化學實驗教學是化學教學系統的一個子系統。化學實驗這一要素是化學教學的基礎和精華。教學實踐證明，凡是重視并認真做好化學實驗，充分發揮化學實驗的教學功能的，教學質量總是較高的，學生的各種學習能力也是較強的。做好化學實驗、組織好化學實驗教學，涉及到許多因素，怎樣認識并確定化學實驗教學的目的，選擇化學實驗時應當依據什么原則，做好化學實驗要重視抓住哪些環節，在教學中應當靈活運用哪些化學實驗教學模式及采取怎樣的教學策略等等，都是不可忽視的。

第一節 化學實驗的教學功能

一 化學實驗是化學科學認識的源泉

人類的社會實踐表明，一切真知都來源于實踐。而人類的社會實踐主要包括生產活動、政治活動、科學實驗和藝術活動等。其中，科學實驗是人類的不同于生產活動等的一種特殊的實踐活動，它的主要功能是認識自然，是人們有目的、有計劃地，或者說能動地探索自然、適應自然和利用自然。從這個意義上說，科學實驗和科學觀測是科學知識的主要源泉，科學實驗是人類正確認識自然和有效地利用自然的銳利武器。科學實驗和科學觀測是適應自然科學本身探索自然的需要而產生并為自然科學研究服務的；是在自然科學自身發展過程中孕育產生，并作為認識手段而包含于自然科學研究過程之中的。許許多多的科學家，以其勤勞獻身的精神，孜孜不倦地為建造自然科學大廈嘔心瀝血，甚至獻出寶貴的生命，與此同時，他們以自己的科學實踐活動和特有的睿智才華，充實和發展了科學實驗這一認識自然的武器。盡管科學研究之路并不平坦，不少科學家遭受挫折、產生失誤，但是正反兩方面的經驗教訓，使人們的科學認識更接近于客觀真理。有的學者講得好：“實踐在先，理論在后。”“想和做，做和想是人類一切智慧的總和。”人類智慧的積聚和發展，正是基于社會實踐——特別是生產實踐的推動，促進科學家們不懈地開展科學研究，并進行新的理論概括，以達到新的認識層次上的感性活動與理性活動的統一。

化學實驗作為科學實驗的一種形式，也是在理性指導下進行的，總是先想后做，想好了再做。想，就是構想實驗方案，“就是將理性的東西轉化為實驗方案，轉化成實驗方法”①，“歸結起來主 要是：實驗內容和原理，實驗儀器、材料，實驗程序和步驟。”①“實驗進行中，實驗者一方面進行實驗操作，同時還要觀察實驗中產生的現象，并把全部現象準確地描述和記錄下來。這時也離不開理性。不僅實驗操作和臨時處置離不開理性，而且對現象進行觀察也離不開理性。”②這些論述是很有道理的。

納入教學中的化學實驗，從理性指導這一原則來看，服從于化學教育教學任務的需要，它的主要任務是，通過生動和直觀現象，使學生感知充分的、可信的事實材料，激勵學生積極思維，形成觀念或概念，達到掌握化學基礎知識和基本技能，發展智力，養成科學態度和科學方法，培養解決化學實際問題的能力這一目的。顯然，這類化學實驗(可簡稱為教學實驗)跟科學實驗中的化學實驗的功能是不相同的。科學實驗的任務是探索人類未知的自然奧秘，是為了直接去發明或發現；而教學實驗的功能主要是運用科學實驗的成果，擴大學生的認識領域和縮短認識過程。由于教學實驗是依據教學認識論來設計的，因此它具有實效性和簡約化的特點。

所謂實效性，就是適合教學的需要，實驗本身生動直觀，容易再現，利于學生觀察、操作，且需時不長；所謂簡約化，系指實驗的典型性強，利于學生理解化學現象的基本特征，容易發揮以簡代繁的作用。譬如，在初中化學教材中，選編氧化反應或還原反應的實驗，均以典型的金屬與可燃物分別跟氧反應，或使典型的氧化物跟氫反應，而盡可能回避其他干擾因素。這樣做，利教利學，有利于學生縮短認識物質及其變化規律的過程，從而利于學生擴大認識領域，了解自然界或生產實踐中紛繁復雜的化學現象。

