試論高師化學教育專業學生探究性實驗教學能力的培養
摘要：依據國內化學課程的現狀、國際科學教育和化學課程改革的趨勢，以及基礎教育課程改革的指導思想，中學化學新課程標準明確提出了培養和提高學生科學探究能力的教學目標，要求教師在教學中創設以實驗為主的科學探究活動。探究性實驗教學是研究性學習的重要組成部分，也是化學新課改的重點、難點和熱點之一。為了適應新課標化學探究性實驗教學對中學化學教師的要求，為中學輸送優秀的化學教學人才，高師院校必須加強對在校化學教育專業大學生的探究性實驗教學能力的培養。
1、問題的提出
1.1 何謂探究性實驗教學“探究性實驗”是一種現代教育理念，美國《國家科學教育標準》對學生開展的科學探究給出了詳細界定：“探究是一種多側面的活動，需要開展觀察;需要提出問題;需要查閱書刊及其他信息源，以便弄清楚什么情況已經為人所知;需要設計調研方案;需要根據實驗證據來檢驗已經為人所知的東西;需要運用各種手段來搜集、分析和解讀數據;需要提出答案、解釋和預測;需要把研究結果告之于人。探究需要明確假設，需要運用直覺和邏輯思維，需要考慮可能的其他解釋”? 。我們認為“探究性實驗”就是讓學生通過實驗，學習“提出問題— 研究問題一解決問題”的途徑，去設計實驗過程，觀察實驗現象，分析、歸納并獨立得出實驗結論。所謂探究性實驗教學，就是在教師的引導下，以教材中“活動· 探究”主題規定的實驗為基本內容，引導學生以探究性實驗方法解決問題的教學形式。
1.2 中學化學探究性實驗教學現狀分析
1.2.1 中學化學新課標對探究性實驗教學的要求中學化學新課標、明確規定化學課程以提高學生的科學素養為教學主旨，通過以化學實驗為主的探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究意識，促進學習方式轉變，培養學生的創新精神和實踐能力。在“做科學”的探究實踐中逐步形成終身學習的意識和能力。
新課標為化學教師創造性地進行探究性實驗教學和研究提供了更多機會，同時也在探究性實驗教學能力方面對化學教師提出了更高要求。在探究性實驗教學中，教師必須充分了解并切實把握好實驗的前提、現有的條件、可能的過程與結果、學生的反應與收獲等等，必須準確掌握教師作為引導者的方式方法，恰如其分地促成學生的探究性實驗，并適時給出具有針對性和有效性的評價。從而使學生主動探究的意識與能力，科學思維與方法、科學態度與習慣等都顯著提高。
1.2.2 新課改對中學化學探究性實驗教學的重視新課改對傳統化學實驗教學作出了重要調整，注重把學生置于動態、開放、生動的探究性實驗環境中，使之參與并體驗科學知識的獲得過程，增強對生活和自然界中化學現象的好奇心和探究欲望，有利于學生養成勤于思考、敢于質疑、嚴謹求實、樂于實踐、善于合作、勇于創新的科學品質。在義務教育階段，化學課程內容中單獨設置了“活動與探究建議”，普通高中教育階段，以山東科學技術出版社出版的普通高中課程標準實驗教科書為例，化學 1(必修) 、化學2(必修)1 31共有17個活動探究實驗。通過探究性實驗突出實踐活動，使學生積極主動地獲取化學知識，培養創新精神和實踐能力，進一步強調了實驗在化學學習中的重要地位。
1.2.3 中學化學探究性實驗教學存在的問題顯然，探究性實驗教學可以部分地消除傳統灌輸式實驗教學的諸多弊端，但是，它也對教師的素養及實驗教學能力提出了更高要求，教師對科學本質、教育目標的理解至關重要，教師的素質決定了探究性實驗教學的成敗。相當一部分老師特別是農村中學教師對探究式實驗教學本質缺乏理解，教師在指導學生時，不能與學生思維發展步調和諧同步，無法在最關鍵的時刻抓住實驗的質變點，不能及時抓住學生的最佳教育契機，引領學生走向探究體驗的高潮?。探究式實驗教學依然處在探索階段，教師教學能力必然在這一實踐過程中獲得提升。及時總結經驗教訓，并加強中學教學實踐與師資培養之間的聯系與交流，則是更加有效地實行探究性實驗教學的必由之路。
1.3 高師院校學生實驗教學能力培養的缺失高師院校在化學教育專業的課程設置、實驗教學、中教法教學等方面，與中學新課改并未做到同步調整，大多還局囿于傳統的教學內容與模式，尤其在探究性實驗教學方面，實驗開設數量遠低于中學，相關的思考、研究并不廣泛、深人，教學理念、教學內容、教學方式方法上更新不夠。許多高校使用的《化學教學論實驗》仍然以舊教材的演示實驗作為主要內容，甚至包含已被新教材取締的實驗;中學化學探究與設計實驗研究比例偏少;學生按實驗教材的要求進行實驗驗證，只是被動的接受、檢驗知識，約束了學生的主動性和創造性。這必然導致部分學生創新精神與實踐能力較弱。針對這類缺失，高師院校化學教育專業有必要加強對在校大學生的探究性實驗教學能力的培養和提升。
