時間：2023-05-26 18:03:33
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關鍵詞：化學實驗；教學
1.激發興趣，引起探究的動機和行為
化學實驗最基本的動機在于，培養學生對待化學實驗的興趣、激發他們學習化學的動機.對于學生而言，實驗興趣作為認識興趣的重要表現，指學生對實驗活動所產生的一種認識傾向，在化學教學中，它發揮著強大動機功能.因為，認識興趣可以說是學習動力里最為現實和最為活躍的成分，而化學實驗恰恰可以激發其學生對待化學的濃厚認識興趣.當學生運用自身累積知識、技能、方法來進行創造性實驗活動會產生創造興趣.
2.促進知識理解，培養實驗技能
化學教學就本質而言，是學生通過教師的引導、組織，不斷進行化學知識吸收的過程，所以，也屬于一種從“直觀形象――抽象思維――具體實踐”的一種經歷，該經歷就是人類的認識所具有的一般步驟，所以，為了讓學生可以形成成熟的化學概念，掌握基本的化學原理、規律，教育工作者必然要用實驗來提供給學生一些可以激發探知欲與加深理解的感性學習素材，生動形象的實驗現象、事實就成為一種非常好的選擇，通過直觀實驗，引導學生學會對知識的吸收、分析、處理，加上在實驗過程中不斷進行比較、分析、分類、抽象、綜合、模型化、概括等，形成對化學原理、定律、概念的掌握，使學生完成對化學的本質與規律性認識，學生在實驗中親自動手，也完成了對實驗技能的培養與提升.
二、加強初中化學實驗教學的若干想法
（一）明確課標要求，重視實驗教育功能的發揮
新課標指出，化學課改重點在于，提升學生科學素養，在化學教學中要對學生科學素養進行有意識的培養訓練.在新課標下，化學的實驗性教學會更新原有課程教學模式，也會傳達出新的教學理念： 關注學生的全面發展，重視能力、知識協調發展，倡導“自主――合作――探究”的學習模式，以“化學實驗”為主，進行多種多樣的探究活動，讓學生可以親身體驗科研過程，激發其學習興趣，對科學探究意識加以強化，轉變學習的方式.新形勢下，教師要不斷摒棄陳舊教學觀，在思想認識上不斷進行加強，更深層的對實驗內涵加以挖掘，根據新課程的設計理念，通過實驗教學來提高、發展學生的實驗能力，激發他們的興趣，把學習動機進行充分調動，讓學生能夠主動參與其中，樂于進行探究，勤動手、多交流、善思考.教師不斷提升教學技能，通過對日常教學的實驗教學滲透，產生教學性突破，使實驗教學能完成對學生科學素養的培養目標.
（二）優化細化演示實驗，增強學習有效性
1.準備充分.首先，教師須熟悉教材、實驗內容、實驗步驟；其次，教師要先明確好實驗目的，熟知藥品用量、溶液濃度、反應溫度等實驗要點；演示實驗涉及的所有藥品、儀器要事先列出清單，并在實驗前一一對照清單，確保無遺漏、出錯等現象.其次，總結出最佳方法保證即便是最后排學生均可以對實驗現象做到看得清楚、心中明白.當發現實驗不能移動時，可用多媒體的展臺來進行實物投影；進行試管實驗時，教師可以攜帶試管在教師走動，對于顏色變化實驗，教師可在儀器后面加一個襯托物，以便學生更好觀察產物的顏色.
2.操作規范.在演示實驗中，化學教師的任何舉動均將為學生樹立操作榜樣，因此，教師在實驗操作時要嚴格按照實驗規定來進行，做到有條不紊.確保實驗的演示桌面整潔，避免對學生觀察產生影響.取用試劑的量應適當，這樣實驗效果可以得到保障，且學生節約意識也得到了培養.課堂演示須做到萬無一失，這樣學生經過對實驗現象的觀察才能驗證正確結論.就算實驗失敗了也切忌草草了事，教師這時候可以與學生一起反思，對失敗原因作出分析，然后給出合理解釋.
三、重視科學探究，精心設計探究實驗
在義務教育的階段，化學課的科學探究涉及問題的提出、猜想、假設，制定計劃，具體實驗，收集證據，解釋、結論，表達、交流，反思、評價等要素.只有當學生親自實踐來經歷多種多樣的豐富探究活動，才能實現學習目標，實現對“科學探究內容”的教學.以實驗現象、日常化學知識對學生學習化學的動機進行強化，是提高興趣的重要途徑.提高學習興趣.可以加深學生對化學實驗的參與意識，讓學生按照已有的知識經驗來自主設計實驗、完成實驗、提出改進思路，由學習上的被動者便為主動者.然后在這個基礎之上，設計增加一系列后續實驗，繼續對學生的探究意識進行強化，引導他們思考，結合經驗進行知識總結.該措施讓學生主動參與，動手、動腦相互結合.通過一些家庭實驗讓他們感受到，化學無處不在，這門學科和生產生活緊密聯系，增強他們對自然、社會的關注度.
參考文獻：
[1] 楊廷臣.新課標下初中化學實驗教學方法初探[J].China’s Foreign Trade 2010（14）
[2] 王克禮.新課改理念下的化學實驗教學思考[J].成才之路，2011（18）.
