化學實驗手冊的編寫策略(一)

化學實驗手冊的編寫策略(一)

化學實驗手冊的編寫策略
摘要：化學實驗教學在化學教學中占據核心地位，化學實驗手冊為化學學習提供了思考與探究的方向。然而長期以來，人們忽略了實驗手冊的編寫問題，造成我們看到的實驗手冊都是實驗過程的羅列，告訴你怎么做，甚至告訴了你試劑種類，試劑用量以及注意事項等，學生淪為機器，按書上的要求做一遍，缺乏思考，降低了學生學習的興趣，喪失了實驗應有的培養人素質的功能。本文以蘇教版《實驗化學》中的課題——《硫酸亞鐵銨的制備》為例，探索編寫實驗手冊的策略。 
關鍵詞：化學實驗手冊  編寫 策略
一、實驗手冊的作用
 蘇教版《實驗化學》實驗手冊的前言部分表明：該實驗手冊不僅為化學實驗教學提供參考的樣板，同時也為化學學習提供了思考與探索的方向。教學中可以根據實驗條件、學生認識基礎和學習興趣，以教師演示實驗、課堂邊講邊實驗、課堂邊講邊實驗、學生分組實驗等形式開展實驗教學。[1]
 這說明實驗手冊是載體，是實驗教學的重要形式，是教科書的重要補充形式。她的編寫應該能夠體現科學的探究過程；應該能夠給教師的演示實驗提供重要的參考；應該有利于學生組織和完成探究實驗；應該有利于激發學生探究熱情，體驗探究過程的樂趣。
二、目前實驗手冊的編寫方法及存在的問題
    我們以蘇教版《實驗化學》專題7課題1《硫酸亞鐵銨的制備》的實驗手冊編寫為例：
欄目設置 欄目內容 優缺點評述
實驗目的 給出了本實驗的目標，側重于知識與技能，過程與方法的要求 缺少態度與價值觀的要求
思考與猜想 實驗過程中的一些操作以問題形式提出，幫助學生理解原理，形成合理的實驗方案 可以引導學生思維，幫助學生理解
實驗器材 列出所需儀器和試劑，液體藥品還注明濃度 便于教師準備實驗，但是不利于學生獨立探究，容易限制學生思維，使學生喪失探究興趣
實驗步驟 詳細給出實驗操作方法，試劑用量，并要求在相應操作后面寫出觀察到的現象，得出的結論，并產率計算等。 這是探究過程嗎？能培養學生的思維和科學素養嗎？這一步是最失敗的！
實驗結果 將實驗中記錄的現象、數據等填入成表格 有力于學生整理歸納

