黄春丽 黄燕敏 黄华乾

[摘   要]通过对美国高中主流理科教材《化学：概念与应用》中的“迷你实验”的研究，总结出“迷你实验”具有取材简易、步骤简单、贴近生活等特点，有助于培养学生的创新能力和科学思维。由此，借鉴其优点并结合我国高中化学实验教学的特点，对我国高中化学实验教学提出几点建议。

[关键词]美国高中主流理科教材;迷你实验;化学;概念与应用

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）26-0056-03

《普通高中化学课程标准（2017年版）》的基本理念中强调，必须重视开展“素养为本”的教学，要求多开展以化学实验为主的多种探究活动，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力[1]。现在教育资源支配还未能达到理想的均衡效果，有的学校会出现实验经费不足的情况，导致一些化学实验工作无法开展，或者所设置的实验复杂耗时，教师只能进行演示实验或者通过讲授来引导学生建构知识，学生的实践能力得不到培养，难以达到理想的教学效果，更无法实现学生学习方式的转变。因此，如何让学生更多地参与到实验的探究过程，如何培养学生的化学学科素养，是值得化学教师思考的问题。

笔者通过对美国高中主流理科教材《化学：概念与应用》的研究发现，在美国的化学教学中，实验教学极为重要，教材将实验设计成4种类型：导航实验（LaunchLabs）、随堂实验（ChemLabs）、迷你实验（MiniLabs）和家庭实验（Try at Home Labs）[2]，其中“迷你实验”是一种简单、便捷、直观的实验，学生基本可以全程参与实验过程，直接对化学问题进行思考与研究，并在实验过程中建构化学概念。本文将对美国高中主流理科教材中的“迷你实验”进行研究，以借鉴美国高中主流理科教材的优点，结合我国高中化学教材的特点，对我国高中化学实验教学提出一些有效的改进建议。

一、《化学：概念与应用》教材中“迷你实验”的设置与类型

1.“迷你实验”的栏目设置

美国高中《化学：概念与应用》教材的三册书中共有112个实验，其中“迷你实验”47个，占实验总数的42%。“迷你实验”探究的内容涉及面广，包括重要的化学概念、化学反应原理、物质的结构组成、电化学、有机化学、化学反应与能量变化、核化学等。栏目的编排由实验的名称、导入、步骤及分析与讨论四个部分组成，同时附有实验操作图或使用材料的图片供学生参考。实验的名称新颖、有趣，比如“炼金家的梦想：把铜变成金”“有色火焰——打开原子世界的一扇窗”“具有电势的柠檬”等，极易吸引学生的注意力，使学生能够用轻松愉快的心情去学习化学。每个实验都设置一个小导入，让学生快速理解实验的意义或目的。实验步骤详细具体，包括安全注意事项，甚至配有安全小图示，每个步骤的说明简短直接，便于学生在操作的过程中能够快速看清、看懂。“分析与讨论”部分一般会设置2到4个问题供学生思考。通过实验探究的过程，加深学生的认知并且引导学生对实验进行思考，以此来达到良好的教学效果。

2.“迷你实验”的类型划分

此教材中的“迷你实验”类型各式各样，但是每个“迷你实验”的学习目标明确。根据实验所要达到的教学效果进行类型划分，可以把“迷你实验”统分为概念建构、原理探究、结论验证、技能培养、模型认知五大类。

由表2的类型划分及占比情况可知，美国教材最重视原理探究实验，即让学生通过探究得出科学的结论。概念建构型实验，如通过学生亲自验证置换反应来形成置换反应的概念或者通过酸的用途实验对酸溶液下一个操作性的定义，这个类型的实验可使学生明确所学概念;而通过测量硬币的平均质量来换位理解原子的相对平均质量以及利用称量的方法来预测小物件的数目来了解摩尔质量的概念，同样能促进化学概念的建构。原理探究型实验是一些通过学生自主探究去获得相关知识的实验，如比较钙和镁或氯、溴、碘的反应性来探究同族元素反应性的变化规律;淀粉与碘的时钟反应可探究温度和反应速率之间的关系。原理探究型实验并不局限于化学原理，还会涉及物理或生物的内容，体现了各学科间的联系，比如探究电解过程时，电流推动化学变化的发生就是化学和物理知识的结合。结论验证型实验，即学生在已知结论的情况下，通过动手实验去验证结论，这种类型的实验有利于加深学生对化学知识的了解，明白结论的缘由。如一枚硬币上能放多少滴水？通过实验确定了物体表面是存在张力的，证实了水分子间的作用力。技能培养型实验是学生在实际中运用已学知识实现学以致用。比如合成香料的实验中，学生通过混合甲醇和水杨酸来合成水杨酸甲酯。模型认知型实驗，即学生通过动手构建模型来直观感受微观概念，如用两张纸片模拟1S轨道的可能性分布来了解原子中的电子是怎么排布的。

二、“迷你实验”的特点

1.实验取材简易，操作省时

“迷你实验”取材比较简易，大多是可以从生活中找到的材料，比如“墨水的纸上层析”，需要的材料是塑料杯、纸条、铅笔和墨水，都是学生轻而易举就能取得的物品。学生可以通过“迷你实验”来建构生活中的材料与所学知识的相关性，在探究活动过程中培养动手能力和创新意识。实验的地点不局限于实验室，一些实验学生可以选择在家独立操作完成，比如“钙在哪儿”是探究醋酸与骨中含钙化合物反应生成醋酸钙的实验，由于反应较慢，需要观察的时间比较久，所以学生可以在家进行实验探究。另外，大多数“迷你实验”的操作用时较短，即使是在课堂上开展学生分组实验，也不会占用太多课堂时间，操作结束后学生仍有足够的时间思考栏目中设置的问题。如“分子的运动竞赛”，由教师准备观测的气体，让学生观察两种气体在空气中的扩散来推断气体分子的性质，像这类实验只需要几分钟就可以完成。

