化学实验功能研究论文

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[摘要]新课程实验化学模块与其他模块中的化学实验有着不同的功能和价值，从课程论、认识论、方法论和教学论等角度对二者进行比较分析，我们可以发现，新课程实验化学模块与其他模块申的化学实验存在显著的功能差异，只有深入了解这些差异，才能理解实验化学模块的设置目的和课程取向，最大程度地实现实验化学的课程价值，从而为高中新课程实验化学的教学提供指导和借鉴。

[关键词]实验化学；化学实验；新课程

新一轮基础教育课程改革第一次以课程的形式设置了实验化学模块，它和物质结构与性质、化学反应原理、有机化学基础、化学与生活、化学与技术等其他五个模块共同构建了多样化的选修课程，从不同层次和角度，满足学生兴趣和未来发展的个性化需求，有利于构建“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”相融合的高中化学课程目标体系。实验化学作为其中的技能性课程，无论是在学生的科学素养发展方面，还是在课程建设方面，都具有独到的作用和价值。但从当前实验化学教学的实施情况来看，由于对实验化学的课程理论和教学实践研究得不够深入，对实验化学与化学实验的功能区别认识不清，在一定程度上制约实验化学的教学质量和模块整体价值的实现。我们有必要从课程论、认识论、方法论和教学论等角度对实验化学和化学实验的功能加以辨析。

一、课程论视域下的分析

课程具体表现为三种形态，即课程计划、课程标准和教科书。

从教科书编写来看，化学实验隶属于各个课程模块，是各模块内容的一部分；而实验化学是一个独立的课程模块，是以实验内容为主的一门学科课程，它的开设是为了更好地满足那些对化学实验有兴趣、有潜力，有实验特长的学生的个性发展的需求。

化学实验虽有一定的实验目的，但没有独立的课程标准，它只是实现所在模块课程标准的一种方法和手段。例如：课程标准要求学生通过化学反应原理模块的学习能够认识化学变化所遵循的基本原理，初步形成关于物质变化的正确观念，该模块中的化学实验的目的之一就是通过实验方法帮助学生了解化学概念、化学原理的形成和发展，验证并正确理解化学反应原理。而作为课程形态的实验化学则有着自己的课程标准，总体要求是“认识化学实验是学习化学知识、解决生产和生活中实际问题的重要途径和方法；掌握基本的化学实验方法和技能，了解现代仪器在物质的组成、结构和性质研究中的应用；了解化学实验研究的一般过程，初步形成运用化学实验解决问题的能力；形成实事求是、严谨细致的科学态度，具有批判精神和创新意识；形成绿色化学的观念，强化实验安全意识。”

化学实验没有单独的课程计划和课时计划，其开设顺序、所用课时由所在模块整体课程计划所决定。除了旧课程设有独立的学生实验外，新课程不再刻意划分学生实验和演示实验，基本上不单独占用教学课时。实验化学有独立的课程计划，包括开设顺序、教学课时和课时分配等。课程标准规定实验化学模块应在必修化学之后开设，教学时段为18周，共36学时，2学分。

二、认识论视域下的分析

化学认识论主要研究的是关于化学认识的辩证运动和化学认识过程的本质规律等一系列问题，即化学知识的产生和积累、化学理论的形成和发展、化学研究的方式和方法等。

按照化学实验论的观点，化学实验具有以下认识论功能：一是化学实验是引发化学教学问题，提出化学教学认识问题的重要途径之一；二是化学实验能够克服人的生理限制，提高人自身的感觉能力和分辨能力，能够在严格控制外界条件下去变革物质的变化过程，从而丰富人的感性认识内容；三是化学实验能够超越生产实践的局限性，走在生产实践的前面，直接推动化学科学理论的研究，是化学理论赖以产生的基础，又是化学理论运用于实践的桥梁和中介；四是化学实验具有客观陸、普遍性和直接现实性，能够为检验化学理论、验证化学假说提供化学实验事实，是检验化学科学知识真理性的标准。

由化学实验构成的实验化学课程除同样具有上述认识论功能外，更强调其作为一门课程所具有的独特的认识论功能。

一是帮助学生形成关于人类了解、研究物质世界过程的认识。实验化学的内容编排按照分离、提纯(获取纯净的物质)→物质的组成的研究→物质的性质和应用的研究→物质的制备与合成的研究的顺序展开，这也是人们通常认识、研究物质的过程。通过对物质定性、定量两方面的研究，达到对研究对象的系统而深刻的认识。