分析討論 對本實驗核心知識進行提升 有利于學生深刻理解實驗原理，有利于學生反思實驗過程，形成更完善的實驗方案，有利于學生落實核心知識
提示 穿插在實驗步驟中，對實驗細節中涉及到的知識進行提示 幫助學生順利完成實驗，解決一些學生無法當堂解決的問題
 有上可知，蘇教版實驗手冊的編寫較好的進行了欄目創新，設置的“思考與猜想”、“小資料”、“分析與討論”等欄目較好的激發學生的學習興趣，很好的幫助學生完成探究過程。然而實驗步驟的編寫還是跳不出所有實驗手冊編寫的問題，就是給出了非常詳盡的實驗步驟，甚至給出了具體藥品的濃度和用量，這樣的實驗編寫只會禁錮學生的思維，引導學生依樣子畫葫蘆，喪失獨立思考獨立判斷的能力。
三、實驗手冊編寫的目標
 1、要有助于激發學生濃厚的學習興趣
    興趣是最好的老師，實驗現象的豐富性和多樣性可以成為學生學習的興趣點。實驗過程中的不確定性又可以激發學生探究的欲望，引導學生深入思考，不斷探究。因此，實驗手冊的編寫過程中可以對實驗現象，實驗過程進行預先的設計和猜測，切不可完全告知，這樣做就會降低學生的學習興趣。
 2、要有助于培養學生的觀察能力和思考能力
    通過完成實驗，讓學生有完整的體驗，在做中觀察，在觀察中思考，這是實驗的一個重要作用，因此實驗手冊在編寫過程中要設計表格，便于讓學生及時記錄實驗現象，分析現象，得出結論，也可以設置幾個問題，引導學生深入思考。
3、要有助于培養學生合作精神
 化學實驗特別是制備實驗是個比較復雜的過程，無論從方案設計、方案實施、過程完善等都不是一兩個人可以完成的，需要師生合作，生生合作共同完成。所以實驗手冊編寫中要設置實驗環節，比如“課外查找資料”，“交流與討論”等環節，讓學生養成合作意識，培養 團隊精神。
4、要有助于培養學生科學的態度
 化學實驗的過程就是一個科學探究的過程，學生在研究過程中會遇到很多問題，有些現象與理論不符，有些原設計無法順利實現，學生要通過努力才能實現。所以實驗手冊編寫過程中要設置反思與總結環節，這樣非常有利于培養學生實事求是的科學精神，也有利于學生養成科學的思維，感受探究過程的艱辛。
5、要有助于培養學生節約環保意識
 環境保護與每個人息息相關，但是空洞的口號不能代替真切的體會，化學實驗過程中會產生很多廢棄物，應該如何處理？化學也能變廢為寶？所以實驗手冊編寫過程中要體現這方面要求，可以在提示中對試劑用量等方面做一個概述，引導學生養成節約環保意識。
6、有助于培養學生探究精神
 新課程改革的一個重要而具體的目標，就是改變至今普遍存在的學生被動接受和老師反復灌輸的教學方式，倡導積極探索能夠使學生主動參與的探究性學習的新方法。[２]而實驗是培養學生探究精神的最好載體，因此在實驗手冊的編寫過程中，實驗方案的設計，實驗方案的實施過程，都應該讓學生充分探究，對于復雜的實驗，只需提供必要的條件和一些提示，引導學生主動探究。
四、實驗手冊的編寫方法和策略
 我們以蘇教版《實驗化學》中的課題——《硫酸亞鐵銨的制備》為例，探討實驗手冊編寫方法和策略。
 實驗目的的編寫方法
 實驗目的應該指出通過本實驗應該掌握的知識和技能，以及層次要求，應該體現新課程的理念，包含三維目標，包括知識與技能，過程與方法，情感態度與價值觀，比如《硫酸亞鐵銨的制備》可以增加一個情感態度與價值觀目標：利用廢鐵屑制備硫酸亞鐵銨，感受化學在變廢為寶中的重要作用。學生通過完成這個實驗，徹底改變觀念中的化學就是污染的錯誤想法。
思考與猜想的編寫方法
 思考與猜想的編寫應該能夠提示學生設計實驗方案，能夠解決實驗過程中的一些重要問題，在問題的編寫過程中不一定要用問答題的形式，比如《硫酸亞鐵銨的制備》，可以補充設置這樣的問題：
 請你寫出所有可以制備硫酸亞鐵溶液的方法？
 分析評價選用何者方案比較好？
 制備的硫酸亞鐵溶液容易被氧化，你將采取何種方法？
 鐵與硫酸反應比較慢，如何加快反應速率？
 利用廢鐵屑制備硫酸亞鐵銨有何意義？廢鐵屑上有油污如何除去？
 （6）下列關于硫酸亞鐵銨的溶解度大小的敘述正確的是          （      ）
 A．比硫酸亞鐵大                          B．比硫酸銨大
 C．比硫酸亞鐵、硫酸銨都小                D．比硫酸亞鐵、硫酸銨都大
 這些問題都是學生剛開始時無法預料到的，但是又是學生可以用理論解釋的問題，以問題形式提出便于學生預習，使得實驗方案能更加完整。
3、實驗器材的編寫方法
    實驗器材應該列出本實驗所需的儀器藥品，但是考慮到方案的不確定性，將所有的儀器藥品都列出，會限制學生的思維，但是不列出，又會造成缺乏對學生的指導，學生茫然無序，也不利于實驗的組織實施，所以我認為儀器藥品的給出可以采用半開放式，以《硫酸亞鐵銨的制備》為例：
制備硫酸亞鐵溶液所需藥品：廢鐵屑                                           
制備硫酸亞鐵溶液所需儀器：                                                 
制備硫酸亞鐵銨溶液所需藥品：硫酸銨                                         
制備硫酸亞鐵銨溶液所需儀器：布氏漏斗、吸濾瓶、抽氣泵                                     
 這樣的編寫有利于學生積極思考，因為只有通過思考整個制備過程，才能得出所需儀器和藥品。
 實驗步驟的編寫方法
     這步編寫是實驗手冊編寫中最重要、最核心的部分，也是目前實驗手冊中存在的最大的問題。以《硫酸亞鐵銨的制備》為例，實驗手冊是這樣編寫的：
（1）實驗步驟的編寫要有探究性
例一：取一只小燒杯，放入約5g鐵屑，向其中注入15ml 1mol/LNa2CO3溶液，浸泡數分鐘后，用傾析法分離并洗滌鐵屑，晾干。
  觀察到的現象：                          
  你的結論：                               
 這種編法學生肯定會依樣子畫葫蘆，照單抓藥，缺乏思考，如果但是為了操作方便，也可以改為一下這種形式：
例二：稱取5g的鐵屑注入15mL1mol/LNa2CO3溶液→浸泡（水浴加熱）→傾析法分離→
 
