化学实验现象,能使学生产生赏心悦目的美感；书写实验报告中,工整、清晰的文字,简明、扼要、富有逻辑性的表述,比例协调、结构合理、外形美观的装置图以及简捷、合理、巧妙的实验方案,都是学生对化学实验美的追求、表现和创造.