高中化学演示实验改进和创新的设计研究.docx
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高中化学演示实验改进和创新的设计研究
《高中化学实验改进与创新的研究》结题报告
课题负责人：
叶建军
一、课题研究背景
1、国内外改进创新实验研究现状
化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验是化学教学的最基本特征。
实验教学是对学生进行科学知识、科学方法、科学能力、科学思想和科学品质教育的最生动、最活跃的教学形式。
高中化学实验正朝着探究型、生活化、微型化的方向发展。
在实验微型化发展领域，美国、联邦德国等国家已逐步在中学化学实验中审定和推广了微型化学实验仪器。
因此，它是国内外近20年进展较快的一种新的化学实验形式，体现了化学实验微型化的趋势。
我国是从80年代未90年代初开始研究，进行了十年，召开了全国研讨会三次，形成了一系列研究成果。
我国《普通高中化学课程标准（实验）》指出探究活动应作为学生学习化学的重要方式，这就要求化学实验设计在体现化学知识与技能目标的同时，更要突出过程与方法、情感态度与价值观的目标取向，突出探究性实验内容的编排和注重过程的科学化设计。
目前我国中学化学实验研究活动虽然较受重视也较普遍，但仍存在很多问题。
如化学实验如何更好地实施素质教育，如何设计和开展研究型课程中的实验教学活动，如何在实验教学中实施科学方法、科学态度的教育，怎样使化学实验更好地培养学生的创新意识和创新能力，怎样通过化学实验提高学生认识生活、认识世界的能力等等。
这些课题的研究在目前我国新课改的大趋势下应该显得更重要一些。
2、新课程背景下的化学实验改革
就中学化学实验教学而言，要在教学活动中实施素质教育、培养学生的创造能力,应该首先改变旧的教学观念。
这就应该在课程、教材、教法、研究等方方面面都作周密的思考，敢于对课堂内外的实验教学作大胆的改革和创新。
化学实验教学应走素质教育之路，通过实验教学培养学生的创造力，动手能力，培养学生的科学思维、科学态度。
通过课堂实验的改进，培养学生的创新能力、探索能力。
通过借鉴同行们的实验改进，表明作为中学化学教师，要坚定改革的决心，而对中学化学实验教学而言只有经过广泛而具体的教学改革，才能使我们的化学实验教学更好、更切实际地实施素质教育，才能使化学实验活动能朝着更有利于培养学生创造能力和创新精神的方面发展。
3、我校在化学实验教学中存在的问题与困惑
一直以来，我校的高中化学课堂演示实验教学缺少连续的系统的研究与整理。
教师们由于时间与精力有限，往往把演示实验教学作为课堂教学的一部分进行临时处理，只是在备课中遇到了需要进行的实验才去了解、查询与研究，教学结束后，也无暇对本次实验的效果、优劣进行思考与评估，更不可能将每次的实验方案、实验情况进行收集、整理，也很少谈及系统的改进与创新。
这也是我国很多地方现行高中化学教材演示实验的教学现状。
基于此，本课题――《高中化学演示实验改进与创新的研究》作为一个校级重点课题，其研究的主要内容如下：
（1）对人教社高中化学必修和选修第I册至第III册教材中各演示实验的试剂研究、仪器研究、操作方案进行改进与创新研究。
（2）对人教社高中化学必修和选修第I册至第III册教材中各演示实验的试剂研究、仪器研究、操作方案进行补充研究。
（3）对人教社高中化学必修和选修第I册至第III册教材中各演示实验在教学中的应用进行研究。
通过以上方面的研究与整理希望能为我校化学实验教学提供系统的参考与服务，提高我校的实验教学水平，提升我校的化学教学质量。
二、课题研究的目的和意义
1、课题研究目的：
（1）通过对高中化学实验材料的系统化研究、编排与整理，得到高中化学教材演示实验的改进与创新校本教材汇编，改变我校化学组实验教学零乱、无序的现状，更新教学观念，改进化学实验教学现状，提升化学教学质量。
