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英国中学化学实验课教学现状

时间:2012-08-16 15:36来源:化学教育

 

 在英国, 中学化学实验课的教学与我国不同。当前, 英国的化学教师如何认识实验的作用和目的, 以使学生既安全又富于创造性地探求化学的奥秘, 以及他们是怎样对传统化学实验教学的诸多方面进行质疑的, 很值得一提。本文将根据笔者在英国留学期间考查收集到的信息归纳整理后作一全面介绍, 希望我国的化学教师能从中得到一些启迪, 以改进、完善我国的化学实验教学体系, 使教育与国际接轨, 培养年轻的一代更好的迎接未来的挑战。

 1 对实验教学目的的重新认识

 明确学生实验课的目的是实验教学改革的关键。实验课已成为英国各个学校化学课必不可少的组成部分。因为人们普遍认为, 化学是一种实践活动, 需要直接与物质、仪器及技术打交道, 以发展、探索并修正化学领域内的很多概念。然而, 组织学生的实验课学习毕竟不同于实验室搞科研, 于是, 对传统化学实验教学的目的及有关问题, 英国的化学教师们进行了质疑, 提出了下面的观点: 第一, 是否对实验强调得太多了, 无形中引导学生忽视了解决化学问题还需要用到创造、想象等综合智力。第二, 一些教师认为, 区分学校中的化学教学与更高一级的科研训练很重要。学生不是科研人员, 他们做实验的目的及所期望的收获完全不同。更为重要的是, 学生缺乏科研人员那种经过长期实践而具备的经验及相关技能, 学生需要学习。同样, 中学化学教师的目的也不是在学校实验室里培训科研人员。化学教育这个概念, 不应当仅仅局限于让学生获得实验技能。当代之所以强调让学生自行设计并指导他们进行实验,主要是从教育目标出发, 而不是从第六感觉, 相信学生能够完全像一个科学家搞科研那样出发。因此, 指导一堂化学实验课就是通过精心选择的实验内容并组织好课堂, 来使学生通过练习获得特殊的学习收获。第三, 实验教学的目的是为了帮助学生巩固他们对化学知识的理解。其他目的, 比如获得操作技能,激发学习兴趣、增进观察力以及适应各种考试的需要等, 都从属于这个涵盖一切的总目标。然而, 必须注意两点: 其一, 由于操作仪器的困难、理解使用说明的困难或观察解释现象的困难, 学生的实验练习总不是完全成功的。这样, 学生可能会沮丧地发现自己对一个问题的理解不是更深入、更有把握, 而是更少。其二, 现象本身也值得怀疑。即使一系列的现象足以推翻一个原理或更正其原有的解释, 要再进一步却很困难。产生这种障碍有社会学和心理学方面的原因。这点, 长期以来被某些所谓的发现式实验教学所忽视。第四, 教师们发现一种更为糟糕的情况:在做过化学实验后, 学生们一般会自然而然地形成这样一个印象: 大多数化学家在乏味地探求物质世界的真相。事实上, 很多化学家在为工业、军事工业、制药业以及很多别的商业机构工作。他们的研究主要针对现实生活及生产的需要而不是像很多化学教科书中美化的那样"探求真理"。因为科学的目的已经变了, 科学家也不再是上几个世纪的科学家。实验教学在学校化学教育中的作用, 亟待重新评价。

 总之, 尽管目前在英国对化学实验的教学目的还没有一个明确的说法, 但化学教师们已初步达成如下共识: 化学实验课应该围绕着化学实验及加深学生对化学知识的理解而进行; 实验教学不可避免地要让学生对观察到的现象作出解释, 教师除了要教他们怎样才算是科学的解释以外, 还要教他们科学方法。

 2 实验教学的管理

 对实验教学的组织, 英国的中学化学教师们有一个公认为有效的标准:

 (1) 清楚地阐明实验目的, 并将其分解为一些更为具体的目标, 包括说明学习何种技能。

 (2) 制定紧扣上述目标的教学方式。

 (3) 采用相应的教学手段。

 (4) 教学过程中自始至终坚持总结考评所采用的教学方法是否能达到对相应技能的掌握。

 (5) 根据(4) 反馈的信息对(1) 至(3) 加以修正。

 实施上述策略需要教师在备课时考虑到以下各个方面: ①教师怎样教? ②学生怎样学? ③在某个年龄段, 多数学生通过学习可能获得的操作技能以及别的技能。④用多种方法激发并巩固学生的兴趣。⑤很好地把握学生能力参差不齐的班级, 正确对待接收能力差的学生。⑥用什么方法可以监控学生的学习并检查进度。⑦建立实验室规章制度, 在接触危险物品时, 确定可接受的冒险水平。