2、培養高師院校化學教育專業學生探究性實驗教學能力的措施
2.1 在必修課中加強探究性實驗能力的培養高師院校化學教育專業的基礎實驗一般包括驗證型、綜合型、設計型實驗。在基礎實驗中應加強設計型實驗的比例，以培養學生探究問題、解決問題的能力;在專業實驗—— “化學教學論實驗”中，針對化學教育專業學生教學能力培養方面的缺失，改革實驗內容、實驗方法、實驗手段，增加一定數量與中學新課程緊密結合的設計實驗，以提高學生探究性實驗的能力。在加強探究性實驗能力的培養方面，溫州大學結合必修課改革，開設“中學化學實驗探究”必修課，讓學生通過實驗開展項目研究，圍繞“中學化學改進實驗的設計與探究”項目，完成了lO余項課題，培養了學生的創新意識和實驗能力，效果良好 ，值得予以借鑒。“授人以魚不如授人以漁，授人以漁不如授人以欲”，為師之道不在于教給學生多少書本知識，多少解題技巧，而在于喚醒學生內心探究的渴望。只有探究性、創新型教師，才會有探究性、創新型學生。
2.2 在選修課中深化探究性實驗教學能力的培養為了加強對學生探究性實驗教學能力的培養，可以開設與中學化學探究性實驗教學相關的選修課，進一步加強學生探究性實驗教學能力。將教材中“化學實驗”進行一定程度的延伸，使實驗教學內容更加完整;加強化學知識在實際生活、生產中的應用;重視學生應用化學知識解決實際問題的能力;開設與中學化學課外活動相關的選修課，增加趣味性，培養部分基礎薄弱學生學習化學興趣，消除對化學學習的畏懼。學生也可通過課外時間自選課題、自行設計，將試驗過的實驗內容帶人選修課堂進行演示，供大家討論，一起分享。從被動到主動，充分發揮學生的主體作用，提高實踐能力和創新意識。對學生科學方法的形成和實驗技能與科學素養的提高是一種很好的鍛煉。
2.3 多角度多層面提升探究性實驗教學能力
2.3.1 抓住時機，在不同學習環節設置不同學習內容，逐步培養探究性教學能力
(1)大一新生 在完成高中到大學的銜接與過渡中適時增加探究性實驗教學。大學化學實驗教學與中學化學實驗教學相比，無論是教學目標、知識難度、學習方式，還是實驗操作技能、思維能力、創新意識、科學品質等方面都有了質的飛躍。大學教師要了解學生在中學階段的學習過程，增加與中學聯系緊密的探究性實驗(高校稱之為設計性實驗)，幫助大一新生順利完成高中與大學的銜接和過渡。例如：針對課本內容“CuO是堿性氧化物，加熱時易被H 、C、CO、NH3等還原為銅：3CuO+2NH =3Cu+3H 0+N ”，即可要求設計成探究性實驗并驗證。在此基礎上，再設計探究復雜實驗，如堿式碳酸銅的制備，需要學生自行列出儀器、藥品、材料清單，配制反應物溶液，探究反應物的合理比例并確定制備反應的濃度和溫度條件，分析生成物顏色、狀態等，強調實驗過程中的變量控制，除了定性實驗外還要求定量實驗——計算產率。整個實驗過程上升到新的高度，培養了學生獨立設計實驗、科學研究能力，順利完成過渡，有質的飛躍。
(2)教學實習 理論結合實際、學以致用。在大學期間，師范生的學習與實習應有更緊密的結合，讓學生在學習理論的同時，隨時聯系實際教學，不斷練兵，學以致用。要熟悉《普通高等學校招生全國統一考試大綱》對化學實驗與探究能力的要求，熟悉中學化學教材，熟練掌握教科書中的探究性實驗，并反復訓練實驗教學能力。在教育實習期間，教學法實驗室全天開放，有針對性地指導實習生提升探究性實驗教學的能力。
(3)畢業設計 全面提升科研創新能力。畢業設計對于大學生科研創新能力的提高，不可小覷。論文寫作是訓練學生獨立進行科學研究的過程，論文選題、查閱文獻、收集資料、整理資料、利用資料;設計實驗，獨立思考分析問題、解決問題;驗證實驗;得出結論;論文匯報等環節，是訓練學生進行科學研究的基本程序和方法。通過幾個月時間，成百上千次實驗，不斷發現問題與解決問題。實驗能力得到提高，創新能力得到加強，綜合素質得到提升。在畢業設計中，也可以讓學生盡早介人教師的相關科研課題組，延長畢業設計時間，增強科研創新的可能性，也可以注重引導學生關注中學化學探究性實驗教學，對此進行全面深入地研究，深化對中學化學探究性實驗教學的理解與認識。
(4)教學做合一 實現本科生的卓越成長。陶行知認為教學做是一件事，不是三件事。我們要在做上教，在做上學。為了加強探究性實驗教學能力，高師院校可以按照“精英化”和 “個性化”模式，吸引優秀學生積極參與社會服務，承擔中學生奧賽的實驗培訓工作，指導中學生科技創新活動。這些實踐活動，既可以提升學生“我為人人”的社會服務意識，又能讓他們享受到“人人為我”的社會回報，切實提高探究性實驗教學能力。