（2）在研究与改进的过程中与教学实践相结合，撰写有价值的课堂教学课例与实验教学论文，更好地适应新课程，增强学生对化学学科的学习兴趣，增强学生的探究意识，培养学生的创新精神和创新能力。
（3）推广微型化学实验，使实验趣味化，科学化与简约化，并注重化学实验与其他学科实验的关联。
2、课题研究的意义：
（1）通过该课题的研究能够丰富教学理论中的创新实验教学理论，大胆地开创化学实验教学的新局面。
拓宽教师的教学思路和学生的学习思路。
（2）通过微型化、生活化和探究化的实验改进的研究与整理，将研究成果应用于教学实践，有助于激发学生学习化学的兴趣，创设生动活泼的教学情景，帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，训练学生的科学方法，培养学生的科学态度和价值观。
化学教育真正有形象、有特色、有效果、有魅力。
（3）在实践该研究的过程中，教师的教学水平与实验能力与意识得到提高，学生的综合素质得到发展。
（4）为推动本校及本地区开展创新实验系统化教学提供借鉴。
三、课题研究的理论基础
1、化学学科的特点及《化学新课程标准》。
在课程总目标中提出：
学习科学探究方法，发展学生自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用化学知识和科学方法解决一些问题。
化学演示实验改进与创新更激发学生学习化学的兴趣，创设生动活泼的教学情景，培养学生的科学态度和价值观。
2、情感教学心理学。
本课题利用了情感教学心理学中的乐学原理，通过设计改进创新微型化、生活化、探究化的实验引发学生的学习兴趣，激发其潜能。
在了解学生心理特点和心理发展规律的基础上进行教学。
将情感教学心理学运用于化学教学之中，可以达到完善教学目标、增强教学效果、提高化学教学的质量。
四、课题研究的主要内容（核心概念的界定、研究的主要内容、研究的创新点）：
1、核心概念的界定
系统的编排与整理演示实验的改进与创新研究是一个新的尝试，本课题的研究中的“高中”界定为高中三个年级现行新教材中的演示实验。
不包括教材后面的学生实验部分。
对改进与创新界定为：
现行大部分实验方法案总体趋于合理，可根据我校高中实验教学的具体情况及时代的发展进行微型化改进，生活化改进，探究型改进，根据教材教学的需要进行创新实验研究。
2、课题研究的主要内容
（1）高中化学教材演示实验的分类研究：
通过查阅、收集、整理相关的资料，找出本课题的重点研究方向。
对一些重点教学演示实验进行探究化实验改进研究，微型化改进研究或生活实验改进研究。
（2）高中化学教材演示实验的改进与创新设计研究：
完善现行高中化学教材中有不足之处的实验仪器、方案及方法；补充现行高中化学教材中没有的重要实验仪器、方案及方法；对3-5个重要演示实验仪器、方案及方法进行改进创新。
（3）高中化学演示实验的改进与创新的应用研究：
研究在高中阶段如何将实验探究过程与教学实践结合起来，如何将研究的成果更好地应用于以后的化学教学，为学校的化学教学服务。
（4）高中化学演示实验改进与创新的方式与方法研究：
研究如何利用教师资源与学生资源，在教学过程中更好地开展研究工作，以何种方式进行实验的创新与改进。
3、研究的创新点
（1）将实验的改进生活化、探究化和微型化三者相结合。
（2）将教材实验创新与改进实践化、系统化整理与编排，形成学校完善的实验教学体系。
五、课题研究的过程及主要成果
1、2006年7月－2007年2月：
准备工作－高中化学教材演示实验的分类研究
（1）制定详细的课题研究和实施计划。
我们对课题进行了细致的前期准备工作。
根据高中化学的教学特点按高一、高二、高三将整个课题组下设三个研究小组，实行组长负责制，集体制定了详细的课题研究计划和实施方案，严格地按照课题的计划进行了课题的分工合作与研究，定期集中讨论研究进展及出现的问题，这些为我们按部就班，有条不紊地研究奠定了很好的基础。
（2）查阅文献资料，收集高中化学教材中演示实验创新与改进的仪器、方法与方案。
