初中科学教师实验教学中存在问题与对策

摘要 以科学教师制取氧气的实验操作比赛为案例，分析了初中科学教师实验教学中存在的问题及其成因，并阐述了提高初中科学教师实验技能的策略。
关键词　实验教学　实验操作　实验技能　初中化学　青年教师
科学实验是科学赖以形成和发展的基础，是检验科学知识真理性的标准，是科学教学中学生获取和检验科学知识的重要媒体和手段，是提高学生科学素养、鼓励科学创新、开发科学潜能的重要途径。充分发挥科学实验对初中学生学习科学课程的激励和引领作用，是亟待妥善解决的一个问题。
2011年4月和7月，某市分别组织进行了初中学生和中小学科学教师的实验技能比赛，参赛对象来自该市的各县(市、区)经过选拔推荐的初中八年级学生和中小学科学教师或实验管理人员。笔者应邀担任评委工作。比赛中学生和教师实验基本操作技能，令与会专家无不心情沉重，并对当前初中科学的实验教学感到十分焦虑，深感提高青年科学教师的实验操作技能迫在眉睫。
本文以这2次比赛为例，结合初中青年科学教师实验操作和学生实验中存在的问题，探讨相应对策，以利推进初中科学实验教学工作。
1　初中青年科学教师实验操作中存在的问题
经各县(市、区)选拔推荐，进入市初中组比赛的选手为22人(均为35周岁以下的青年教师)，分4组进行内容为“用高锰酸钾制氧气及铁丝在氧气中燃烧的实验”的比赛，每一组由3位专家对5～6位选手进行考评，考试时间为45分钟，主要是考查选手玻璃弯管的制作、科学实验基本操作和书写实验报告等能力。比赛中，教师的实验主要存在下列问题：

1.1　实验过程缺乏计划性

科学实验的谋划和安排是达成实验教学目标的保障，它跟实验活动的内容和方式有关，决定了实验效果的成败。科学实验的活动过程，一般可以划分为图1所示的几个阶段：
从上述过程可知，开展科学实验活动应先确定实验要解决的问题，如本次比赛选手应先明确实验的主题，再根据实验主题、实验目标设计实验方案，构思实验原理、装置、操作及操作时应注意的事项等，当对实验各个环节思路清晰、可能出现的意外有充分的思想准备后，方可动手操作，实验过程中应注意观察、记录实验现象，实验结束后做好器材的整理，现象的分析，并形成结论。
在本次比赛中，绝大多数选手刚拿到试题就急于动手实验，既不进行实验器材的清点，也不进行实验的装置和操作的构思，急于求成，实验过程中手忙脚乱，操作无序，导致错误频频出现。

1.2　实验操作缺乏规范性

氧气的实验室制取，集多个化学实验基本操作为一体。本次比赛表明：青年科学教师对化学仪器的使用和实验操作随意性较大、规范性较差。
(1)铁架台的使用：比赛中铁架台使用不规范的占70％以上。
铁架台是固定和支持反应装置的工具。使用时，铁架台所固定仪器的重心应落在铁架台的底座中心附近，以防止装置倾倒；铁夹使用时长柄应在下，短柄在上，以防止仪器脱落；夹持仪器时松紧应适度。比赛中，大多数选手对铁架台的使用要求不明确，如图2所示，铁架台的底座的放置方向随意，铁架台上固定的反应装置重心远离铁架台的底座中心，少数选手铁夹使用时短柄在下，缺乏安全性和规范性的意识。(注：本文中选用的图片，全部拍摄于比赛现场)占23％。
使用纸槽的目的是让药品全部落在试管底部，防止因试管管径过小或试管壁湿润时，药物洒落在试管外或粘在试管壁上。纸槽用纸质较硬的小纸条对折而成，对折后