關鍵詞：初中化學；實驗教學；興趣動手；有效性
化學實驗教學的有效性不但可以提高教師的工作效率和教學質量，而且還能激發學生學習化學的興趣，對于培養學生的創新思維和實踐探究有著有積極的作用。但是，由于深受應試教育和傳統教育觀念的影響，有些教師在化學實驗教學的過程中偏離了原有的軌道，墨守成規，思想僵化，從而降低了教學的有效性和學生學習的積極性，對于這樣的情況，教師應該給予重視并積極尋找解決的策略。
一、存在誤區
1.偏重理論教學，輕視實踐過程
受應試教育和傳統教育的影響，當下很多化學實驗教學的教師都是以應付考試為目的，過分注重理論教學，忽略了化學實驗的實踐過程。在教學中，教師只單單地注重培養學生怎么使用化學儀器，怎么進行操作等，忽略了學生的實踐能力和邏輯思維能力，學生的想象力被禁錮在化學實驗室里，扼殺了學生的創造空間。
2.回避難做實驗，抑制想象空間
有些教師由于對實驗儀器和實驗技巧掌握得不夠熟練，在遇到有難度的實驗時就用講解圖示的方法應付課堂實驗，雖然效果不錯，但實際上學生丟失了很多專業知識，教學的效果也大打折扣。同時，教師在教學中對實驗的內容和操作方法步驟進行較多時間的講解，留給學生動手實驗的時間少之又少，抑制了學生動手操作的能力和實驗創造的能力。
3.缺乏認真研究，強迫接受理論
對于那些成功率不高的化學實驗，有些教師不認真研究和反復實驗，就在課堂上去演示和講解，遇到實驗失敗的情況，就找借口搪塞，強迫讓學生接受自己所講的理論，既浪費了時間，又讓學生對所學的知識產生懷疑，同時降低了教師在學生心目中的威信。
4.不愿鉆研改進，操作方法隨便
對于化學實驗課程，教師都以教為主要目的，很少去進行研究和改進，依照教材照搬不誤，如果遇到教材里有復雜的實驗或不好做的實驗，不會進行各方面知識的運用，不懂得掌握化復雜為簡單、化難懂為易懂的方式。還有些教師對實驗的操作過程不規范，演示過程隨便，教學態度不嚴謹，導致教學的有效性降低。
5.實驗儀器落后，不愿更新換代
當前，化學實驗室里的儀器都是從西方遺留下來的“古董”，陳舊而又落后，有些儀器甚至存在著很大的缺點，但是，管理者卻漠不關心、熟視無睹，很少在原理上對其進行改革，遇到儀器不好使用的情況，教師會舍棄儀器實驗轉向講解圖示教學。隨著現代社會的發展，其他學科的實驗儀器會大量涌現出來，唯獨化學實驗儀器不變，落后的實驗儀器是阻礙化學實驗教學有效性的最大障礙，因此，對其改革已經迫在眉睫。
由此可見，要想使化學實驗教學走出誤區，提高其教學的有效性，教師必須以學生為中心，以學生的創造和思維能力為前提，讓學生在化學實驗教學的過程中成為一個積極的參與者和探究者。
二、轉變理念
在實際的實驗教學過程中，教師要拋棄以往舊的教育理念，轉變新思路，才能更好地提高實驗教學的有效性。在素質教育和現代教育的要求下，教師要轉變以下理念：
1.由教導者變引領者
教師要改變過去單純地教學生理論知識的方式，依照新課程理念，注重培養學生的獨立自主性，讓實驗教學成為學生發現問題、質疑問題并解決問題的有效途徑。教師要將學生的全面發展放在首位，由過去的單獨教導者變成現在的積極引領者，讓學生由過去的聽講者變成現在的參與者、創造者。
2.由驗證實驗變探索實驗
在實驗教學過程中，教師要轉變以往的只為驗證教材知識而做的實驗的思想，轉變成讓學生充分發揮思維能力的探索實驗。通過實驗研究，訓練學生科學的、有效的思想方法，更重要的是讓學生在探索實驗中學會創新意識，展示自我學習水平。
3.由封閉實驗變開放實驗
化學實驗有一定的局限性，教材中不可能有非常完美的答案，教師在教學過程中，不要把問題絕對化，要給學生留一些想象的空間，適當進行開放性的實驗對于激發學生的探索精神有一定的推動作用，同時也為學生營造了一個靈活的思維空間模式。
三、應對策略
1.創設問題研究，提高學生興趣
所謂問題研究是指讓學生圍繞不懂的問題展開探索與研究，讓學生在化學實驗教學過程中養成提出問題、動手解答問題以及最終解決問題的習慣。在此過程中，教師要引導學生發現問題。這種策略真正做到了以學生為主體，為提高學生的興趣和積極參與的熱情打下了良好的基礎。
2.培養實踐意識，增強自主能力
化學實驗課要重在培養學生的動手實踐能力，讓學生學會自主學習、自主探究的本領。課堂上，教師盡量用最短的時間簡單地講解實驗的內容和方法，然后，將大部分時間留給學生去探究實驗。在學生實驗中，教師要結幫促進，有教無類，讓學生互相學習，共同提高與進步，提高學生自主參與的意識，掌握科學實驗的方法。
3.做好充足準備，保證教學質量
在化學實驗教學之前，教師要認真地、仔細地做好與實驗相關知識的準備，保證化學實驗在科學理論的指導下進行。同時，要對實驗所要用到的儀器和器材進行充分檢查和維護，避免在實驗教學當中出現差錯。在安全方面，教師要指導和監視學生在實驗時的安全工作。教師只有做好了足夠的準備，化學實驗教學的有效性才會有質的提升。
4.進行學法指導，激化探究火花
所謂學法指導是指教師在教學過程中，讓學生掌握科學知識方法的運用，培養學生愿意學習、樂于學習、善于學習和自主學習的習慣。教師要深入基本知識，提煉方法和思路，轉變學生由理論到實踐的過程。同時，教師要激勵學生在現有的實驗條件下，設計出自己所理解的實驗方法，形成鮮明對比，激發學生的探究火花，發揮教師的指導作用。
5.開展課外實驗，發揮學生潛能
新課程改革下的素質教育要求的是創新性人才，教師要立足學生的喜好，適當的開展豐富多彩的課外活動，提高學生的創新和實踐的意識。活動中，教師要根據學生不同的喜好合理分組，充分發揮每一位學生的潛能，大膽創新，從而提高教學的有效性。
6.重視實驗成果，反思實驗活動
在化學實驗教學完成后，教師要督促學生認真撰寫實驗感想和報告，然后認真審閱和批改。當然，每一次的化學實驗教學并不是都是成功的，如果出現了什么偏差，教師就要積極地引領學生對教學成果進行歸納和反思，學生在做反思歸納實驗的過程中，出現了同樣的錯誤，教師不能對其嚴厲指責或不聞不問，要根據科學的方法分析問題，并幫助學生解決問題，爭取在以后的實驗教學中避免出現同樣錯誤。
事實上，不僅是化學實驗教學要有有效性，其他的教學活動也要有有效性，教學工作的有效性是一個長久的并且永恒的話題，需要教育工作者持之以恒努力。教師在教學過程中要以學生為本，積極調動學生的參與性和自主意識，使學生感受到自己是學習的主人。世間萬物不斷變化，教育方法也要不斷改革和創新，實施有效性教學是新課改下的必然選擇。相信在不久的將來，我們的課堂教學會在新課改的襯托下散發出燦爛的光芒。
參考文獻：
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[3]王國正.初中化學實驗教學有效性的實踐與思考[J].考試周刊，2011（09）.