通过上网及查找资料等方式收集本校教师自己在平时教学中改进的教学实验，本市及全国典型的改进及创新实验，做成高中教学实验分册，整理并分类分章编排。
将改进与整理过的材料编排成册，形成校本实验研究的初步框架共三个分册。
2、2007.3－2008.9 高中各年级分组研究。
课题小组与实际结合，与时代同步，研究扎实而有成效。
各小组课题研究结合教学实际开展实验教学研究活动，活动的形式有教学实验的改进创新比赛，上有关实验探究的研究课、示范课，撰写实验研究的教学案例与论文等。
成果显著。
（1）第一小组将本课题的研究与市级子课题相结合，利用实验在教学中的重要作用，突出实验的开放性和有效性教学，既为学生参与实验的改进与创新提供了很好的机会与平台，同时为实验教学理论研究提供了丰富的素材。
如张丽苹老师在高一氯气的实验教学中选定“氯水的成份探究改进实验”进行实验方案的改进与创新，并成功地上了一节开放式引导探究实验的区级研究课，受到全区高一教师的高度评价。
同时张老师将课题实验研究与课堂教学开放性与实效性结合起来，完成了实验教学案例，并发表文章《加强实验教学，提高学生能力》，获市级优秀论文二等奖。
课题组成员万菱老师结合课题与教学实际上了一节培养学生发散能力的校级研究课，撰写论文《实验教学中的发散探究》获北京市三等奖。
万菱、康玉苹老师的改进与创新实验方案如《喷泉实验的改进》、《氨气与氯化氢反应的改进》等分别获区级二、三等奖。
本人结合高一教材中二氧化硫的性质教学的实际，与学生共同探究分析实验改进的方法与思路，与黄金柱、张丽苹老师制作的《多用途微型气体实验装置》获顺义区一等奖、北京市二等奖。
（2）第二小组将本课题的研究与新教材相结合，挖掘实验探究功能，将演示实验与学生探究实验相衔接。
从不同角度发挥了学生的主动性和能动性，让学生在主动设计与探究中完成多种实验的改进与创新。
既很好地完成了教学，又对实验进行了最好的最大范围的研究。
本人在苯酚的教学中，结合课题研究设计并上了一节《苯酚的性质探究》的市级视导课，获市教研员好评，同步的教学设计在北京市教学设计评比中获三等奖。
撰写的课题相关论文《高中化学教学中渗透创新实验教学的思考与实践》等分别获市级优秀论文一等奖。
（3）第三小组将课题研究与高考复习相结合，挖掘学生设计综合实验的能力。
在此期间各小组定期组织成员进行课题研究进展碰头讨论课题研究中的困难和问题，汇总课题研究的资料与材料。
每个月全组在化学实验室进行课题分析会，交流题课的心得、统一课题的进度。
三个小组各显其能，发挥组内特点，依托不同的教学实际，广泛地具体地开展研究，均取得了意想不到的好效果，在组间交流与勾通中，课题组成员均感到受益非浅，收获颇多。
如刘立光老师在铁的实验复习中针对复习的开放性和有效性上了一节校级研究课，完成了并撰写教学案例《氢氧化亚铁的制备设计》在北京市教学案例评比中获一等奖。
3、2008.9－2009.3：
高中化学教材演示实验的改进与创新的应用研究。
研究成果：
《高中化学教材演示实验创新与改进》校本教材。
第一小组：
收集编排改进、创新的高一部分实验研究方案60多个共19页。
高二小组：
收集编排改进、创新的高二部分实验研究方案90多个共45页。
第三小组：
收集编排课外与趣味化学实验60个及课外实验大全35个共58页。
4、2009年4月到2009年7月：
后期工作
完成学生的小组活动实践成果展示。
包括教具展示，实验创新，教学设计，教学论文，各种教学实践课例等成果评价、汇总。
（1）本课题研究成果其形式有教具2件，实验改进与创新7件，教学设计与教学案例6篇，获奖论文4篇，实验创新比赛2次，文献综述1篇，调研报告1篇，校本实验汇编3件，优质课4节。
成果名称
作者姓名
成果形式
发表、获奖情况
多用途微型气体实验装置
王坤圣
张丽苹
黄金柱
实验教具
北京市二等奖
顺义区一等奖
多功能气体洗涤及收集装置
黄金柱
马振国
刘立光
实验教具
顺义区三等奖