由此可知，教學中的化學實驗以其自身的實踐性和生動性，為學生的認識從感性到理性的飛躍提供了可靠的源泉和推動力，是使學生認識深化發展的最佳途徑。

二 化學實驗是訓練科學方法的有效途徑

我們都了解，學生學習化學，不僅要掌握人類從生產實踐和科學實驗中總結出來的規律性知識，還要在思想觀點、意志品德方面受到熏陶，從終身教育的意義看，更為重要的是還必須掌握科學方法(包括正確的思維方法、學習方法和實踐行為過程必需的操作方法等)。即如何進行觀察，并通過觀察來發現和分析問題；如何搜集(查閱和利用)文獻資料；如何設計和進行實驗；如何整理數據和撰寫報告；等等。這都是讓學生動腦動手，理論聯系實際，經受科學方法的嚴格訓練的重要途徑。從培養人才來講，強調科學方法的訓練，從而強調加強化學實驗，無論如何強調也不會過分。因為化學實驗是化學教學的基礎，化學實驗對于學生是最有魅力、最具活力的學習對象。國內外教育界的統計表明，中學生因為喜歡做化學實驗從而喜愛學習化學的人數占被調查人數的70％以上。

有不少化學家就是在中學學習階段受到執教老師的感染和化學學科本身特有的魅力的吸引，而走上躬耕化學科學之路的。綜觀我國的化學教學，實驗教學仍是薄弱環節，從認識到實踐，較普遍地存在著忽視實驗教學、忽視科學方法的培養訓練的偏向。應當說，這是違背學生的認識規律，阻抑化學人才的全面成長的。

腦科學研究表明：人腦左右兩半球具有不同的功能。左半球是處理言語、進行抽象邏輯思維、集中思維和分析思維的中樞。它主管著人們的說話、閱讀、書寫、計算、排列、分類、言語回憶和時間感覺，具有連續性、有序性和分析性等機能。右半腦是處理表象、進行具體形象思維、發散思維和直覺思維的中樞。它主管著人們的視知覺、復雜知覺模型再認、形象記憶、認識空間關系、識別幾何圖形、想象、做夢、理解隱喻、發現隱蔽關系、模仿、音樂、節奏、舞蹈以及態度、情感等，具有不連續性、彌漫性和整體性等機能①。

學習心理學的研究指出：我國今日的學校教育，重左腦輕右腦有種種表現，在課程和教材編制中，注重言語材料、符號材料、抽象材料的介紹，忽視圖形材料、形象材料、非言語材料的學習；在教學方法的運用上，過分注重講授，輕視演示法、實驗法和參觀法等；在培養能力上，只注重觀察力、記憶力、邏輯思維能力，特別是集中思維和分析思維等，而忽視想象力、直覺思維能力和發散思維能力的培養。這種狀態十分不利于創造型人才的成長，已為高等學校和高級專門人才的培養帶來不良影響。經高等學校入學考試升入高等學校學習的學生，有一些表現出的高分低能現象就是典型的佐證。

我們認為，為了糾正化學教學中的不重視用腦衛生的偏向，應當堅決采取各種有效的辦法，包括規范的和簡易代用的儀器、試劑，讓學生多做實驗。只有讓學生親身去做，在做實驗的過程中體驗實驗對學習化學的重要意義和作用，才有可能給他們帶來學習化學的情趣，激發進一步學習的志趣，并不斷提高學習質量和水平。這里的道理是明晰的：學生的學習活動歸根結蒂是獲得知識經驗和行為變化的過程。而知識經驗總是以感性與理性認識的綜合體來呈現在或同化于學生的認知結構中；行為變化則是在環境影響下引起學生產生的內在生理和心理變化的外在反應，包括外現的活動、動作、運動、反應或行動。讓學生做化學實驗恰能自然貫通地使獲得知識經驗和行為變化協同發展，發揮大腦左右兩半球的機能優勢，有利于創造思維的發展。這正是對學生進行科學方法訓練的理論依據。