2.3.2 多途徑進行探究性實驗，練好扎實基本功
(1)開放性實驗 積極開展實驗室開放工作，根據實驗室自身條件設計一定數量、切實可行、具有創新意義的命題實驗項目供學生選擇;學生也可自帶實驗課題，并提出申請，由實驗室安排指導教師，設計好具體的實驗方案，經批準立項后開展實驗。開放實驗納人學生實踐教學環節，鼓勵學生利用課余時間參加實驗室開放活動。甚至可以選拔一些思想覺悟高、能力強的本科生參與開放性實驗室的管理。在開放性實驗過程中學生居于主體地位，教師起輔助作用，指導學生自主學習，全方位進行探究性實驗訓練。我校化學基礎實驗室開放“二氧化碳相對分子質量的測定”、“茶葉中一些元素的分離與鑒定”等實驗讓學生體驗科學研究的過程，了解科學研究的方法;“納米氧化鋅的制備與研究”讓學生體會典型綠色化工工藝;“淮北地區生活用水水質分析”讓學生從化學的角度，就生活飲用水與健康方面開展一些基礎性研究。
(2)開展項目研究鼓勵學生通過探究性實驗開展項目研究，培養創新意識和實踐能力。我校化學材料與科學學院開展“不同環境室內空氣中甲醛的測定”項目研究，提高人們環境保護和自身健康保護的意識。
(3)開設課外實驗學生通過課外時間自選探究性實驗課題、自行設計與試驗，其課外實驗內容可以在討論課上演示。
(4)開展創新實驗競賽 通過豐富多彩的創新實驗競賽、科技活動實驗和科技創新展示會等形式，充分調動學生進行探究性實驗教學的積極性，提高學生的創新力和創造力。我國是果蔬生產大國，我校化學與材料科學學院學生針對我國果蔬每年腐爛損失率高達25% ～30%的現狀，開展“殼聚糖及其衍生物涂膜對果蔬的保鮮性能研究”，通過制備不同的殼聚糖生物保鮮膜，并將其應用于果蔬的保鮮中，達到創新訓練的目的。
3、加強化學教育專業學生探究性實驗教學能力培養的意義與作用
3.1 培養優秀的中學化學教師高等師范院校是培養高素質中學教師的主渠道。而依據新課改，有針對性地加強高師院校化學教育專業學生的探究性實驗教學能力的培養，必然有助于他們掌握新的教育理念，形成新的人才觀、質量觀、課程觀，處理好傳授知識與培養能力的關系，積極有效地引導學生獨立自主地質疑、調查、探究，主動而富有個性地學習。而在教學過程中，他們也能夠更好地與學生積極互動、共同發展，真正成長為優秀的中學化學教師。
3.2 促成高師學生創新精神、實踐能力的提升教育部“新世紀教改工程”明確指出，教育要注重學生綜合素質提高，培養學生的創新意識和實踐能力。在高師化學教育專業中，實驗課占有非常重要的地位，有的課程實驗學時占總學時的60%一70% L S J。 探究性實驗把教師的講授轉化成了精心引導，把學生的被動接受轉化成主動地探究，把學生的學習過程轉化成發現認識過程，促進了學生的動腦思維、動口表達、動手實驗、動眼觀察u6 J，達到對理論知識的深人理解、認識和融會貫通。促成高師學生創新精神、實踐能力的提升。
3.3 有效解決中學化學探究性實驗教學的問題創新型人才的培養，依賴于高質量的基礎教育;高質量的基礎教育重點在素質教育的實施;實施素質教育，關鍵在于教師的素質。“師范院校和其他承擔基礎教育師資培養和培訓任務的高等學校和培訓機構應根據基礎教育課程改革的目標與內容，調整培養目標、專業設置、課程結構，改革教學方法” J。現在的大學生是新課程標準的受益者，他們在實踐中學習，在學習中實踐。他們作為學生改變了學習方式，將來作為教師也會改變教學方式，并在教與學的過程中不斷進步。重視對高師院校化學教育專業學生的探究性實驗教學能力的培養，必然重視技能與能力的培養、方法的訓練、情感與態度的養成教育等。擁有新的教學理念和教學能力的創新型化學教師隊伍的建立，正有賴于此。也只有加強創新型教師的培養，才能有效解決中學化學探究性實驗教學中面臨的諸多問題。
4、結束語
針對當前中學化學探究性實驗教學的實際情況，高師院校有必要著力培養化學專業大學生的探究性實驗教學能力，思考實驗教學中出現的問題，提出切實有效的解決措施，多角度多層面促成他們探究性實驗教學能力的養成，并由此進一步培養其創新精神與創造能力，讓這些未來的化學教師，服務教育，服務社會，保證基礎化學教育的優質高效發展，同時收獲創新、創造帶來的豐美人生。
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