二是认识到化学实验是解决化学问题的重要途径。实验化学以课题为组成单元，每一个课题即是一个任务，通过任务分析、方案设计、实验实施等来解决给定的化学问题。

正是由于在认识论功能上的不同，二者在处理学科知识与实验的关系上有着显著的差异。在其他学科知识模块中，实验主要是学习学科知识的一种方法，各个模块有其特定的知识体系，实验的安排要服从知识体系的需要。而在实验化学中，实验的主要目的不是为了获取知识、验证化学原理，而是让学生在解决问题的过程中认识人类研究物质的过程和实验方法。学科知识仅仅是完成某一特定实验任务的“准备态”，是为实验服务的，学科知识的选择和安排要服从于实验化学课程内容体系的要求。前者依据知识选择实验，后者依据实验选择知识。

三、方法论视域下的分析

化学方法论是科学方法论的一个重要分支，主要研究化学科学常用的研究方法及其产生、发展的过程等。化学研究方法有很多种，如化学符号语言系统、化学观察与实验、化学假说、化学模型、化学推理等。其中化学实验方法最具化学学科研究方法的个性特点，是最基本、最重要的化学研究方法。

学科知识模块中的化学实验，学生在习得知识的同时也会学到一些基本的实验技能，如蒸馏、过滤、萃取以及各种元素化合物的检验等。但这些技能学习是零散的，缺乏内在联系，很难有系统性的提高；而且多是操作层次上的实验技能，较少含有理性思维的方法。相比之下，实验化学模块具有自己独特的、整体的方法论功能。

一是构建完整的实验技能和能力培养的课程体系，将基本实验方法系统化。课程中的实验编排遵从科学家开发和研究物质世界的逻辑顺序，将物质的分离和提纯方法、物质的性质研究方法、物质的检验与鉴别方法、反应条件的控制方法(包括物质的定量分析方法)和物质的制备、合成方法等系统地介绍给学生。根据学生实验能力发展的规律，又将实验按照基本实验操作、实验探究和综合实验活动三个主题由简单到复杂的顺序进行组织，最终培养学生的综合实验能力。各实验间有着内在的相互联系，其中的每一实验都是该课程系统学习和训练链条中的一环。因此，实验化学除了单个实验应有的功能和作用之外，还具有了课程系统学习、训练上所承载的整体的功能和价值。

二是重视理论方法与经验方法的相互转化，强调实验方法论对化学实验的指导作用。感性的实验方法只有上升到理论高度，才能更好地揭示化学运动的规律，也才具有更高的迁移、指导价值。实验化学在重视基本实验操作方法的同时，更重视对这些方法的归纳、概括，使之上升为解决同类化学问题的一般思路和方法。例如，通过对各类混合物的分离和提纯的实验教学，概括出物质提纯和分离的原则、常用方法及适用范围，反过来再指导物质分离、提纯的实验方案设计。与化学实验重视培养学生的实验操作技能相比，实验化学更偏重于实验方案设计的原则和方法、实验探究的程序和方法的学习，而将实验基本操作技能融合到实验探究活动的过程中。如：根据实验原理设计科学可行的实验方案，通过控制实验条件来探究某个因素的影响等。这一点也体现在两种化学实验的教学活动的编排模式上，以鲁科版(山东科学技术出版社版本)为例，学科知识模块中的化学实验编排模式为：实验目的→实验原理→实验装置→实验步骤→实验记录和结论；实验化学模块中的化学实验编排模式为：活动背景→活动任务→设计实验方案→实施实验方案。

三是关注现代科学技术在化学实验研究中的应用。例如，现代仪器分析技术在物质结构研究方面的应用，现代合成技术在有机合成方面的应用，手持技术、信息技术在化学实验中的应用等。

由此可知，实验化学更重视基本技能的系统化，实验方法的理论化和实验技术的现代化。

四、教学论视域下的分析

化学实验和实验化学模块同样具有如下教学论功能，但由于受在课程中地位的限制，知识性模块中的化学实验，很难充分实现这些教学功能。而作为一门独立课程的实验化学，其内容选取上的丰富性，组织、结构上的完整、系统性，以实验活动为主的学习方式等课程特征，决定了其能够在更深的层次、更高的水平上实现化学实验的教学论功能。

(一)化学实验能够激发学生的化学学习兴趣

兴趣是学习动机中最现实、最活跃的成分，是促进学生探究物质及其变化规律性的一种重要的内在动力。根据化学实验激发学生兴趣的方式和水平高低不同，化学实验的兴趣功能可划分为感知兴趣、操作兴趣、探究兴趣和创造兴趣。感知兴趣是指通过观察教师演示实验现象和各种实验仪器装置产生的兴趣，属于一种浅层次的实验兴趣；操作兴趣是指学生通过实验操作产生的实验兴趣，也属于直接兴趣；探究兴趣是指学生通过实验的方法探究物质及其变化产生的原因而形成的一种兴趣，是间接兴趣，水平更高，具有稳定、持久的特点。而创造兴趣则是指学生在运用所学知识、技能和方法进行创造性活动中形成的一种兴趣，是学习兴趣的最高水平。