從方法論來考察，化學實驗方法是最重要的一種科學方法。學生要完成化學實驗，從知識和操作上要了解實驗本身的要求，要知道并學會控制實驗條件、排除某些干擾因素，以盡量保證觀測的準確性和全面性；在實驗過程中，要隨時將觀察到的現象和測量出的數據記錄下來，并有處置可能出現的問題或臨發事件的準備；實驗結束后，還要進行計算、處理數據、繪制圖表、概括得出結論，以及清洗儀器等工作。這一系列的在理性指導下的選擇和安裝儀器、使用試劑、觀察、操作、簡化、強化、對照、分 析、判斷、理想化等，都是讓學生經受科學方法訓練的切實有效的方式和途徑。簡言之，科學方法對學生的指導作用，一是啟迪、引導他們掌握科學的學習方法和研究方法；二是培養、訓練他們的正確的思維方法。在這兩方面，化學實驗具有獨特的優勢。

三 化學實驗是養成科學態度的必由之路

科學態度是人們能夠正確對待客觀事物的一種持久的內在的反應傾向，是經過實踐活動而習得和養成的。科學家之所以取得令人矚目的各項成就，除去他們具有常人所缺少的勤奮拼搏和優異的才智以外，最基本也是最重要的一點是他們具有為追求真理而不怕犧牲、嚴謹治學、實事求是的科學態度。這是唯物史觀在科學實踐活動中的體現，不管科學家本身是否自覺地認識到這一點。為了弘揚這種精神和品格，學校教育應當堅持對學生進行科學態度和科學自然觀的教育。

學生學習化學，往往容易單純從興趣出發，用某種已習慣了的思維定勢去觀察問題，去認識復雜的化學現象。也就是說，基于這種思維定勢，學生往往受化學實驗所給予的強刺激信號的左右，很容易產生錯覺，從而得出本末倒置、以偏概全的錯誤結論。譬如，將發光、放熱作為認識化學變化的判據，而忽略新物質生成這一本質特征；根據敞口容器蠟燭燃燒實驗的現象來否定質量守恒定律；從多數酸性氧化物可以直接水化生成酸性物質，就斷定所有酸性氧化物都具有這種性質；等等。

學生中存在的違背科學態度的另一種表現是，喜歡用個人的猜測、臆斷來對待化學實驗的結果：當遇到“異常的”實驗現象時，不是本著“科學是老老實實的學問，任何一點調皮都是不行的”這一至理名言，去查尋(復核)實驗過程中是否出現了新的變動因子。而是依先入為主的知識經驗或機械地以書本中給出的結論為依據，來處理問題，甚至將一開始做實驗時如實記錄在案的數據進行涂改，以得出符合自己需要的數值。這是教師對學生進行科學自然觀和科學態度教育最典型的素材。宜結合學生認識上的錯誤，適時講述怎樣的情境才是科學方法論中提倡的猜想和 想象，哪些做法是先驗論的和先入為主的臆想和猜測。

科學家在豐富的科學研究實踐的基礎上，自覺或不自覺地運用猜測和想象，提出和建立假說，這是科學思維的過程，也是創新的探索過程。但是，這些猜測和想象，以及由此建立的假說必須接受實踐的檢驗，只有在嚴格的科學實驗中證明了假說適用于各種情況，假說才可以上升到理論范疇。由此可見，牛頓等科學家強調的：“沒有大膽的猜測就做不出偉大的發現。”“若無某種大膽放肆的猜測，一般是做不出知識的進展的。”①只宜在科學家重視理論與實踐相結合，堅持實事求是、不唯書、不唯上這樣嚴謹的科學態度的基礎上，才是正確的、可以提倡和仿效的。相反，那種把主觀預測和判斷作為衡量客觀事實正確與否的出發點，讓實驗來符合這些預測和判斷，凡符合主觀設想的現象則保留，不符合的就舍去，如此種種，都是與科學態度背道而馳的，是應當防范的。然而，不尊重科學、違反科學態度的現象在教學中仍時有發生，甚至出現全國競賽參賽選手(這批學生是各省市選派的佼佼者)私下涂改實驗記錄數據的問題，這不能不說是科學態度的培養訓練并未深深在學生心目中扎根造成的苦果。