[4]楊俊年，肖國生，李彥杰，等.生物化學實驗教學模式改革初探[J].安徽農學通報：上半月刊，2012（23）.
關鍵詞：綠色化學；滲透；環境保護
綠色化學的概念最早是美國化學會(ACS)提出[1]，其中的核心技術是利用化學反應原理消除或減輕在工業生產上所造成的污染。現今的綠色化學指的是保護環境的化學技術，在含有化學品的制造中有效的利用材料，消除或減輕過程中產生的廢物和有毒物質，進而避免有毒物質的排放對環境造成危害。
1綠色化學遵循的原則
根據綠色發展的要求，綠色化學遵守的原則主要有：盡量減少或者不使用易發生危險的化學試劑，最優選擇安全、環保的藥品；原材料的使用要達到最優化，利用率盡可能達到100%，盡量減少副產物和廢料的產生；盡可能使用可再生的原材料，做到循環利用，保護環境[2]。
2綠色化學的特點
綠色化學中原材料純天然取材，對人、對自然能做到無危害、無污染；反應條件是在無毒、無害的條件下進行的，會有效減少廢棄物的產生和向環境中排放；原子的利用率達到最大化，盡可能使所有原子都作為原材料被產品所消化吸納，最終實現“零排放”的高效產出；生產出的產品為有利于環境保護和人體健康的環境。
3初中化學教程中滲透綠色化學的必要性
在當代的教育教學中，綠色化學是個重要的概念。中國目前面臨著嚴峻的環保問題，經濟快速發展著隨之而來的就是發展過程中所產生的污染問題。初中階段的化學是初級的化學知識的攝入，在此階段學生會化學處在一個較新鮮、好奇的階段，此時對綠色化學概念的滲透是至關重要的，教師在教學過程中加以引導和教育，會使學生比較容易培養出對綠色化學意識，可以讓他們感受和認識到綠色化學在生活中的重要性與地位，進而可以將化學的理念擴大化。所以綠色化學教育是化學教學中不可或缺的一部分。
4化學教學中滲透綠色化學理念的途徑
(1)樹立綠色化學意識和環保意識人總是在不斷學習中進步與發展，通過從外界感知到的事物來獲得認識和經驗。以講座的形式來傳播綠色化學是很好的途徑，學生接受知識的方式不止是從書本中獲取，更容易接受的方式是別人的講述。教師通過舉辦專題講座，主題可以是“生活垃圾分類”、“白色污染與環保”等等，通過講座可以向學生普及和提升他們對綠色化學的認識，樹立學生的環保意識，引導學生將環保問題加入自己的生活中。
(2)課堂教學內容中滲透綠色化學理念將綠色化學的理念融入教學課程中，是每一位化學教學這必備的技能。譬如在講到空氣中的成分與空氣質量的關系時，就可以讓學生了解到汽車尾氣和工業生產中使用化石燃料排放的煙塵和有害氣體，造成了空氣污染，導致空氣質量的下降。此外可以用圖片或視頻的講解方法講述酸雨的形成過程，酸雨會酸化土壤、腐蝕建筑物、污染水體等等，給人類的生活帶來了嚴重的影響。那么這些問題應該如何解決？工業上應對化石燃料綜合利用，減少污染排放量也充分的利用資源。汽車尾氣所排出的一氧化碳、一氧化氮，可利用汽車安裝的“催化轉化器”將之為二氧化碳和氮氣。通過對這些例子的學習加深學生對空氣污染的認知和了解到環境保護的重要性。
(3)實驗中滲透綠色化學理念在化學實驗課上，利用實驗操作讓學生體驗綠色化學理念。如實驗操作銨鹽受熱分解的過程中，一般采用加熱NH4CI晶體來做實驗，實驗時會分解出HCI和NH3，此實驗冷卻后分解的產物可以重新結合成NH4CI，但是不會百分百的結合，仍有部分NH3會揮發到空氣中，所以應加設一個吸收裝置，將氣體排入水中吸收。有很多實驗產生的氣體可能是有毒氣體，不加處理會直接影響到師生的健康，應用綠色化學的理念就可避免這種現象產生。
(4)在實際生活中滲透綠色化學理念聯系實際生活與教材內容相結合，講述綠色化學的理念。通過例證我國近些年發生的由環境污染所造成的重大污染事件，讓學生了解污染的來源，特別是目前尤為嚴重的白色污染問題。人類快節奏的生活，導致快餐行業的發展，使用一次性的塑料制品用來盛裝食物是一種流行風，但是這些塑料制品被隨意丟棄引起了白色污染問題；更為嚴重的是這些塑料的主要成分聚乙烯是有害物質，將其焚燒處理時會產生大量的黑煙和有害氣體，所以塑料制品不可所以丟棄與焚燒。進一步讓學生思考生活垃圾的處理方法，做到循環利用、保護環境。
(5)課外活動中的綠色化學滲透利用學生的課外活動時間，組織學生開展課外實踐活動。組織學生參見春游活動去環境保護較好的鄉村和有著污染情況的城市(尤其是工業生產較多的城市)進行實地參觀對比，讓學生親身體驗環境污染所帶來的影響，讓學生發表自己的感想與見解，加深他們對環境的保護和環境污染的認識；同時可以組織學生觀看與環境保護有關的電影，以后通過寫觀后感的形式調動學生的環保意識；此外可以以“綠色”開展主題班會，讓學生各抒己見，表達自己的認識。
5結語
環保問題是全球人民共同面臨的問題，其中綠色化學扮演者重要的角色，通過對綠色化學的倡導會減少環境的污染情況。在初中化學教學中滲透綠色化學理念有著引導的作用，不僅讓學生學習化學知識和了解綠色化學的意義，并且是學生樹立正確的綠色化學意識，進一步增強環保意識，同時也是一種有效的培養方式。
參考文獻:
[1]林玲.基于綠色化學視角的初中化學教學優化研究[D].華中師范大學,2015.
