高中化学创新性实验教学案例分析.docx
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高中化学创新性实验教学案例分析
高中化学创新性实验教学案例分析
中文摘要
高中阶段是培养学生创新素养的“关键期”。
上海市面对中学生科学素养较
好但创造力欠佳,高中教学在培养学生创造力方面欠缺的状况,启动了“创新素
养培养项目”。
该项目立足于探索一条有利于培养学生创新精神和实践能力的新
路。
化学是一门以实验为基础的学科,实验对于培养学生的创新能力和实践能力
无疑是十分有利的。
但普遍来讲,目前上海地区甚至全国范围内,高中化学实验
教学尚缺乏这样的教学功能。
参加“创新项目”的学校是怎样改革化学实验教学以适应创新教育的要求
呢?
笔者根据在上海市某实验性示范性中学X中的实习过程中,通过对该中学
创新班的化学实验课进行的调查、访谈和上课经历,完成了该篇关于X中化学
创新性实验教学案例分析的论文。
希望对一线的化学教师和相关教育工作者有所
帮助和启示。
本文首先通过文献综述的方法阐述了目前创新教育的现状和上海地区中学
生科学素养和创造力现状;然后对创新教育理论基础作了简要的介绍;关于
化学
创新性实验课的调查、访谈及具体教学案例的分析中可以看出,该中学开展
的化
学创新实验课设置合理,教学策略得当;在对高一高二年级学生化学实验兴
趣的
问卷调查中,及实验能力的比较中可以看出,相比于传统教学,创新性实验教
学
取得了较好的效果。
关键字:
高中化学化学实验创新性化学实验教学案例
Abstract
Theeducationinhighschoolisa"criticalperiod"forstudents’innovative
literacy.Shanghaistartedthe"innovationliteracytrainingproject",sincemiddle
schoolstudentsaregoodatscienceliteracybutpoorincreative.Theteachinginhigh
schoolexperimentalcanbegoodforthetrainingofcreativity.Theprojectisbasedon
advancetotrainstudentstoexplorecreativespiritandpractical
abilityChemistryisalab-basedsubjectExperimentisundoubtedlyverybeneficial
forstudents’innovationandpracticalability.Butgenerallyspeaking,theteachinginhighschoolchemistryislackofthefunctioninShanghairegion,andeventhe
nationallevelHowdoesthemembersofthe“InnovationProject”adapttotherequirementsofthe
innovativeeducation?
AuthorcompletedtheinnovativepapersonXschoolaboutteachingcasestudyofthechemicalexperiment,basedonXschool’sinnovative
chemistryexperiment,throughsurveysandpractice.Hopeithassomehelpand
inspirationforchemistryteachersandrelatededucatorsFirstly,thepaperdescribedthecurrentstatusofinternationalinnovative
education,scienceliteracyandcreativityofstudentsinShanghai;thenitintroducestheinnovativeeducationaltheorybriefly;ThesurveyofXSchoolanditsteachingof
Chemistryshowsthattheschoolhasthecreativeeducation"soil";Throughthe
surveys,interviewsandteachingpracticesofchemistryinnovativeexperiments,it
canbeseenthatthechemistrycurriculumofXschoolisreasonable,
andtheteaching
strategiesareappropriate;Thesurveyofchemicalinterestin
learningintheschool
showsthatthechemicalinnovativeexperimentismoreeffective
comparedto
traditionalexperimentteachinghighschoolchemistry,chemical
experiment,innovativechemistry
Keywords:
experiment,teachingcase目录
第一部分绪论1
1.1研究背景.1
1.2问题的提出..3
1.3相关概念界定.4
第二部分创新性教学理论.7
第三部分X中学化学创新实验课调查9
3.1创新班化学学科课时安排统计9
3.2创新班化学实验课整合.10
3.3创新实验课教材/学习资料来源..10
第四章X中学创新实验案例分析11
4.1学生研究性课题.11
4.2X中学创新班化学实验“微型课程”案例分析.13
4.3创新实验课/导师制实验课.27
第五章创新素养培养初见成效28
5.1化学创新实验教学在学生学习兴趣方面效果显著..285.2化学创新性实验教学促进学生实验能力的提高30第六章结论与反思..30
6.1结论30
6.2几点思考.31
6.3几点教学感想..32
参考文献:
.34
附录:
36
附录1:
学生正交试验表36
附录2:
高一高二年级问卷调查40
后记.41
第一部分绪论
1.1研究背景
1.1.1国际创新教育的现状
迈阿密大学孔子学院院长,旅美教育家黄全愈指出,创造性不能像训练技能那样训练出来,但不恰当的教育足以把学生的创造性扼杀在萌芽当中。
1965
年
的诺贝尔奖得主,日本物理学家朝永振一郎也指出,人类在精神和思想上的
好奇
心是与生俱来的,好奇心是科学研究十分重要的基础。
努力把学生的好奇心
引导
到有意义的、高层次上来,是科学教育和创新教育的基本教育思路。
因此,就创新教育而言,教育的核心作用在于引导。
具体的,一方面培养学
生形成迅速、流畅的思维;另一方面可以通过一些技法训练,培养学生思维的变
化性和创造性。
目前,各国已经比较普遍地开设了一些基于培养学生创造思维的训练课。
比
较有代表性的,如法国的TPIE培训课程、美国的创新思维和合作学习训练课程
等等。
总体来看,这些课程大都侧重于培养学生多渠道地获取信息和综合运用所
学知识的能力。
此外,这些课程不仅在于培养学生的创造力,还强调自主反省的
和批判性的科学探索精神,多学科知识综合运用的能力,及在活动中进行合作性
学习。
1.1.2我国学生创新性不足
PISAProgramforInternationalStudentAssessment是国际权威性的学生评价
项目。
其评价目标不仅仅在于学生掌握了多少学科知识,重在考察学生在实际生
活中创造性地运用所学知识和技能的能力。
换句话说,PISA关注学生运用科学
知识和技能处理现实生活中碰到问题的能力。
上海地区中学生于2009年首次参与这项评估。
据PISA在2010年末公布的
评估结果显示,上海地区在参加评估的65个国家和地区中独占鳌头?
?
学生阅
读素养、科学素养和数学素养三项评价均排名第一。
为此,美国教育部官员马
克?
施耐德说:
“这是我们第一次获得有关中国中学生学习成效的国际性比对数
据,它反驳了中国学生只会死记硬背的普遍看法。
评估结果显示,大部分中学生
能用自己已有的知识作出推断,并能在新情况下创造性地运用所学知识。
”1“为什么我们中国上海15岁的孩子已经是世界第一,却始终培养不出杰出
的人才呢?
”PISA的数据在某种程度上反应出一些问题。
如在关于科学素养和
阅读素养的6个等级水平中,上海学生所占的比例反而比有些国家要低。
此外,
上海学生在学习策略运用的测试中,“概括”、“理解和记忆”策略的得分低于
世界平均值?
?
这说明学生不善于主动和自主学习。
而这些方面在高端学生的培
养中恰恰十分重要。
在林宗德先生的研究中,也明显表明,我国学生在创造力不佳。
此外,教育进展国际评估组织于2001年对21个国家进行的调查也表明:
中
国孩子的计算能力是世界上最强的,但创造力排名倒数第5。
中小学生认为自己
有想象力和好奇心的也只占4.7%,而希望培养想象力和创造力的学生比例也只
有14.9%。
这与我国从幼儿教育到高等教育的整个教育体系中往往重视知识的传
授却忽视创新教育不无关系。
也解释了为什么我国学生在校的考试成绩往往不比
1
美国学生差,但毕业以后,除少数人外,多数人的创新能力反而不如美国人。
1.1.3上海课程标准重视创新教育
上海现行的中学化学课程标准定位于培养学生基础学力、学生个性发展和形
成正确的物质观等。
该标准特别强调对学生科学素养、创新精神及实践能力的培
养。
在课程目标体系中,构建了“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价
值观”相融合的课程目标体系。
这与国际科学素养促进中心主任、美国学者米勒
J.Miller教授提出的科学素养概念和模型是一致的。
强调对学生进行科学方法
的培养:
“让学生学习用化学语言描述物质的组成、结构、性质和变化,学习
收
集信息、应用实验和观察手段进行探索与验证。
学习质疑、预测、设计、反思、
验证,以及科学概括、推理、类比、归纳和演绎等科学方法,获得科学过程的体
验。
通过对化学问题的科学探究活动,帮助中学生了解科学、科学过程以及科学、
技术与社会的联系,学习应用化学知识和方法解决实际问题,提高科学技术素养;
同时让中学生了解化学在提高人类生活质量、保证人类生存安全与促进社会发展
2
方面的作用。
”
课程设置上,在必修加选修的基础上,设立基础型课程、拓展型课程和研究
型课程。
在研究型课程的设置中,创新教育得到集中体现?