 此外, 他们非常强调教师应具有与别人(包括实验员) 合作及利用他们的经验的能力。实验员的职责也应加以明确。应使实验具备可行性且允许实验员有充足的时间准备好所需材料。而且, 任何安排都必须提前考虑到可能发生的冲突, 特别是在进行长期计划或研究计划时, 更应如此。

 3 安全问题

 首先, 他们认为, 教师备课时, 安全是必须考虑的组成部分, 而不是在事后才想到这个问题。学校里的科学实验教学往往受形形色色的事物制约, 诸如购买含甲醇的工业酒精, 储藏和使用放射性物质, 使用危险物品, 戴防护眼罩以及废物的处理等等。

 一个好教师不仅仅是让学生被动地遵守实验室规则, 而是事先预料到学生进行实验时在各个方面有可能遇到的危险并采取相应的措施, 以减少、消除这些危险。在英国, 教师们常采用如下方法:

 (1) 分发试剂给学生, 以尽可能减小可能发生的混乱: 不当地混合试剂、实验室拥挤, 以及进行课堂控制时潜在的问题。

 (2) 进行实验时, 减小实验规模, 更多采用容易控制的液-液反应, 少用固-液混合反应。或者在适当的情况下, 使用分液漏斗而不用普通漏斗。

 (3) 描述现象时, 减小规模, 使用危险性小的试剂, 用计算机模拟, 用录像带或放电影。危险性大的实验, 最好由教师演示。

 其次, 他们认为还必须考虑到以下问题:

 (1) 将要进行的实验是否与学生的年龄、经验及能力相适合?某个实验也许适合年龄较大的学生, 却并不适合让年龄更小的学生来做。无论如何, 学生是学习者, 对教师来说是显而易见的东西可能对缺乏经验而不成熟的学生来说是一头雾水。

 (2) 采取哪些步骤才能保证学生明白他们将要做的实验与何种危险相联系, 并且让他们懂得遵守安全规则的重要性? 告诉学生的注意事项是否还可改进? 采取什么样的方法以保证学生按正确程序进行实验?

 (3) 对残疾学生或有别的特殊教育需要的学生还应给予特别的帮助。注意让学生明白将要做的实验的危险性。非教学助理人员(多数情况下是实验员) 在帮助残疾学生的同时也须对某些粗心的学生给予适当的提醒。

 (4) 教师是否完全熟悉实验的每一步骤并意识到每一步所对应的危险?这一点非常重要, 而且不仅仅是从安全角度出发。这是进行实验教学的最起码的条件。

 (5) 教师是否能区分实验时可能遇到的类似事故并懂得如何去处理? 尽管学校的实验室本应是安全的教学场所, 但如果处理不当的话, 有可能把一个小事故变成大灾难。

 总之, 英国的教师们普遍认为, 实验教学中的安全问题, 取决于有效地提前计划好将要从事的实践活动, 以避免事故的发生。如果发生事故, 他们认为教师的职责是: (1) 帮助事故受害者。(2) 采取紧急措施。(3) 避免自我受伤。(4) 按所建的规章制度, 向相应的负责人报告事故的发生。

 4 实验课的组织教学

 关于实验课的组织教学, 英国的化学教师们的观点和做法可归纳如下: 第一, 不孤立地看待每个实验, 而是认为大多数实验都与以前做过的实验或操作技能相联系并为后继课程奠定基础。因此, 从某种意义上说, 很有必要提醒学生以前曾做过什么实验以引起他们对即将上的新课的兴趣。提醒学生的方法很多, 通常他们采用下列方法: 教师提问并给予提示; 在学生进行一个简单的实验时要求他们观察发生的现象并记录下来; 放电影或录像; 利用剪报、杂志或期刊; 邀请一个学生或一组学生叙述外出参观化工厂时的见闻; 或让学生描述他们的"化学经验",比如, 自行车的锈蚀, 熨烫合成纤维做的衣服, 以及洗涤剂或洗发精的作用等等。第二, 刚开始上实验课时, 向学生做一次有关实验课及注意事项的全面介绍再让学生开始做实验, 以使学生对所要求的实验更加心中有数。实验前往往给出一个或几个问题让学生准备回答, 使这堂课具有探索性, 学生也就会带着疑问去寻求未知的答案。以下是所提问题的归类:

 (1)"判断型"问题, 如: 研究市售漂白剂哪种更经济, 或研究对某个给定的化学反应来说哪种试剂作催化剂最好。这些给学生提供了很好的机会让学生讨论并设计他们的方法来回答所提出的问题。这类问题最简单, 因为只有一个唯一的答案。

 (2)"寻找影响因素型"问题, 如: 表面积或温度对化学反应快慢的影响, 或温度对溶解快慢的影响。像这类问题需自行设计好研究步骤, 还要求学生具有把握多变性的能力。

 (3)"寻找方法型"问题。如: 研究何种化学反应可以以一定速率升高一个指定质量的物体或将其升高到预定的高度。这类问题需要学生理解并运用所学的化学知识, 同时还要有动手操作能力以及具备其他技能。

 总之, 当可变因素的数目和复杂性增加, 概念理解的难度增加, 或问题以一种不常见的形式或叙述方式出现时, 研究变得更困难。通常, 问题的文字表述也很重要。

 在向学生提问时, 他们认为: 教师一方面要提出问题, 另一方面还要对问题加以必要的阐述, 不能把学生做实验与搞科研等同起来。很多所谓的研究性实验相当艰深, 这时, 善于指导的教师对问题的阐述就提供了良好的机会, 以考验学生的智力并增进他们对问题的理解。采用的方法要为实验目的服务, 同时还要考虑到安全限制、额外花费以及所需仪器的到位。第三, 在确定了实验课的目的并计划好了实验由教师做或学生单独、2 人一组或分小组做以后, 紧跟着就是教学生认识需用到的仪器设备, 考虑如何节约药品, 鼓励学生自行选择并设计实验研究所需的仪器。第四, 为使一堂化学实验课成功地进行, 他们认为教师应该充分考虑到下列事项:

 (1) 考虑好在规定时间限度内的实验课要做哪些实验。对年纪小的学生来说, 如果时间太长, 他们很难保持注意力。

 (2) 考虑采用什么方法来记录学生的实验结果,而且如果可能的话, 当堂就处理这些结果。此外, 实验得到的定量数据用数据记录装置帮助记录处理,并让学生养成习惯。在备课时, 估计完成全部实验所需要的时间, 判断是否有剩余时间在课堂上讨论实验结果。

 (3) 考虑学生的能力差异。如果差别较大, 往往需保证让很快做完实验的学生有别的事情可干。

 (4) 考虑进行常规监控的必要。这不仅仅是监控学生的行为, 还要推广到监控是否已达到预期的训练目的。通常, 采用在学生做实验时向他们随便提问的方法来进行。但有时要作一个更精确的评估。在实验课堂上, 教师们用很多方法来开发并发展学生的理解力, 例如对话和小组讨论、学生讲解、在黑板上或练习本上画图或写报告等。

 5 考试

 正确地测出学生的实践能力是学生考试分数的一个重要组成部分, 也是检查实验教学质量, 研究和改进实验教学的一种重要手段。在化学教学中, 测验学生的实践能力的方法是很独特的。

 在英国, 化学教师们将一个完整的实验计划分为4 个过程: 计划、实验、解释和交流。每一过程都与许多技能相联系, 分别加以考评。如下表所示:

 为了在每次教学活动中融入上述技能训练, 他们将某种技能进一步分解为更细的"亚技能"或"具体任务过程"。例如, 精确地读取量筒或温度计的数值。但是这种做法是有争议的。因为费用昂贵, 过于强调考试, 并且害怕会因此而减少课时。因此, 针对这种情况, 人们试图寻找一种不把能力孤立地分为几个小点而是可以测验综合能力的更合理的考试方法。但由于人们一方面既强调技能以及与之相应的教与学之间的联系, 另一方面又强调考试, 因此目前很难达到二者间的协调平衡。

 此外, 在英国, 关于建立实验考试制度及应该考多少次的问题也被郑重其事地提了出来。人们认为,某种程度上, 后一个问题的答案取决于某个时候是否需要考一次来帮助作出判断或小结。考试方法是否适当取决于要检查什么。例如, 考查学生的交流能力, 除了采用人们很熟悉的写实验报告或论文的形式以外, 还可以通过让学生写出或口头说明他们正做到实验的哪一步来判断; 或让学生用墙报总结他们的发现; 也可将学生操作的细节检查单或课堂测验分解技能纳入考试计划。但一部分人认为这样也有其弊病, 这也许会破坏学生上科学课的主要的真正目的, 那就是学习。总之, 目前在英国化学界, 实验课考试的可靠性与有效性是难于同时圆满解决的问题, 尤其当需要延伸考查到社会学范畴时, 如考查学生在实验室与别人合作的能力, 更是如此。

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