化學應該是一門“參與”的學科。在新課程理念中，學生成了教學主體。在課堂教學得到較大幅度改革的今天，作業教學的改革卻相對滯后。化學作業一直以來被視為“課堂教學的延伸和補充”，作業教學不能與課堂教學改革同步進行，成為薄弱環節，影響了整個化學教學質量的提高。
一、問題的提出
1、傳統化學作業存在的問題
（1）作業以教師師統一布置為主，學生選擇很少。
（2）作業布置以書面為主，學生缺少實踐。
2、課題研究的目的和意義：
新的課程理念下，以提高學生的科學素養為主旨，培養學生搜集和處理信息的能力， 獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力。化學教學中的作業，要根據學生的心理特點和具體的教學內容來設計，通過課堂訓練、課外家庭作業、化學小論文等方式，使化學作業形式多樣，生動活潑，激發學生的興趣，使學生樂于并積極主動地去做作業并完成作業。作業的有效與否直接決定新課程目標的實現。作業有效性研究是課程改革的一個重要課題。
二、根據學生的心理特點，大體將化學作業的設計原則分為初中與高中兩個階段來闡述：
（一）初中化學是化學教學的啟蒙階段，重在激發學生學習化學的熱情。作業的有效設計是落實多元化教育目標的有效途徑，應遵循以下原則：
1、正確理解課堂教學和課外初中化學作業的關系；
2、正確把握教師在學生完成作業中的角色和作用；
3、把握不同層面學生的學習情況，布置合適的目標任務；
4、把握新課與復習課、章節復習與綜合復習的關系。
因此，初中化學作業設計不僅要體現分層性、多樣性、趣味性和復習性，立體開發學生思維，提高興趣、培養能力、開拓視野，還應培養學生的自主、合作、探究精神。為更好的發揮化學作業的重要作用，作業的布置可采用多種形式：
1、閱讀型作業---新教材中提供了較多的“閱讀材料”和選學內容，例如：人教版九年級教材中“空氣質量日報、預報”、“綠色化學”、“水資源緊缺指標”、“人造金剛石和金剛石薄膜”等等。
2、記憶型作業---例如：初中元素化合價、元素周期表中的前20號元素、金屬活動性順序表，還有化學基本概念、原理、實驗現象等，檢查這些作業還能培養學生的邏輯思維和語言表達能力及概括問題的能力。
3、實踐型作業---以教材上課后的“活動與研究性學習”為主，可以通過電視、廣播、報刊書籍、網絡收集相關資料。也可以根據當地實際情況，收集實例資料；調查當地河水水質情況、土壤的酸堿度等。在完成這些作業的過程中，培養學生對信息的收集、處理、分析能力；培養學生發現問題，解決問題的能力。
在討論交流中鍛煉學生的合作意識和語言表達能力，同時增強學生的社會責任感和環保意識。
4、探究型作業---以課本中的“家庭小實驗”、“小制作”為主。如人教版九年級化學課本中的“自制簡易凈水器”“制作葉脈書簽”等。學生在完成這些作業時，必會思考制作的原理、所用材料藥品、操作步驟等。既提高了學生的動手操作能力，創新能力，也增強了化學與生活的聯系，從而激發了學生學習化學的
興趣。
5、方案設計型作業---化學是一門以實驗為基礎的學科，化學實驗方案的設計有助于提高學生對方案的宏觀設計能力、嚴密的邏輯思維能力、獲取信息資料的能力，繼而為今后的化學學習打下良好的基礎。因此，在化學教學中應始終重視實驗方案的設計。
（二）、高中化學教學在初中教學的基礎之上，學科難度逐步加深，教學主要目的在于繼續激發學生探究的欲望。通過問卷調查和統計分析，掌握了學生對現行高中化學作業的看法和不同學生對化學作業的要求，據此提出高中化學作業的設計應遵循的原則：
（1）強化化學作業的有效性。
作業有效的特征：目的明確、題量適當、自由靈活、效果優良。
① 目的明確：
每一次有效的作業都應該是目的明確、要求具體。每一次作業能解決一類或兩類問題，掌握解題思路，學會解題方法。有效作業的目的要能促進學生的知識學習和能力發展。
②題量適當：
化學課時是有限的，一份作業是否有效，關鍵是看一次作業能不能解決一個或幾個問題，并且對以后的學習有啟示作用。有效的作業題量必定要適當，能強化學生對知識的充分理解和把握。
（2）提高作業有效的實施原則：
①開放性原則
在作業實施過程中，教師要首先了解研究學生，掌握學生之間的差別，然后分層次進行作業設計和布置，從而使每一個學生都得到發展；作業內容要面向學生生活實際，注重學習內容的延伸的；學生的作業不僅要關注結果，更重要的要關注學生在做作業過程中所產生的豐富多彩的學習體驗和個性化的創造性的表現。
②合作性原則
在作業布置中，要重視學生的相互協作，鼓勵學生開展經常性討論和交流活動，使學生在發表自己的解題思路和方一法、交流作業體驗和感想、傾聽他人經驗的過程中進行客觀的比較和鑒別，從不同的角度改進自己的經驗和認識，豐富自己的解題思路和作業方法。這樣既有利于培養學生交流與合作的能力，也有利于發展學生的評價能力，還有利于培養學生的表達能力。
③漸進性原則
關鍵詞： 初中化學實驗教學 實驗能力 培養方法
化學是一門建立在實驗基礎上的學科，化學實驗直觀具體、形象生動，與生活實際密切相關。奇妙的化學現象會使學生產生豐富的聯想和疑問，成為他們構建新知識的感性材料。學生通過觀察實驗現象產生疑問并進行思考，繼而產生學習欲望，因此化學教學離不開化學實驗，這是廣大化學教師的共識。初中化學實驗是以學生實驗為主，教材中安排了很多學生的探究實驗和家庭小實驗，但在現實中初三的學生面臨升中的壓力，很多學校不得不壓縮實驗課時，將大部分的實驗轉為演示實驗和并進實驗。如此一來，學生的參與度、投入度都大大降低，學生實驗能力的培養更是紙上談兵。而學生的實驗能力是在長期的學習實踐中逐漸形成和發展起來的，為此必須進行大膽的嘗試和探索。因此在這里筆者結合自己的教學經驗，主要針對如何培養學生的實驗能力展開論述。