?
“是学生运用研究
性学习方式,发现、提出、探究和解决问题的课程;旨在培养学生的创新精神、
1林宗德.培养和造就高素质的创新性人才[J].北京师范大学学报社会科学版.19991:
5/
2上海市中学化学课程标准2研究与实践能力、合作与发展意识。
研究型课程[?
]是进入基础型课程并选择其
中的课题开展的研究性学习活动;研究型课程[?
]从学生的兴趣、生活经验
或学
3
科出发,采用研究性学习方式完成项目设计和课题研究”。
1.1.4上海市启动“创新素养培养项目”
上海市在2008年率先在上海中学开展“创新素养培养”项目试验。
2009年,
该项目的试验基地新增华东师范大学第二附属中学、复旦大学附属中学和上海交
通大学附属中学这三所上海甚至全国著名的高级中学。
并于2010年将参加“创
新素养培养项目”试验基地的高级中学增至29所。
目前,该项目的申报和批准实施单位暂时限定在上海市实验性示范性高中和
区县牵头的校际联合体。
申报该项目的学校自愿报名,之后经过专家评审,市教
委正式批准。
参与的试点学校围绕“实验项目”制定详细的课程计划（须经市教
委备案）。
在课程设计上,可突破上海市二期课改高中课程方案的课程安排要求,
但要求不可以随意增加学生的学业负担。
学校的课程计划中要求除国家规定的课
程外,还要有与“实验项目”目标相匹配的课程设置及说明（如目标、模块、课
时、学习经历、评价方式及结果等）。
在课程数量上要求与国家课程比例达
到1:
1。
在课程的实施方式上可突破高中现有的封闭状态,引进高校、科研机构的学
4
者专家开设课程,也可由学校教师自行开设。
参加“实验项目”的学生在校学习期间需有多种学习经历。
除一般情况下的
高中学科学习经历外,还应包括参与课题研究或创意项目开发的经历、体验社会
实践的经历、到相关高校和科研机构甚至国内外有关学校访学的经历等。
学校除
通过《上海市学生成长记录册》记录学生的成长和发展情况外,还对学生在创新
素养方面有专门的跟踪性记录,并保持与任课教师、学生及学生家长的即时沟通。
1.2问题的提出
化学实验课是化学学科学习和教学中极其重要的有机组成部分,是一门集动
手、思维和整体设计为一体的并可以培养学生创造性、实践能力和科学素养的有
效教学手段。
化学实验根据其实验内容的不同可划分为:
1基本操作实验;2元
素及化合物性质及制备实验;3揭示基本概念和原理的实验;4联系生产、生活
实践的实验;5独立设计实验。
3上海市中学化学课程标准4上海市教育委员会关于开展“上海市普通高中学生创新素养培育实验项目”的通知3在目前的高中化学实验教学当中,化学实验仍主要集中在基本操作、元素及
化合物性质及其制备实验,其次是揭示基本概念和原理实质的实验。
联系生产生
活的实验和独立设计实验不多。
现在教育研究中一再强调的探究性实验也多集中
在前两类实验当中。
而实际上,对于一些化学中的研究课题,学生独立设计和完
成实验对于学生的探究能力、创新能力的培养是十分有利的。
这种教学形式对于
培养“高端学生”也是十分必要的。
以上海地区为例,虽然在化学实验课的设置
上有研究型课程,但其具体的实施情况是要打上大大的问号的。
特别是一些普通
高中,在过分追求升学的现实条件下,有多少研究型实验课是真正实施了,实施
的质量如何还需要进行进一步的调查。
在上海市“创新素养培养项目”实施已有一段时间之后,在化学实验的教学
方面是否有了很大的改变呢?