NH3与HCl的反应
徐朋园
实验改进与创新
第三届顺牛杯实验技术创新大赛二等奖
渗析
康玉平
实验改进与创新
第三届顺牛杯实验技术创新大赛二等奖
钠与水反应
谭德山
实验改进与创新
第三届顺牛杯实验技术创新大赛三等奖
NO2与水反应产物的检验-
李晓芳
实验改进与创新
未发表
二氧化氮与水反应
徐朋园
实验改进与创新
未发表
微型实验
黄金柱
万 菱
实验改进与创新
北京市三等奖
浅谈钠的燃烧实验的改进
孔令玲
实验改进与创新
未发表
“开放式引导探究”实验课的实施与思考
张丽苹
教学案例
北京市二等奖
硫酸铜的教学案例
张丽苹
教学案例
顺义教育发表
《苯酚》的教学设计
王坤圣
教学案例
北京市三等奖
氢氧化亚铁的实验教学设计
刘立光
教学案例
北京市一等奖
互溶有机物的提纯与分离
颜士芬
教学设计
未发表
铁盐与亚铁盐实验探究改进
徐朋园
教学设计
北京市三等奖
实验中的发散探究
万菱
论文
北京市三等奖
高中化学教学中实施创新教育的思考与实践
王坤圣
论文
北京市一等奖
“用实验突破习题教学难点，提升学生能力”的思考与实践
张丽苹
论文
顺义区优秀论文二等奖
高中新课程化学实验教学之谈
李桂琴
论文
未发表
顺义区化学实验技能与创新大赛
黄金柱
实验创新技能大赛
顺义区一等奖
北京市二等奖
高一化学演示实验汇编校本教材
王坤圣等汇编
校本实验改进汇编
未发表
高二化学演示实验汇编校本教材
王坤圣等汇编
校本实验改进汇编
未发表
课外与趣味实验汇编教材
王坤圣等汇编
校本实验改进汇编
未发表
氯水的主要成分
张丽苹
优质课
北京市教研部分视导好评
苯酚的性质探究
王坤圣
优质课
北京市教研部分视导好评
氢氧化亚铁的制备设计
刘立光
优质课
市校级研究课
金属的性质
徐朋园
优质课
顺义区评优课一等奖
中学化学实验研究
王坤圣
文献综述
顺义区科研课题三等奖
校级课题阶段研究报告
王坤圣
调研报告
顺义区三等奖
（2）研究成果评价
研究内容无论在范围上还是在深度上都取得了一定的成绩。
共获得了各级各类成果28件，获得市区级奖项17项。
除了获奖成果本身外，通过参加课题研究，教师在专业上，教学水平上，精神面貌上发生了很大的变化。
课题研究本身需要课题组查阅相关资料。
查阅的过程使很多教师掌握了获取知识的渠道和方法。
同时使他们理论的专业知识有了很大的进步与提高。
同时了解了以前所不知的实验方法，开阔了教学思路。
实验研究带来的教学效果使他们提高了对课题研究的兴趣。
另外课题组的集中交流讨论也使他们在相互学习中交流了感情，增进了组内的团结。
六、课题研究的效果
三年多来，我们课题组的老师大胆进行课题实验，付出了艰辛的劳动，校级课题的初期计划与目标已基本实现。
主要表现在以下几个方面：
1、课题组教师教育教学观念有了很大的变化，研究实验、研究实验教学的气氛正在逐渐增强。
实验研究的方向正转向以学生为中心的探究型转变，以生活应用为中心的实用性转变，以微型实验 设计为方向的简约性方向转变。
实验研究具有明显的时代性、实效性。
2、积累素材的意识明显增强，老师在课题研究的过程中明显感到实验教学的素材十分欠缺，
严重影响了教学的效率和学生学习的积极性，而这些素材一方面需要老师不断挖掘研究改进，一方面也要查阅、收集整理已有的素材。
3、学生的学习兴趣与能力在老师的教研中得到了提高，通过教学实践，揭示了探究性实验教学对学生能力的发展和教学质量的提高所具有的良好效果，学生学习化学的积极性、兴趣明显提高，师生共同感觉到学生的学习能力得到了一定程度的增强。
4、完善了实验教学资源库，提高实验教学资源利用率。
这将对我校系统实验教学具有实际指导意义，同时也为更进一步的研究创造了十分便利的研究条件。
七、课题研究的反思
虽然在三年多的课题研究中，我们取得了一些成绩，但反思整个研究过程，也存在很多的问题和困惑。
由于我校教师课业授课负担相对较重，教师的研究通常需要挤出更多的休息时间来进行研究，因此对教师的身体与精力是一个很大的挑战。