1.注重目標、學法指導——培養學生實驗能力的基礎
學生的學習過程就是一種運用學習方法達到一定學習目標的活動過程，學生實驗能力、水平較低，實際上是學習目標、方法缺失的一種表現。同時，許多學生雖擁有必要的實驗知識，卻因缺乏明確的學習目標和有效的學習方法，使得知識的應用和問題的解決常常受阻。學習目標、方法是影響學生實驗能力和水平的一個重要因素，因此，在化學實驗教學中注重對學生學習目標、方法的指導，是培養學生實驗能力的基礎。
1.1引導學生明確學習目標，學會制定適宜的學習目標。
傳統的課程觀只重視知識經驗的教學，教學大綱只規定了化學知識的教學目標，對于化學實驗教學的目標往往比較簡單或含糊，表述不嚴格，而且常與化學知識教學目標交織在一起。這使得很多地區和學校的化學實驗教學名存實亡，化學實驗只停留在創設教學情境、突破教學難點等淺層次，難以全面認識和充分發揮化學實驗的教學功能。因此，在實驗教學過程中，我們可以設置具體的學習目標或標準，然后讓學生參照這些目標或標準檢查、批判自己的學習情況和學習表現。這種目標導學的目的就是借助于目標強化的辦法引導學生在明確某一階段學習目標的前提下，積極而主動地學習。學生在明確實驗學習目標后，思考實驗問題，掌握實驗方法，拓展實驗思路，交流實驗內容，總結實驗結果，不斷提高自身實驗能力。
除了引導學生明確實驗學習目標以外，教師也可結合具體的實驗教學內容和學生的學習實際，引導學生自己學會針對所學的實驗內容制定相應的學習目標，并通過強化學生的學習目標意識引導學生學習。剛開始，我們先利用教材中一些簡單、基本的實驗的學習目標作為引導學生學會設置實驗學習目標的范例（詳見表1）。當學生逐漸掌握了自我設置學習目標的技巧時，教師就可以慢慢放手讓學生自行嘗試確立切實可行的實驗學習目標。在此過程中，學生還學會了主動向教師、同學尋求學習幫助，掌握選擇圖書資料、學習用具、互聯網等方法，利用合作小組、討論交流等形式，以優化學習效果。
表1 設置實驗學習目標的范例
1.2引導學生掌握學習方法，學會運用不同的學習方法。
在教學中，有很多教師發現當學生動手做實驗時，常常都是生硬地操作，遇到實驗出現問題很少能主動找出原因所在，甚至有學生只知道“要這樣做”但對于“為什么這樣做的原因”所知甚少。為了提高學生學習化學實驗技能的效率，我們可以嘗試多重聯系的方法，引導學生把實驗操作和實驗原理、實驗裝置有機地結合起來，做到“知其然，又知其所以然”。例如，實驗室用大理石（或石灰石）與稀鹽酸反應制取二氧化碳的實驗，結合實驗原理和實驗裝置向學生提出問題引導他們思考：為什么不用濃鹽酸進行反應？為什么不用碳酸鈉進行反應？為什么不用稀硫酸進行反應？如何給裝置檢驗氣密性？為什么長頸漏斗要液封？為什么錐形瓶中的導氣管應剛露出膠塞為宜？為什么用向上排空氣法收集二氧化碳時伸入集氣瓶中的導管應接近集氣瓶底部？
除了多重聯系策略外，還可以運用圖示法幫助學生掌握化學實驗技能。例如，在學習濃硫酸的稀釋方法后，要求學生對錯誤稀釋的現象及后果作出解釋，當時我發現好些學生即使動手做完了實驗，仍然對實驗的本質難以掌握，知道現象但卻難以分析。這時老師可引導學生動手畫圖分析實驗過程，經過再思考、再理解的過程，用視覺代替記憶幫助思考，能有效地提高學生解決實驗問題的能力。這樣，即使是再復雜一些的物質鑒別、提純分離的實驗學生也能自如地畫出流程圖來解決，便于教師對學生實驗設計中普遍存在的共性問題作出具體指導之余，還可以大大提高實驗的成功率。
2.注重實驗品質——培養學生實驗能力的保證
在實驗教學中，學生實驗品質的培養是重要內容之一，靈活敏銳的觀察力、高度集中的注意力、堅強的意志力不僅是決定實驗成功的關鍵因素，而且是培養學生實驗能力的強有力保證。
2.1重視觀察力、注意力的強化。
觀察是實驗研究的第一步，觀察能力是學生實驗能力的重要組成部分。在實驗教學時，教師要結合具體的教學內容幫助學生掌握一定的學科方法，引導學生迅速地對物質及其變化、儀器裝置等進行全面觀察，并使學生養成良好的觀察品質、注意品質。筆者對教材中一些能較好地培養學生觀察力、注意力的實驗進行了舉例，詳見表2。
表2 培養學生的實驗舉例
教材中很多化學實驗都需要學生進行仔細觀察、思考提煉，但作為教師，我們必須清楚地意識到只有當教學題材加以善用才能使其發揮出最大功效。同樣的，對學生觀察力、注意力的培養并不是信手拈來，而是需要精心設計，逐步實現的。
2.2重視意志力的強化。
意志控制是使學習得以進行下去的力量，對學習有很強的維持作用，是促使學生頑強地克服學習過程中的困難、排除各種干擾，使學習目標得以實現的保障。事實證明，很多學生雖然在學習之初有一定的學習動機，但隨著學習的進行、學習困難的增加，學習動機的推動作用會逐漸減弱，這就需要較強的意志控制堅持進行學習。在實驗教學中，教師要對學生積極鼓勵，不斷強化學生的意志與決心，不但使學生對自己不正確的外部言行進行改善調整，更要正確處理那些妨礙學習活動的情感和行為，形成不畏困難、持之以恒的重要品質。