知识模块中的化学实验，更多的是培养学生的感知兴趣和操作兴趣，虽然新课程中通常将部分化学实验冠以“活动，探究”的名称，但由于教材编写的原因和实际教学的需要，多数都是在教材或教师给出原理和实验方案、甚至在已经知道实验结果的情况下，进行的演示实验或学生实验，仍然停留在感知和操作层面的兴趣上，缺少真正意义上的探究。实验化学模块以问题解决、实验探究为主要课堂活动方式，很多实验只提出活动任务，要求学生能够运用正确的实验原理并独立完成实验方案的设计，有些综合性实验还要求学生能够运用的知识、实验技能创造陸地解决问题。因此更有利于培养学生的探究兴趣、创造兴趣，激发学生内在的学习动机。

(二)化学实验能够创设生动活泼的化学教学情景

情景创设是现代化学教学设计的重要内容之一，对于促进有效性学习有着十分重要的作用。情景创设的方法很多，如化学实验、化学问题、科学史实等，而通过化学实验创设的教学情景具有直观、生动的特征，是化学教学中最常用的一种形式。

其他模块的化学实验往往只限于是通过一个实验情景引入教学，为学生提供一个知识产生的背景。实验化学则更重视驱动性问题的创设，所创设的情景具有驱动性、参与性和生成性。实验化学以课题任务的形式驱动学生提出假设、设计方案、进行实验探究。将问题隋景与实验情景融为一体，任务贯穿于整个实验活动过程，并随着活动的进行提出新的问题，强化并调控学生的实验探究活动。

(三)实验探究是转变学生学习方式和发展科学探究能力的重要途径

实验探究是通过以实验方法为主进行的一种探究活动，实验探究具有问题性、活动性和体验性，能够有效地改变学生的学习方式和教师的教学方式，使化学教学从当前的“学化学”“听化学”向“做化学”“探究化学”转变。

其他模块中的化学实验，虽然也提倡实验探究的学习方式，但因为实验只是课时教学内容的一部分，受模块教学目标、教学内容和课时的限制，这种探究只能是片断的、一定层次的，是在教师强力主导下的探究，很难从根本上改变课堂的教学方式。实验化学不同，它以实验技能的获取和探究能力的培养为主要目标，以学生自主探究为基本课堂活动方式，有较充裕的时间作保障，因此能够从根本上改变课堂的教学方式和学习方式。

(四)化学实验是落实“情感态度与价值观”目标的重要手段

化学实验以其体验、经历的特征让学生在实验探究的过程中，培养热爱科学实验的积极情感，体验化学实验在生产、生活中的巨大价值。

实验化学也比其他模块的化学实验能够更好地落实“情感态度与价值观”的目标。这是因为其他模块的化学实验要服务于元素化合物的知识和化学原理的教学，无法自由选取那些具有丰富情感态度与价值观的实验的内容。实验化学则不同，围绕每一个课题，可以广泛地选择与生活、生产联系最密切的、学生最感兴趣的日常生活和社会问题作为实验内容，如“比色法测定抗贫血药物中铁的含量”“食醋中总酸量的测定”“蓝瓶子实验”等，能够最大限度地培养学生积极的化学情感，感受化学实验在解决环境、生活和社会问题中的重要作用。

除此之外，实验化学在实现以下教学论功能方面也具有独特的优势。一是与其他模块内基础、简单的化学实验相比，实验化学模块更能培养学生综合运用所学的化学知识和技能，进行实验设计和综合实验，分析和解决与化学有关的实际问题的能力。二是强调实验方案设计和评价的实验化学能够更好地帮助学生树立绿色化学思想，培养环境保护意识。三是实验任务都有一定难度，这就要求小组内同学具有较强的合作意识，很好地分工协作，更有利于培养学生合作学习、团结协作的意识。四是实验化学具有定性和定量研究相结合的特点，突出实验方法论对化学实验的指导作用，这些都更有利于培养学生严谨的科学态度、批判精神和创新意识。

新课程实验化学模块与其他模块中的化学实验存在着显著的功能差异，只有深入了解这些差异，才能正确理解实验化学模块设置目的和课程取向。进而选取更有效的教学策略，最大程度地实现实验化学的课程价值。例如，教师在实验化学模块的教学中要注意整体构建实验方法体系，渗透科学方法论教育，不能只着眼于某一类实验技能的学习；要多采用实验探究、问题解决为主的教学方式，突出实验方案设计能力的培养，加强实验方案设计的教学，突出理性思维的价值。