另外，由于课业负担较大，老师在平时的教学中很少有出去交流的机会。
这些都不利于课题的发展与研究。
在前期的研究工作中，我们发现，我国现行高中化学实验的内容体系已趋于老化，存在的主要问题有以下几点：
体现现代科技发展水平的实验内容太少；联系生产与生活实际的实验内容不多；验证性实验比例过大，探究性实验比例过小；定量化学实验安排甚少；一些对实验室造成严重污染的实验仍然保留；实验内容知识性太强，趣味性不浓。
因此，我们课题组在完成既定课题计划的基础上，在以下方面会作出进一步的研究。
1、实验研究要与新课标教材实验相联系，抓住时代的脉搏。
2、构建高中化学实验内容体系的新思路。
因此，我们在今后的课题研究中将在以下几个方面有所体现：
进一步注重联系生产与生活实际；
引入定量化学实验；继续发展微型化学实验；开发绿色化学实验等。
希望各柆专家能够提出宝贵的意见，以使我们组的课题研究在已有的基础上再上一个新台阶。
参考文献：
[1]刘正贤.《中学化学实验大全》.上海教育出版社.1992,11.
[2]化学实验新法精粹.第五届京津沪川化学实验研讨会秘书处.1994,5.
[3]卢家楣.《情感教学心理学》.上海教育出版社2000年版。
[4]《化学新课程标准》.
[5]《实验教师优秀实验教案选》.
[6]《实验教师优秀实验设计、实验改进选编》.
[7]《实验教师优秀论文选编》.
随着化学新课程的启动和推进，我校作为一所城乡结合部的一所普通完中，在实施化学新课程的过程中，遇到了新的问题和困难。
特别是对于新课程提倡的培养学生的实验创新能力，在学生学和老师教的过程中，困惑很大。
针对此现状，我申请了《新教材体系下高中学生化学实验创新能力的研究》课题。
从立项开始，我认真做好开题工作，整个实验过程中边研究、边修改。
通过一年多的探索与实践，真正做到将化学实验用到教学中，真正使化学实验在提高教育质量上发挥了作用，在校领导的指导下，课题实验进展顺利。
现将课题总结如下：
一、课题研究的背景：
化学实验是化学科学的基础之一。
与其他自然科学相比，化学与实验的联系更为紧密。
化学实验是帮助学生获得化学知识、掌握实验技能，激发学习兴趣、培养实验能力的一种教学手段，化学原理、定律以及规律的发现都与化学实验有关，可以说离开实验就没有这些发现。
高中新大纲对化学实验要求的一个显著特点是由验证性实验向探究性实验转化。
以往的学生实验，除了某些单纯的技能训练性实验外，主要有两大类，一类是验证性实验，即在学过相应的知识之后通过实验进行验证，另一类则是知识的应用，这两类实验的前提都是认为学生已经掌握所涉及的知识，因此实验的目的不是探索新的知识。
这些实验对于培养学生获取新知识的能力，激发他们的创新精神，没有很大的作用。
探索性实验是为弥补这些不足而设立的，只有通过自行设计实验方案、自己猜测实验结果和亲自动手实验探究之后，方能得出结论。
在验证性实验和探索性实验这两种不同的作法中，实验内容可能相似，但是按照两种不同的思路去设计，学生的心理活动不一样，得到的训练也不一样。
后者符合“新大纲”和“新课标”理念的要求。
可事实上农村中学的学生在创新探究能力和动手能力上表现比较差。
因为学生学习时间紧，布置的一些课外小实验或调查学生也没时间去做。
并且我们的学生也不知道去积极动手、观察思考。
很多学生即使对化学感兴趣，又由于高考模式的限制，他们也放弃了对实验的探究。
所以我认为我们应根据生产、生活中有意义的化学问题，激发学生学习化学的兴趣，培养他们的实验探究能力和实验创新能力。
二、课题的研究目的和意义：
（一）课题要解决的问题
1.关于“高中学生探究性实验”方面的研究、开展和实践情况
2.“新课标”和“新大纲”对学生实验探究能力和实验创新能力的要求在我校实施的情况
3.对我校学生探究和创新能力进行测试
（二）课题研究的目的
1．能发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并进行实验探究。