很多心理實驗都發現，在智力水平相當的情況下，促使個體取得成功的關鍵在于意志力的差別。學生意志控制能力直接決定學習結果，我們應時刻關注學生對學習動機、學習行為的調節，除了要幫助學生解決一些外在的困難，更要幫助學生做好內在強化。在實驗學習過程中，學生難免會因為現實困難、學習干擾等產生厭學甚至放棄的情緒，這時我們要多進行行為激勵或者提醒學生運用意志力克制消極情緒。在化學實驗教學中，結合一定的教學環節對學生意志力進行培養是很必要的，筆者對教材中的一些能較好地培養學生該方面能力的實驗進行了舉例，詳見表3。
表3 培養學生意志力的實驗舉例
在實驗教學時結合具體的教學經歷，幫助學生要了解自己的情感傾向，用理智支配情感，克服消極負面的畏難情緒；逐漸養成嚴謹踏實、樂于并善于合作的科學態度；逐步樹立起科學的物質觀、世界觀、資源觀、可持續發展觀等價值觀；并養成對學習過程、質量與效果都產生積極影響的良好學習習慣。
3.注重教學環節——培養學生實驗能力的途徑
在日常的實驗教學中，教師要注重教學環節的發掘，積極使其成為培養學生實驗能力的有效途徑。利用不同的教學環節對學生進行適當的“培養訓練”，小至實驗中的原理、現象、操作等，大到整個實驗內容的選題、方案設計等，善于找出培養學生實驗能力的生長點。
3.1利用實驗教學中的“異常”進行培養。
面對實驗中的不同現象，要學生透過事物表面的現象，找出反應的本質，教師以此為訓練學生的良機，引導學生將現象與結論的相悖處作為培養實驗能力的生長點。例如，往石灰水中通適量的二氧化碳，石灰水會變渾濁，但為什么通入過量的二氧化碳后，渾濁的石灰水會重新變澄清？用鹽酸與石灰石反應制取二氧化碳時，將生成的氣體通入澄清石灰水中，為什么卻沒有出現渾濁？在檢驗質量守恒定律時，用碳酸鈉粉末與鹽酸在敞口容器中反應的實驗來驗證，發現反應前后質量不相等，為什么？用空氣燃燒鎂條的實驗來驗證，卻發現鎂條燃燒前后的質量不相等，為什么？這些出現在實驗教學中的“異常”就是教學的良好切入點，教師在此時就要鼓勵學生善于捕捉疑點，并大膽論證。
3.2利用常規實驗教學內容進行培養。
教師可以因地制宜地利用教材中的常規實驗教學內容作為培養學生實驗能力的素材。例如，在學習第二單元制取氧氣的課題時，學生了解到過氧化氫溶液常溫下緩慢分解放出氧氣，但不能使帶火星的木條復燃；加入一定量的催化劑能使過氧化氫溶液加速分解。學生親自動手做了這個實驗，在實驗過程中，有些學生發現即使按照實驗步驟往過氧化氫中加入少量的二氧化錳，把帶火星的木條伸進試管后，有時會看到帶火星木條復燃，有時卻只看到木條變得更亮，即沒有復燃。面對這種時而成功、時而失敗的情況，學生并沒有止步于此，為了得到較好的實驗效果，成立了研究小組對過氧化氫制氧氣的實驗進行探究。后來經過一系列的實驗探究，學生從催化劑的使用、過氧化氫溶液常溫下分解放出混合氣體（氧氣和水蒸氣的混合氣體）、過氧化氫溶液的濃度幾個方面進行分析和思考，最終就該實驗提出了較好的實驗方案。
3.3利用家庭小實驗進行培養。
除了上述做法外，還可以把課外的主題實驗設計成探究實驗，讓學生自行設計實驗方案并動手實施。學生學會根據實驗任務的不同，選擇合適的方法完成實驗，學生的實驗能力也會在實施計劃過程中不斷得到鍛煉和提高。例如，教材第六單元有個關于雞蛋殼成分探究的家庭小實驗，教材中的實驗比較簡單：用碎雞蛋殼加醋反應，再用澄清石灰水檢驗生成的氣體是不是二氧化碳，從而初步得出雞蛋殼里含有碳酸根離子（或是碳酸鹽）。我布置學生作為課外實驗自主完成，有學生不但對雞蛋殼的成分進行了探究，還在此基礎上對雞蛋殼中所含有的金屬元素進行了更深入的研究，并提交了《雞蛋殼中金屬的鑒別》的實驗研究報告。在實驗研究報告中，學生談到了選題的初衷，就是因為老師布置的這個家庭小實驗讓他們有了探究物質成分的勇氣和靈感，除了完成簡單的驗證實驗外，還產生了想進一步鑒別雞蛋殼中還含哪些金屬元素的想法。雖然，在實驗過程中因為鈣、鎂離子的互相干擾作出了多次的檢驗探究，就在經歷了多次失敗與嘗試后，最后在老師的鼓勵和指導下，利用實驗室提供的儀器、藥品，犧牲了午休時間、課余時間圓滿地完成了探究之旅。
4.注重反思與評價——培養學生實驗能力的依托
評價是學習過程不可缺少的一部分，《化學課程標準》指出：“評價的主要目的是為了全面了解學生的化學學習歷程，激勵學生的學習和改進教師的教學。”評價不僅是對學習的總結，而且是對學習過程的反思。學生不斷地體驗成長過程中的點點滴滴，通過評價、總結從中發現學習的收獲和不足，也使學生的反思能力得到了提高。在實驗教學過程中，運用反思策略可以提高學生的實驗意識，使學生明白到自己在做什么，做得怎么樣；又可以增強學習的調控性，反思的結果也能夠為后繼學習提供有價值的經驗和直接的指導。
為此，在日常的實驗教學過程中，我會讓學生在每次實驗后都簡單地記錄、總結自己在每個實驗過程中的學習態度、表現、思維及感想等，幫助學生對自己的實驗學習活動進行反思。除此之外，我還設計出符合學生學情的實驗評價表（見表4），讓學生通過填寫實驗評價表對自己或者他人的學習活動進行較全面的總結和評價。
表4 學生實驗評價表
姓名：？搖？搖？搖？搖？搖實驗內容：？搖？搖？搖？搖？搖日期：
綜上所述，以目標、學法指導為基礎，以實驗品質培養為保證，以不同教學環節為有效途徑，以反思和評價為依托，學生有序而學，只要能加以善用，必定能提高學生的實驗能力。
參考文獻：
[1]劉知新.化學教學論[M].北京：高等教育出版社，2004.