源于：查抄袭率硕士论文www.udooo.com

纸条的宽度一般小于试管的直径，便于药物送入试管。比赛中，部分选手因纸槽过大或过小，如图3所示，导致操作困难或使更多的药物洒落在实验台上。
(3)制取氧气的装置：比赛中制取氧气装置不规范的占72％。
实验室安装制取氧气的装置，一般应从左至右、自下而上有序地连接，装置中酒精灯、试管、导管等各种仪器基本保持在一个平面上。由于试题设置不提供玻璃弯管，只提供了1根约50 cm的直玻璃管，绝大多数选手就把玻璃管截为2段组装制取氧气的实验装置，也有少数选手直接利用50 cm的直玻璃管连接试管，如图2所示，安装的装置可操作性和安全性都较差。极少数选手制作了玻璃弯管，但安装的装置弯管方向随意，如图4所示弯管向上，如图5弯管向前，甚至个别选手在加热过程中，不断地在转动试管。
(4)排水法收集氧气：一次性按要求能顺利地完成2瓶氧气收集的占63％；排水法收集气体操作有错误的占27％。
制取氧气的装置安装完毕后，在确认装置无误、灌满水的集气瓶已倒置在水槽中等一切实验准备工作就绪后，再点燃酒精灯进行加热，当观察到导管口的气泡连续且较均匀地逸出时，开始收集气体；当观察到集气瓶口出现大气泡时，表明集气瓶中已充满气体，然后，在水下用玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶迅速正放于实验台上，紧接着收取第2瓶氧气。比赛中，大部分选手难以把握制取2瓶氧气应取用高锰酸钾的多少，收集准备工作还没有就绪就进行加热，收集时不会判断集气瓶中的水是否排尽，1瓶氧气收满后不能及时进行第2瓶气体的收集等等，一系列不熟练的操作造成大量氧气的逃逸；还有18％的选手将集气瓶横躺在水槽中进行收集氧气，如图5所示，导致氧气始终无法充满。

1.3　玻璃细工工艺有待提高

本次比赛，切割玻璃管方法不当的占91％，制作玻璃弯管方法不当的占95％以上。
玻璃管的切割，应先利用锋利的三角锉刀的边棱或扁锉刀，朝同一个方向锉需切断的玻璃管处，当锉出一条细而深的痕迹后，两手捏住锉痕两旁，大拇指顶住锉痕的背面，稍用力向前推，同时朝两边拉，玻璃管就平整地断开，再在火焰上稍加热，使断口钝化防止割伤。选手们在切割玻璃管时，均用锉刀在玻璃管上来回锉动，导致锉痕多、粗，玻璃管难以折断或不能在所需处断开。
玻璃管的弯制，左手、右手应分别托住玻璃管两端，将玻璃管平放在火焰上，如图6所示，然后慢慢地转动玻璃管，使之受热均匀，再集中加热，当玻璃管软化时，将玻璃管移出火焰，顺势轻轻地弯一角度，然后，再在火焰上加热(加热的部位是前一次加热位置的旁边)，再移出火焰弯制，重复操作，直到弯成所需的角度。将制好的弯管放在石棉网上冷却，制成的玻璃弯管应在同一平面上。比赛中，凡制作玻璃弯管的选手，几乎都是采用如图7所示的方法进行弯制，结果导致所制的弯管弯处扭曲不平。教师的演示实验是学生获取实验基本技能主要途径，对学生进行实验的技能、严谨的科学态度、一丝不苟的学习作风以及良好的心理品质的形成等都具有潜移默化作用。因此，提高教师科学实验操作技能，务必引起高度重视。
2　提高初中科学教师实验技能的策略

2.1　以提高认识为先导，调动教师实验技能提升的内驱力

通过调查了解，笔者认为，导致青年科学教师实验技能的现状，主要根源在于大多数教师对新课程改革和新课程理念在认识上的偏差。目前，教师中存在以“创新”排斥“规范实验”的倾向，误认为科学教学中“鼓励创新、开发潜能”，就是摒弃“循规蹈矩”，误将科学实验的基本操作技能视作应摒弃的“循规蹈矩”，从而步入新课程理念下的教学误区。因此，要提高青年科学教师的实验技能，首要的任务是提高教师对“创新”和“规范实验”的认识，才能调动他们提升实验技能的内驱力。
提高教师认识可从2方面入手：一方面可通过学习，讨论科学新课程的教