分析上述問題的根源，從學校教育內部來看，最主要的原因是沒有把培養學生的科學態度這一任務提到應有的高度，加之缺乏培養訓練的具體措施，難以落到實處。

從化學教學的指導思想看，多數學校在教學要求上，往往忽略對學生進行科學態度的訓練，即使明確提出培養學習能力等要求，對科學態度在培養能力中的意義和作用也缺乏細致的研究。

上海市在《當前改進中學化學課堂教學的意見》這一文件②中，曾明確提出過“加強基礎、培養能力、發展智力”的思想，促使化學教學在多方面發生了可喜的變化，教學質量逐步提高。我們認為，上海市概括的編寫教材從指導思想——興趣、知識、能力、 觀點和方法——較準確地揭示了教材的教學功能及教學時應當著重抓住的主要環節，較好地體現了學生學習化學的認識特點。這一指導思想與科學教育的廣域四目的①——態度、過程、知識、技能——是一致的。這里的態度指培養學生學習科學的興趣、好奇心，激發學生的對客觀事物的驚異感、探究的渴望，以及科學態度等積極的反應傾向。

日本學者基于“基礎學力”論的思想②，在理科教學中倡導的基礎學力構成說③——知識、技能、能力、態度依次深入構成四個層次——基本上也是這樣的思路。基礎學力將態度視為最重要、最核心的成分是有道理的。結合科學過程來考察，不論是5階段還是13階段的劃分，無不自始至終貫串著科學態度或科學精神的基本要求，依此來對學生進行培養教育，方有可能切實有效地、讓學生通過感覺器官，進行思維加工，以實現教學過程中的兩個“飛躍”和兩個“轉化”④。這里講到的5階段包括：搜集數據；探尋規律性與提出定律和理論；進行實驗和預見實驗結果；根據新的實驗證據修正或拋棄某一定理；發表研究成果。13步過程是：①觀察，②分類，③數值關系，④測量；⑤空間時間關系，⑥傳達，⑦預見，⑧推論，⑨獲得操作型定義，⑩形成假說，(11)解釋數據，(12)識別和控制變因，(13)實驗。定義，⑩形成假說，(11)解釋數據，(12)

將上述科學過程作適當變動或直接移植到化學教學中，已有不少成功的實例。關鍵的環節是精心設計教材中的化學實驗內容，從學生實際(知識、經驗和能力水平)出發，組織好(始終貫串科學態度和科學方法的培養、訓練)實驗的實施過程。

總而言之，化學實驗的教學功能可以歸結為既相互聯系又可 以適當分割的幾個方面的內容：具有深刻的認識論意義，能深刻影響科學的世界觀和方法論的形成，能有力地培養學生的各種學習能力和良好的學風①。

第二節 化學實驗教學的目的和內容的選擇

一 化學實驗教學的目的

化學實驗教學的目的是受課程類型、學習階段和實驗設備等因素制約的。不同類型的課程、學生的學習年級不同，以及實驗設備齊全與否都會給制訂與實施實驗教學的目的帶來決定性的影響。如果從化學實驗教學的基本要求來考察，國際上被廣泛接受的教學目的是②：