化學是一門以實驗為基礎的自然科學。化學實驗是化學學科形成和發展的基礎，它不僅可以幫助我們形成化學概念、理解和鞏固化學知識，而且還可以培養動手、觀察、思維的能力，并獲得化學實驗技能，它有利于激發學生學習化學的興趣、磨煉意志，有利于培養良好的科學態度、作風和習慣，正如當代諾貝爾獎獲得者李政道所說的“實驗無論怎樣強調都不會過分”。近幾年的中考試題加大了對實驗的考查力度，不僅注重實驗的設計、評價，更重視考查同學們的創新意識、實踐能力和解決問題的思維過程。因此，做好化學實驗的復習就顯得十分重要。本文以初中化學中的重要實驗“尾氣處理”為例，以“變易理論”為依托，提出化學實驗復習的設計策略。
一、當前初中化學實驗復習中存在的問題
1. “黑板上講實驗”――羅列知識點，忽視實驗的比較、整理
許多教師在實驗復習時，往往對實驗所涉及的知識點不厭其煩地重復贅述，而不重視對不同類實驗間的比較分析，也不重視對同類實驗間的整理歸納。這樣往往導致學生在復習這些實驗時，只是機械地記憶知識點，而不能對實驗構建完整的體系，使得學生對這些知識片面化、零碎化。
2. “導學案填實驗”――填空式復習，忽視實驗的創新、評價
部分教師在考前的實驗復習中采用填空式的導學案作為練習或者學案。學生對所要復習的實驗內容以填空的形式進行練習，使得實驗復習變得枯燥乏味，學生的學習興趣索然，且以這樣的方式代替復習，并不能達到對實驗真正意義的挖掘，更無從對實驗進行評價和創新，反而造成了學生思維上的僵化。
3. “試卷上練實驗”――講實驗例題，忽視實驗的設計、探究
現在還有很多教師在實驗復習的時候只是拿以往考試中出現的例題，或者書中、實驗冊中出現的實驗題，通過講授的方式進行復習，就例題講解例題，就實驗描述實驗，不對這些實驗的設計意圖、科學探究進行分析討論，更不會對這些實驗用儀器進行操作、驗證。如果不對這些珍貴的實驗教學資源加以二次開發和利用，那就會失去很多對學生有利的學習機會。
二、“變易理論”簡介
1. “變易理論”的基本觀點
“變易理論”是瑞典教育學者馬飛龍和他的同事結合現象圖析學，在二十多年實證研究基礎上提出的一套關于學習的理論。香港學者將“變易理論”框架引入到課堂學習研究中，并在實踐中發揮了廣泛而積極的作用。其基本觀點是：為了認識某個事物，就必須注意到這個事物與其他事物之間的不同。當一個現象或者一個事物的某個屬性保持變化而其他屬性同時保持不變，變化的屬性將被審辯到。
2. “變易理論”的功能
馬飛龍等人認為，變易圖式可以帶出四種功能：對照、類合、區分、融合。對照，是為了獲得對某件事物的經驗必須使用其他事物和它形成對比。通過對照，學生能直觀地意識到事物之間的不同。類合，指的是如果不同的事物或者情況，都出現某種類似或相同的特征（即不變的部分），那么這一特征便會成為所觀察事物的一個具有普遍性的維度，這個具有普遍性維度的概念就會從其他無關的特征中被審辯出來，成為這幾類事物的共同特征。區分，與類合相反，是讓學生關注變的方面，從整體中把握事物的關鍵特征。融合，是指“當學習者需要同時理解事物的幾個關鍵特征時，那么他們就應該同時體驗到這幾個關鍵特征的變化”。通過這個過程，學生能夠意識到“變化”的這幾個方面之間的關系，以及這些方面與作為整體的學習內容之間的關系。
3. “變易理論”運用與科學實驗復習的教學設計建議
（1）找準學生的學習疏漏，完善知識的關鍵屬性
學生在新課學習之后，對一些概念的某些關鍵屬性往往存在一些疏漏，在復習當中，我們的首要任務是要為學生完善這些概念的關鍵屬性，彌補學生概念學習中的疏漏，以完善知識的關鍵屬性，完善對知識的深刻理解。
（2）尋找合適的變易圖式，建構知識的完整體系
通過復習，即使學生已經完善了某個知識的關鍵屬性，在他的認知中對這個知識還是零碎化、片面的，想要形成結構化、系統化的知識體系必須要學習者自行進行辨識，并為他們的辨識建構意義。因此，教師需要幫助學生進一步尋找合適的變易圖式，以幫助學生構建合乎邏輯的、較為完整的知識結構。
（3）注重實驗的類合、區分，透視知識的內在聯系
化學實驗知識是比較分散的，僅僅沿教材復習，盡管也能記住一些實驗知識，但容易遺忘，不能融會貫通，既不能很好地透視知識的內在聯系，又無法為建構整個知識體系起到重要作用。況且，根據變易理論，要想讓學生掌握一個重要概念，僅僅使用歸納性變易圖式是不夠的，還需加入對照性變易圖式，這樣的效果才最佳。嚴謹的類合、區分，能幫助學生有效區分不同實驗間的異同，加強對實驗的理解，同時也培養學生的分析比較能力。
（4）編制恰當的變式應用，促進知識的遷移轉化