这些实验性示范性高级中学,学校师资和学生素质
较好,开展的一些研究性、创新性实验课程也取得了较好的成效。
特别是最近几
年不乏这样的教学案例。
如上海市南洋模范中学的化学创新实验课、华东师范大
学第二附属中学中的校本课程。
但实验的具体实施过程,各个学校又各具特色。
其他学校的情况如何呢?
本文根据作者在这样的一所高级中学?
?
X中学的实
习过程中了解到的一些情况,在调查研究和实际操作的基础上对上海市创新性实
验课程的进行案例分析。
希望为以后更好地开展创新性实验教学提供一些实践依
据和给相关的化学教育工作者能带来一些启示。
1.3相关概念界定
1.3.1科学素养
国际上普遍将科学素养ScientificLiteracy概括为三个组成部分,即对于科学
知识达到基本的了解程度;对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度;对于
科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度。
1.3.2创新教育
创新教育就是以培养人的创新精神和创新能力为基本价值取向的教育。
其核
心在于如何培养学生的创新意识、创新精神和创新能力的问题。
联合国教科文组织在1998年10月5日至9日在巴黎总部举行的主题为“21
世纪的高等教育:
展望与行动”的大会上提出了新的创新教育方法?
?
关于批判
性思维和创造力的培养。
41.3.3化学创新实验课
进过二期课改,上海地区的化学课程有较大变动,如教材、结构、内容、
教学评价等方面都做出了较大的变革。
在课程设置方面,根据课程的深度的不同
设置了基础型课程、拓展型课程分?
、?
、?
级和研究型课程。
化学基础
型课程和拓展型课程?
、?
包含化学学科所有核心的知识和概念,全体学生
都需要学习,也即为必修课,其他部分为选修课。
依据这样的划分标准,化学实
验可分为教师演示实验、基础型实验、拓展型实验必须+选修、及研究型实验主
要为校本课程。
本文中涉及到的X中学为上海市研究性教育基地,学校将创新实验班的部分
拓展课和研究型课程进行整合和校本化。
这部分实验课称为创新性实验。
目的在
于通过探究性教学和创新性教学,发挥学生的自主意识,培养学生的创新能力。
1.3.4关于化学实验能力
化学实验教学是化学学科教学中的重要的组成部分。
化学实验为化学教师开
展教学的话语权提供有力佐证,也为学生展示综合素质提供了平台。
新课标中的
化学实验能力不简单等同于化学的操作技能,化学实验能力的构成要素大致包括
以下三个方面:
化学实验思维能力、化学实验行为能力和化学实验设计能力。
1化学实验思维能力
我国学者董奇在其理论中将人的思维结构划分为五个结构系统:
目标系统、
材料系统、操作系统、产品系统、监控系统。
其中监控系统,也称为元认知处于
核心的支配性地位。
元认知对其他4个系统起到控制和协调的作用。
这种控制和
协调的功能主要表现为定向、控制、检查、调节等。
元认知与思维品质在实质上
是一个事物的两个方面,都是构成完整思维结构的重要组成部分。
其中,思维品
质指向表层结构,而元认知指向深层结构。
创造性思维是一种特殊的思维形式,也称创造性问题解决。
即通过思维不仅
要揭示客观事物发展的本质和内在联系,而且要在此基础上,产生新颖、独特和
具有一定社会价值的思维成果。
因此,创造性思维既具有一般思维的特点,而又
不同于一般思维。
就创造性思维而言,敏锐的观察力是基础。
创新思维有独立性、
独创性、灵活性、批判性、变通性等主要特征。
在化学实验中的思维能力即使通过化学实验教学培养学生优秀的思维品质,
5和引导学生具有一定的创造性思维。
2化学实验行为能力
实验操作是化学实验的基础,属于基本技能BasicSkins。
有不同的分类方
法。
如,实验操作能力可以包括识别、正确选择化学实验仪器和化学试剂的能力,
实验技能物质的检验、分离、提纯等属于此种能力,选择、组织及顺利完成实
验的能力等等。
根据层次高低又可分为模仿操作、意识操作、成型操作与创新操
作四种。
此外,化学实验行为能力也可划分为实验活动过程技能和实验综合技能。