(1)發展觀察、操作和制備技能及使用儀器的技能；

(2)獲得、驗證并擴展化學知識；

(3)通過解釋實驗，啟迪思維；

(4)認識實驗室工作的精確性和局限性；

(5)記錄做得準確，結果表達得清楚；

(6)在進行實驗時發展個人的責任心和可靠性；

(7)通過有效地利用實驗室提供的設備，計劃并進一步進行實驗室工作。

從上述教學目的涵蓋的內容可以得知，化學實驗教學實際上是學生在教師的引導下，搜集信息、利用和加工信息，以及評價信息的過程；是了解觀察和實驗在發展科學理論中的作用，練習著將知識轉化為能力、將書面形式的系統知識轉換成融會貫通的 完全知識系統的過程；也是學用一致統一、養成科學態度和科學方法的過程。這些基本精神，對于各級各類學校的不同類型的化學課程，從教育方向和教學論原則上都是適用的。只是由于學生學習階段不同、課程內容和要求不同，在實施時的教學目標達成度不應該也不可能劃一。即使同為中等教育階段，由于各國的教育任務、國情及教育傳統的差異，在各自的教學大綱(或課程標準)中規定的化學教學目的(包括實驗教學的目的)也不盡相同。譬如，英國普通中等教育證書國家標準化學部分規定①：實驗方面的教學目標：①使學生認識準確的實驗的科學方法的重要意義；②發展學生完成實驗的能力，充分注意安全；③發展學生觀察的能力以及記錄和解釋那些觀察的能力；④發展學生形成假設和設計實驗以驗證這些假設的能力。而日本高級中學教學大綱對普通科中的理科教學目標規定為②：通過觀察、實驗等，在培養探索自然的能力和態度的同時，加深對自然界事物和現象的基本科學概念的理解，養成科學的自然觀。化學的教學目標是：就自然事物、現象中的物質的化學性質，物質的狀態及化學反應，進行觀察、實驗等，使學生理解原理和法則，養成化學的考察能力和態度。

我國國家教委制訂的《全日制中學化學教學大綱(修訂本)》沒有對化學實驗教學單獨列述教學目的，而是涵蓋于“使學生比較系統地掌握化學基礎知識和化學基本技能”，及“逐步培養和發展學生的觀察能力、思維能力、實驗能力和自學能力等，重視科學態度和科學方法的教育……”之中，并在“教學中應該注意的幾個問題”的標題下，單獨列述了“加強實驗教學”的意義、作用及對演示實驗與學生實驗的基本要求。

國外倡導的重視“過程目的”的教學思想和策略，通過化學實驗教學得以自然地落實和體現。

這里講的過程是指學生的智力探究過程，包括獲得知識和運用知識的過程，依據科學的觀察、思考并得出結論的過程，按一定的準則對作出的結論進行評價的過程，以及試探著去組織、設計并實施科學探究，獲得新的洞察力的過程。

從心理學的角度來分析，包括①激勵過程，即動機作用過程；②認識過程；③控制過程；④情感過程①。顯然，基于這些觀念而展開的化學教學活動——實驗教學則是其最具典型性的范例，已遠非通常(或傳統)教學強調“內容目的”所能涵蓋。關于這方面的新鮮經驗，還需要努力積累和挖掘。

二 化學實驗教學內容的選擇

實驗內容和實驗設備同屬于實驗教學系統的實體因素。在化學教學系統中，師生雙方的認知、情感和動作技能等領域的交互作用，無不以實驗內容為基礎，并以實驗設備為載體而和諧展開，并得以深入發展。這是實施實驗教學目的，尤其是實施過程目的的基礎環節。可以說，以實驗內容為基礎展開的化學教學活動，是最為活躍，也是師生的情感最為亢奮的序列。

教學實踐證明，實驗內容的精選與合理組合是提高化學教學質量和水平的核心環節，而實驗內容的合理組合(構成實驗教學優化的必需條件)必須以精選實驗內容為前提。

精選實驗內容的方法論原則主要是，遵循教學的目的對化學實驗的科學內容進行改造，刪繁就簡達到簡約化。具體地講，可以歸納為以下幾條②：

(1)應有利于培養和發展學生的實驗操作技能，無助于培養操作技能的不選；

(2)應有助于促進學生對化學事實和化學原理的理解、掌握，無助于理解事實和原理的不選；

(3)應有助于學生得出明確的結果并作出科學結論，無助于此的不選；

(4)便于學生安全操作，利于養成科學方法，無助于達成這些要求的不選；

(5)在規定的時間內學生能夠完成，時間太長的不選。

選擇演示實驗時，根據化學教學的目的及教師演示操作的特點，宜遵循以下原則：

(1)必須及時和適當；

(2)應有充分準備并預演過；

(3)必須簡明和采用大型儀器；

(4)必須簡捷而不雜亂；

(5)必須直接而生動；

(6)必須有鼓動性，能打動學生。

在第8屆國際化學教育會議上，有的專家列舉出良好的演示實驗必須具備諸多條件，從一定意義講，這些條件也是選擇演示實驗內容應予以參照的原則。這些條件①是：

(1)勿需太多的時間準備，且以后容易組裝；

(2)化學反應的速度適中；

(3)沒有危險；

(4)應當有理論依據；

(5)應當有趣；

(6)應當是廉價的。

三 化學實驗的內容和基本環節

化學實驗的內容可以從不同的尺度進行界定。譬如，從學科分類來劃分，可分為無機化學實驗與有機化學實驗等；還可以按內容的質和量的關系，劃分為定性實驗與定量實驗等等。從中等教育的實際來看，依據實驗在教學中的作用與教學特點，可以將 化學實驗內容劃分為以下幾類①：