 用蒸餾水洗滌數次→晾干（烘干）
 觀察到的現象：                          
   你的結論：                               
 例二的編寫形式比文字描述更加簡單明了，但是仍舊擺脫不了禁錮學生思維的問題，缺乏實驗本身的探究性，但是這樣圖示的表示方法是值得借鑒的，在某些地方可以適當應用。真正探究性的實驗步驟應該怎樣編寫呢？
 例三：
 實驗目標
 鐵屑的凈化
 實驗原理
 
實驗方案設計 

實驗裝置圖
  
實驗現象記錄
 
實驗結果分析 
小提示 稍加熱可以大大提高去污效果
 例三的實驗編排形式很好的體現了探究性實驗的特點，包含了探究性實驗的三個要素
 ① 提出探究問題和任務
 ② 給學生一定的空間和時間，利用實驗自己去探究，并且更多地通過合作完成。
 ③ 引導學生進行正確的表達與交流
 這中編寫形式也能很好的引導學生建立科學探究方法；由于方案是學生自己設計的，所以學生積極性明顯提高，并且非常渴望能夠親身實踐；由于結果的未知性，學生非常注意實驗細節，仔細記錄每步實驗現象；對于自己的實驗結果，也會有反思，且問題更加有針對性，因為問題是自己實驗過程中生成的。
（2）實驗步驟的編寫要有層次性
 對于一個綜合實驗而言，有些實驗可以讓學生放開去設計、去完成，但是對于新學的基本操作，基本方法需要學生去學習掌握的，規范的介紹和演示也非常重要，這塊內容最好以小提示或者課外閱讀的形式給出。以《硫酸亞鐵銨的制備》為例，在制備硫酸亞鐵銨晶體時用了抽濾的方法，這個學生從來沒接觸過，儀器不熟悉，原理不明白，用途不清晰。所以可以在課外閱讀中給出：
名稱：抽濾裝置
組成：真空泵、布氏漏斗、吸濾瓶
用途：利用真空泵或抽氣泵將吸濾瓶中的空氣抽   走而產生負壓，使過濾速度加快
使用方法：先在圓筒底面墊上濾紙，將漏斗插進布氏燒瓶上方。布氏燒杯的側口連抽氣系統。然后將欲分離的固體、液體混合物倒進上方，接通抽氣泵，形成負壓，加快過濾。結束后要先拔抽濾瓶和緩沖瓶之間的橡皮管，在關掉抽濾泵。
（3）實驗步驟編寫要注意嚴密性
    化學實驗是個非常復雜的過程，期間會有許多副反應或者反常現象，所以在編寫實驗過程中不能講得絕對化。以《硫酸亞鐵銨的制備》為例，在制備硫酸亞鐵溶液實驗中，在反應結束的溶液中要加1mL 3mol/LH2SO4溶液，目的是防止水解。但實際上鐵屑不可能反應完，按照教材的用量，硫酸本來就是過量的，溶液呈酸性，就不需要再加硫酸了，所以這樣的編寫只會使學生思維僵化，可否改為：已知亞鐵離子在酸性溶液中相對穩定，在堿性溶液中容易被氧化，那測測你制得溶液的酸堿性吧！如果是堿性，應該采取什么措施？
 實驗結果的編寫
 實驗結果應該包括數據、重要現象、重要原理等，最好以表格的形式給出，便于學生分析處理。這一部分現行實驗手冊還是比較好的。
 分析討論的編寫
 這部分內容是對整個實驗的回顧與反思，并起到深化理解，提升思維的作用，實驗手冊在編寫過程中要強化這部分內容，以《硫酸亞鐵銨的制備》為例，其實還是可以提許多有思考性的問題，比如：
鐵屑中含有少量鐵銹，對產品質量有無影響？為什么？
 ② 鐵與稀硫酸的反應要控制水浴溫度60℃左右，偏高或偏低有何影響？
 ③ 反應過程中為何要補充水，以保持溶液體積基本不變？
 ④ 制得的溶液為何要趁熱過濾？
 ⑤ 蒸發濃縮溶液時能否蒸干？為什么？
 ⑥ 用少量酒精洗滌晶體的原因是什么？能否用濾液洗滌晶體？為什么？
反思與總結的編寫
 現行實驗手冊中沒有這一步，我覺得設置這一環節非常重要，學生在實驗中遇到的問題，在練習中無法一一呈現，學生通過自己的努力，排除一切干擾，完成實驗，有許多的收獲是無法通過練習達到的，所以設置這一環節除了掌握知識外，也是對情感態度價值觀的提升。
 實驗手冊的編寫還有許多問題值得探討，但是很少有人關注這個問題，現行實驗手冊的編寫引入了許多欄目，形式上作了很大的改變，但是仍舊有許多地方值得完善，為落實新課程的基本理念和教學要求，需要我們大家共同努力！

參考文獻：
[1] 浙江省教育廳教研室．化學實驗手冊-實驗化學．浙江：浙江科學技術出版社，2008年6月．
[2]吳瓊．中學化學教學建模．廣西：廣西教育出版社，2003年5月．

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