过程技能包括科学观察和记录的能力、科学地选择并采用合适的实验方法、控制
变量、分类、测量、交流与合作、正确处理数据和表达实验结果、如实地书写实
验报告,评价实验方法和设计方案的能力等等。
综合技能则包括预测、推理、下
操作性定义、形成假设、查阅有关化学文献资料的能力、选择和明确课题、
提出
问题的能力、综合设计和评价实验方案能力等更高层次的实验能力。
3实验设计能力
实验设计能力是化学实验能力的重要组成部分。
并且反映出学生智力水平的
高低。
具体表现在,对实验仪器和药品选择的合理程度,对化学原理和实验原理
的理解和掌握程度,对具体实验步骤制定的合理程度,对可能出现的问题能否即
5
时预测等等。
设计并独立完成化学实验,不仅能熟练和巩固操作技能,更重要的是能排除
一般学生在实验操作和结论得出过程中的局限性,从而最大限度地发挥实验教学
对学生观察能力、分析能力和解决问题能力的培养。
因此培养化学实验能力,必
须重视学生实验设计的能力。
1.3.5实验探究
科学探究本身也是一种学习方式,亦被称为发现式学习。
它强调学生体验科
学探究活动,理解科学探究过程,学习科学探究方法,并形成初步的科学探究能
力。
具体而言,科学探究就是提出假设,然后用实验、调查和文献等方法对假设
进行证明的过程。
实验探究是化学教学中最主要的科学探究形式,此外还包括讨
论探究和调查探究等。
在我国的新课标中将科学探究能力分解为8个基本的要素:
提出问题、猜想
5
韩树义.中学化学实验设计能力的培养[J].新课程?
教研版,2008.6:
536或假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交
流。
其中,提出假设和实验是核心。
实验代表了探究者的科学方法水平。
探究者
的科学方法水平越高,探究能力越强,对应所设计的实验也就越准确,越科学。
新课标的课程理念中,第五条中特别强调:
“通过以化学实验为主的多种探
究活动,使学生体验科学研究的过程,激发学生学习化学的兴趣,强化科学探究
的意识,促进学习方法的转变,培养学生的创新精神和实践能力”。
总之,在化学学科中,化学实验探究是最重要的探究方式。
也是培养学生科
学素养必要途径。
第二部分创新性教学理论
关于创新的概念最早出现在经济领域中。
1912年,美籍经济学家熊彼在其
发表的《经济发展理论》一书中最早提出“创新”的概念。
他认为的“创新”是
6
指在经济生活中引入新的思想、方法,以实现生产要素的新组合。
早期,关于创造的理论研究主要集中在美国。
1916年,美国实用主义教育
家杜威JohnDewey,1859?
1952率先在教育界提出了关于培养创造性人才的学
说。
之后,1938年,美国亚历克斯?
奥斯本AlexFaickneyOsborn,1888.5.24?
1966.5.4创立创造学,提出世界上第一种创造技法?
?
智力激励法,也称“头脑
风暴法”。
1941年,他发表的《思考的方法》是世界上第一部系统研究创造性思
维的专著。
创造学成为一门学科。
20世纪50年代以后,美国著名心理学家吉尔
福//.lford首先制定了创造力的量表,并将创造力的概念引入科学研究领域,
7
并在其研究中首次提出和使用“创造性人格”的概念。
1960年美国教育学家特
8
尔曼又对创造力和智力之间的关系进行了一些探讨和研究。
此外,前苏联也是创新教育研究圣地。
心理学家和教学论专家赞科夫对创新
教育的发展作出了非常卓越的贡献。
他通过长达20年的教育实验研究,使创新
教育趋向系统化。
提出教育应发展学生三个方面的能力:
观察能力、思维能
力和
实际操作能力。
基本确定了创新教育的核心内容。
教育理论家和教育实践家苏霍
姆林斯基提出,“把培养学生的智力作为目标、把知识传授作为手段、把充实学
生的精神生活作为特殊任务”。
并要求把三者有机的协调和结合起来。
6唐海波等.浅谈美国高校的创新教育[J].创新与创业教育,20104:
85-877邹枝玲等.创造性人格的研究模式及其问题[J].北京工业大学学报社会科学版,2003,62:
93
8
郑长龙.化学实验教
升级会员 