(1)化學實驗基本操作；

(2)物質的性質和制備實驗；

(3)論證基本概念和原理的實驗；

(4)結合生產和生活實際的實驗；

(5)讓學生進行獨立設計的實驗。

化學實驗基本操作是各類實驗的基礎。基本操作的規范、程序和方法，應由易到難、由簡及繁地貫串于各類具體實驗的過程中，或單獨編制以演練單項基本操作為重點的實驗內容。例如，粗鹽的提純、配制一定質量百分比濃度的溶液；或結合物質的性質和制備實驗，具體運用某項基本操作，達到熟練基本操作、解決某些化學實際問題的目的。無論是哪種情況，都要堅持實施基本操作的規范化。因為這一系列的規定和標準是保證實驗安全與獲得準確實驗結果所必需的基準，不可違反。

物質的性質和制備實驗在各類實驗中占有重要地位。學生學習物質及其變化、物質的制備和應用，以及有關化學反應的規律性等知識，都直接或間接以物質的性質和制備實驗為基礎，以實現認識的由表及里、由感性到理性的深化。同時，還對學生使用儀器的技能、實驗操作技能以及繪制儀器裝置圖的技能、觀察和記錄實驗現象的技能等，提供一個練習運用、不斷強化的機會。這樣的練習運用，對于化學實驗基本操作是一種有效的正遷移，可以切合實際地排除學生錯誤操作的干擾。例如，用試管作反應器進行加熱操作，除了練習運用試劑的取用、試管夾的使用及酒精燈的使用等基本操作外，還結合具體物質的性質、反應物的類型以及反應條件等，分別采用不同的操作方法和態勢，這就有利于糾正學生習慣于用自己熟悉的某種操作定勢去應付不同的實驗要求這類偏向。

論證基本概念和原理的實驗的首要任務是為學生形成基本概念和理解化學原理提供生動可信的直觀。隨后，在這一情境中， 教師方有可能引導學生順利地進行抽象概括，實現認識上的飛躍。這類實驗的選擇要突出典型性，簡明易行，不可失之蕪雜。任何節外生枝之舉都會分散學生的注意，阻抑科學概念的形成。這類實驗有益于培養學生運用所學的基礎知識，練習著去分析、闡述實驗現象的本質，并進行理論概括，把握具有普遍意義的規律性知識。

結合生產和生活實際的實驗是直接聯系社會現實的一類實驗。這類實驗的首要任務應當是揭示有關生產和生活中典型實際的化學反應原理，而不宜去追求其中的技術細節。

讓學生進行獨立設計的實驗是一類帶有研究性的實驗，它的主要目的是提高、發展學生的認識和實驗操作能力。這類實驗應盡可能選擇那些既能讓學生靈活運用基礎知識和基本技能，又能讓他們發揮主動性和創造性的實驗主題。

不言而喻，上述各類實驗內容構成化學實驗內容的體系。從教學認識論來考察，前三類實驗是學生實驗或演示實驗的主干，是為學生學習化學科學基礎知識及形成實驗技能打基礎的；后二類實驗是前三類實驗的運用、提高，也是學生運用所學的基礎知識和基本技能，探討或解決化學實際問題的實踐活動。

總之，無論是哪類實驗，在納入課程中時或在教學過程中實施時，均應從體現教學目的、充分發揮實驗教學的功能著眼，切實抓好實驗活動的基本環節的落實。這些基本環節主要是：

(1)讓學生學會識別并掌握常用儀器和試劑的名稱、性能及用法；

(2)懂得常用實驗裝置、實驗條件與有關反應原理的關系；

(3)學會實驗的一般操作程序、操作要領和操作規范；

(4)學會觀察和記錄實驗現象、繪制裝置圖，能夠從實際出發，分析綜合，抽象概括，得出結論。