摘自：硕士论文答辩www.udooo.com

学理念、科学课堂教学应追寻的本质所在及创新与规范实验的关系等等，使教师充分认识科学课程的核心理念是“全面提高每一个学生的科学素养”的内涵，明确科学课堂教学应追寻培养学生解决问题的科学思维能力和实践能力。科学离不开实验，科学创新离开科学实验将是无源之水、无本之木。另一方面可选用比比皆是的学生不规范的实验操作，如4月份该市学生的实验竞赛中的现象：竞赛的题目主要是验证薯片中碳、氢元素的存在。比赛中，能设计验证的90％以上的选手，他们的实验原理是将薯片在制得的氧气中燃烧，再通过检测燃烧后的产物进行验证。可见，选手们实验原理清晰，也具有创新意识，但80％以上的选手，却因制取氧气的实验操作的错误而导致验证的失败。选手中绝大多数制取氧气的装置不规范，如图8、图9所示，先加热再给集气瓶灌水、先灭灯再把导管移出水面等操作步骤混乱，用排水法集气导致水对氢元素验证的干扰等等。用这些鲜活的事例，揭示学生由于缺乏实验技能可能导致对现在或后续学习、工作的危害，使教师充分认识到自身不规范的实验技能将严重影响学生实验能力的培养，学生离开了实验基本技能侈谈创新将是空中楼阁，从而，使教师对自身的实验技能的提升产生紧迫感。

2.2　以研讨活动为平台，营造实验研究的学习氛围

笔者认为，导致参赛青年科学教师实验操作技能普遍低下的原因，是主客观因素共同作用的结果。主观因素主要是青年科学教师自身对实验基本技能的必要性认识不足；客观因素主要是青年科学教师在成长过程中，大多数接受了“教怎么写作于考”的教育与熏陶，使他们实验基本技能相应薄弱，导致认知结构上的缺陷。
经验表明：提升青年科学教师实验操作技能的有效途径应当是开展实验研讨。各级师资培训机构与校本教研齐头并进，分工协作，建立具有层次性、网络化的培训体系。培训机构，可从科学教师的实际需求出发，开展高层次、有针对性的实验培训；学校教研组、备课组，可以教材为载体，通过实验演示、实验观摩课、实验诊断课等多种形式的实验研讨活动和师徒结对等形式，营造浓厚的实验学习氛围，使青年科学教师在专家引领、同伴互助下加速弥补知识结构的缺陷。

2.3　以竞赛活动为载体，加速青年教师实验技能的提升

经验表明：有效的实验竞赛活动是青年科学教师专业成长的“加速器”。实验操作技能是一种动作技能，青年教师没有一定量的动手操作训练，动作技能就难以确保其准确性和规范性。在青年教师实践探索、苦练内功的同时，学校和各级教学研究部门，可利用各级各类的教师实验竞赛，为青年教师检测自我、体验成功、施展才能，搭建加速成长的平台。
有效的实验竞赛活动的组织与实施，应挖掘实验竞赛的内涵，使之效果最大化。如实验竞赛组织时，可加强宣传、扩大影响，吸引更多青年教师的关注和参与；竞赛进行时，可开放试场，组织观摩，给更多的青年教师创造学习交流的机会；竞赛结束后，及时组织交流，专家可结合比赛现场的录像回放、摄像展出，进行有针对性的点评指导，使参赛选手及时认识到自身实验操作技能上存在的不足，增进自我发展的，这样，也扩大了培训范围，使其他教师在观摩、讲座学习中，得到更有意义的实验技能培训。
总之，化学实验的基本操作是进行化学研究的基石，是学生科学创新、动手实践的必备的基本技能。学校、各级教育主管部门应高度关注科学实验的教学现状，共同探索提高科学教师的实验技能的有效途径，为科学教师的成长创设良好的平台。
参考文献
吴俊明.中学化学实验研究导论.南京：江苏教育出版社，1997：227－228
浙江义务教育教材编委会.自然科学教师手册.杭州：浙江教育出版社，1995：7
[3]王磊.中学化学实验及教学研究.北京：北京师范大学出版社，2009：48－50
[4]王程杰.中学化学实验研究.上海：华东师范大学出版社，2005：152－154
[5]制订.全日制义务教育化学课程标准(实验稿).北京：北京师范大学出版社，2001：3