2．能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化。
3．能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理。
4．能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。
5．通过合理运用化学探究性实验教学的指导策略，培养学生自主实验、独立思考的学习习惯。
培养学生的探索精神、创新思维，勇于实践的能力。
从而开发学生潜能，促进学生的主动发展。
6．通过本课题的研究，整合资源把研究过程的各种素材提炼、汇编成册以供大家今后参考
三、课题研究的内容及方法
i.研究的内容
（一）教材实验的探索性改革
1．将部分由老师演示探索过程改为学生分组探究体验
2．将部分课堂演示实验改为学生分组探究实验
3．将部分验证性实验改为学生分组探索实验
（二）课堂外开展化学研究性学习的探索
1．能发现生产、生活中有意义的化学问题，并开展实验方案设计和现场操作大赛。
2．征集“科学小论文”活动
3．通过宣传橱窗，推广创造性成果
（三）开放式实验室管理模式的探索
1．定期开放实验室的必要性
2．开放式管理模式探索
（四）开设《趣味体验化学》选修课
ii．研究的方法：
1．问卷调查法辅以谈话调查
2．实验探究法。
四、课题研究的读书学习计划
课题研究的深入与否、教师个人能力的提升与否都与读书有直接关系。
（一）、课题研究读书学习目标
1.对于由验证性实验向探索性实验转化进行初步了解，掌握第一手资料，把握研究的重心以及研究方法的掌握，轻松驾驭胜利进行研究。
2.养成随时记录的好习惯，提高教育科研水平，重构自身专业知识结构。
3.树立正确的教育观、人生观、价值观和教师职业观，塑造良好的教师形象。
4.丰富人文素养，强化自身修养，使自己的精神世界变得更为丰富多彩，人生更加润泽和丰盈。
（二）、课题研究读书学习具体措施
1.充分利用实验室的实验器具及药品，进行有关的实验研究。
2.充分利用网络，进行网上查阅，了解、把握实验教学的信息和前沿动态。
3.针对自己知识欠缺的弱点，博览群书，不断充实自己。
4.积极参加各级实验探索的交流活动，提高自己运用科学观点看待问题的能力。
5.坚持积极参加各种培训活动，不断提高理论水平，注重在培训中锤炼自己。
6.坚持读书与反思相结合，带着问题读书，寻求解决问题的方法，潜心写好读书心得。
五、课题研究的主要过程
本课题研究的最终目标是转变学生实验学习的方式，促进学生主动发展。
因此，我们将学生活动作为课题研究的主要对象。
（一）准备阶段（2010年3月—2010年4月）
为了了解学生实施探究性实验的基础，在进行课题研究前，笔者对高一、高二、高三一共有176位同学进行了摸底调查。
其中调查部分内容结果如下：
1、调查背景：
高中新大纲对化学实验要求明确提出要由验证性实验向探究性实验转化。
中学的化学教师虽然在努力向这个目标靠近，可实际上效果甚微。
大部分学生在做实验时不认真操作观察，在动手能力和创新探究能力上表现比较差。
对于生产、生活中涉及的化学问题了解不清楚甚至不了解。
2、调查目的:
通过这次调查研究，能找到学生对化学实验不能进行探究与创新的的原因，在以后的教学中改进教学方法，使同学们认识到生产、生活中有意义的化学问题，激发他们学习化学的兴趣，培养他们的实验探究能力和实验创新能力。
3、调查的数据：
高一、高二、高三一共有176位同学，调查表明：
①：
其中78%的同学认为由于实验条件限制很少做分组实验，演示实验也很少做。
②45%的同学认为探究实验需要较长时间但课时紧：
由于只把时间用于读书、做题，很少有时间能去做其他的事。
③55%的同学认为由于高考模式的限制：
高考时对化学实验要求简单，没必要进行实验探究与创
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