2.操作步骤简单，注重探究过程

每个“迷你实验”配有详细易理解的操作步骤，一般几个步骤就可以完成一个“迷你实验”。教材中的47个“迷你实验”中就有39个可以在6个步骤以内完成，学生只需要按照步骤实践操作，观察现象，思考“分析与讨论”栏目中的问题。比如“能量变化”实验有4个实验步骤：第一步，在一个可封口的塑料袋中放置25 g铁粉和1 g氯化钠;第二步，在这个塑料袋中加入30 g的蛭石，拉上塑料袋的拉链，摇晃袋子以混合内容物;第三步，在袋子中加入5 mL的水，拉好拉链，轻轻挤压和摇晃以混合内容物;第四步，用双手夹住袋子，注意体会温度的任何改变。每个步骤的描述都简单明了。学生实验时要观察现象，并思考两个问题，即是什么反应促成了这个变化？这个反应有哪些价值？通过这个简单的实验引导学生思考，启发学生的思维，取代了原来的教师讲述或者演示实验，一改学生没有亲自参与实验过程难以记牢实验结论的状况。可见，“迷你实验”更具可行性，有助于培养学生的动手能力。

3.题材贴近生活，生动有趣

著名教育家陶行知的“教育即生活”理念告诉我们，教育和生活的关系是非常密切的，教育离不开生活，生活也离不开教育。与生活脱节的教育是没有意义的，好的教育应该来源于生活。美国教材的“迷你实验”中的实验题材大多来源于生活，往往会通过探究生活的某一个现象来总结出化学原理或者运用化学原理去解决生活中的某些问题。比如，运用氧化还原反应进行酒精测试的实验可以让学生掌握酒驾检测的原理，并学会使用该原理去检验生活中常用的药品、化妆品和洗涤剂等物质是否含有酒精，让所学知识回归生活。又如，将红棕色的碘液加入生活用油中，可根据褪色速度的快慢来判定油的不饱和程度。油脂是人们日常饮食中不可缺少的，而医学研究表明，食用过多的饱和烃会影响人的身体健康。通过这个实验，教师可以引导学生认识一些生活常识，加深学生对知识的理解。

三、对我国高中化学实验教学的改进建议

我国的教育改革从未停止，国家日益强大的同时对教育的重视程度也在加大，少年强则国强，基础教育一直任重道远。教学需要引导，建构主义教学观认为，学习的内在动机是想要从学习知识的过程中挖掘学习的快乐源泉[3]。化学是一门以实验为基础的课程，化学课堂需要培养学生能像科学家一样去探索和思考。笔者对美国高中主流理科教材《化学：概念与应用》进行研究后，提出以下两方面的建议。

1.实验教学设置方面

我国高中化学教材中设置的化学实验都是根据课程安排设计的，所需的器材都是课程需要的化学试剂，一般由教师根据需要提前准备好，学生较少参与收集材料的过程。教材所设置的实验都非常重要无法删减，所以建议添加一些与生活相关联的实验，使学生的探究不再局限于课程要求的化学实验，让学生学会从生活中取材，亲身参与全程，真正体验科学探究的乐趣。实验教学一般有教师演示实验或者学生分组实验，这两种教学形式对学生的发展是有益的，同时也是有局限性的。因此，可以设置一些课外实验，让学生在课外进行探索和思考，以培养学生独立学习的能力。无论是哪种教学方式，教师都应重视引导学生通过探究解决问题，而不是手把手地教学生实验，或是学生还没进行讨论和思考便把结果告知学生。总而言之，我国高中化学实验教学的形式应该更为多样化，实验的数量应适当增加，教师的教学方式应以引导为主，指引学生走向一条科学发现的道路。

2.学生实验学习方面

在学生进行实验学习时应该明确对学生的要求。其一是技能要求，即学生要能够独立完成实验，并了解实验步骤的要求，实验过程中要懂得保护自己。其二是问题解决能力的要求，即实验不是做完即可，会做实验只能说明能够完成实验的技能要求，而做实验最重要的是学会思考、交流和解决问题。一个只会做实验的学生不会取得很大的成就，因为那样的实验是没有灵魂的。只有在做实验的过程中发现问题、解决问题，实验才有意义。因此，在实验教学中，我们可以借鉴美国教材中实验设置的优点，即每个实验都设置有明确的分析和讨论的问题，引导学生进行探究和思考，实现有灵魂的實验教学。

[  参   考   文   献  ]

[1]  王军翔.以“素养为本”引领中学化学教育向深度发展：对《普通高中化学课程标准》（2017年版）变化及其意义的研究[J].中学化学教学参考，2018（7）：1-5.

[2]  朱鹏涛，周青，杨辉祥.美国高中化学教材中的实验设计[J].化学教育，2007（6）：17-20+28.

[3]  穆丽霞，冷凌.建构主义理论下的现代教学观思辨[J].教育教学论坛，2019（11）：215-216.

注：此论文在南宁师范大学教学改革项目《产研驱动下的应用本科课程教学改革与实践》（课题编号：2018JGX012）的指导与资助下完成。

（责任编辑 罗   艳）