知識來源于生活，最終將運用于生活，化學知識與人的衣食住行等各方面都密切相關；而且從近幾年的中考命題可以發現，試卷中純知識性試題減少，應用性試題增多，命題者通過新穎的試題背景，來檢測學生對知識的遷移能力和運用知識解決實際問題的能力，實驗題更是如此。因此，在化學實驗復習中，培養學生舉一反三、靈活運用知識解決實際問題的能力至關重要。那么，如何培養學生的遷移能力呢？教師就應該在實驗中以解決實際問題為背景，對學生進行恰當的變式訓練。
三、教學案例
1. 學習內容確定
教材中對尾氣處理沒有專門的教學要求，只是在個別實驗（如CO還原CuO，HCl氣體的性質等）中涉及到相關內容，但在現實生活中，有關于汽車尾氣處理或者工廠排放的廢氣處理及其引起的大氣污染問題等屢見不鮮，近幾年的中考試題關注到了這類問題，因此有必要對怎樣更好地處理尾氣、廢氣的實驗方法進行一次總結性學習。鑒于學生已經在以往的實驗中學習了各種不同氣體的處理方法，本節課作為一堂復習課，確定了以下兩項關鍵特征：一是不同尾氣處理方法各自不同的圖式、注意事項、使用范圍。二是運用多種方法綜合處理工廠廢氣、汽車尾氣的實驗設計。
【教學目標】
1. 知識與技能
能畫出不同的尾氣處理方法的示意草圖，并能說出不同方法的適用范圍和注意事項。
2. 方法與過程
（1）分析比較不同尾氣處理方法的優缺點，并能對其進行改進設計。
（2）綜合、運用不同的尾氣處理方法模擬設計處理鋼鐵廠廢氣、汽車尾氣。
3. 情感態度與價值觀
認識到大氣污染的危害以及尾氣、廢氣處理對治理大氣污染的重要性。
【教學重點和難點】
教學重點：不同尾氣處理方法的分析。
教學難點：應用尾氣處理的方法設計鋼鐵廠廢氣、汽車尾氣的處理裝置。
【教學過程】
I. 情境激發，引出問題
情境一：柴靜和《穹頂之下》。視頻中，柴靜對這個小女孩的采訪。（如圖）
情境二：2013年5～8月每天杭州的天空照片。據氣象資料統計，2014年，杭州的霧霾天數達154天，2013年更是超過了210天（氣象資料記載是239天）。
那么，穹頂之下，我們到底能做些什么呢？（課前已布置學生了解柴靜的《穹頂之下》以及杭州的霧霾問題，并思考對策。）
（設計意圖：以熱門事件引起學生對學習內容的關注，同時也引起他們對環境問題的關注，并以實事引發學生學習的興趣。
通過杭州一月中每天的天氣狀況照片對照，讓學生更直接地認識到杭州霧霾的嚴重性。杭州是我們生活的城市，認識到身邊的化學問題并為之進行探究可激發學生的學習熱情，也是我們學習化學的最終目的。）
II. 任務活動，解決問題
活動一：回顧已學的處理尾氣的方法，列表進行比較。
吸收法：原理是什么？能用固體來代替水或者溶液嗎？如果說尾氣的溶解度較大，會發生什么情況？如何改進呢？你為什么這么做？（分析不同尾氣吸收裝置圖的工作原理。）
燃燒法：燃燒前加一個吸收裝置多余嗎？有何作用？
收集法：這種方法有什么不足嗎？
（設計意圖：該活動主要讓學生類合區分不同尾氣處理的方法，其變易圖式如下：
學生在類合區分中，對學習內容的主要屬性進行完善，并使之結構化系統化。）
活動二：選擇化工廠尾氣處理裝置
如果給你這些裝置，你會如何來選擇處理裝置？請用連線的方式完成任務二。
（設計意圖：學生在完善了有關尾氣處理的相關知識系統下，應用與實踐來解決實際問題，這樣的設計不僅訓練了學生應用化學知識解決實際問題的能力，同時，也將一些固式化的化學“模型”靈活地加以綜合運用，提高了學生的思維能力。）
III. 自主整理，鞏固小結
對尾氣處理，有何感想？
（設計意圖：通過自主的知識整理、鞏固，對學習內容的各項關鍵特征梳理、內化，再次將知識結構化、系統化。同時培養學生歸納、概括知識的能力。）
四、實踐反思
關鍵詞： 初中化學 實驗教學 實驗品質
發揮教師的主導作用對培養學生的化學實驗品質卓有成效，教師教學理念的轉變是培養學生化學實驗品質的關鍵，認識到育人比教書重要，培養非智力因素比智力因素更重要，教師的新型教學理念一旦形成，在實驗教學設計中就會主動而有意識地采取各種教學手段和方法培養學生的化學實驗品質。
一、對學生實驗興趣的培養
實驗興趣包括：觀察型興趣操作型興趣探究型興趣概括型興趣四個循序漸進的部分，其中前兩種興趣是暫時性興趣，它們屬于興趣的低級階段。第三種興趣是從低級到高級的過渡階段，屬于穩定興趣的低級階段。因此在實驗教學活動中，教師要引導學生把實驗的注意力和興趣，轉移到明確實驗目的、規范實驗操作、全面觀察和準確記錄實驗現象方面。例如在教學《常見的酸及其性質》這節課時，為了體現學生的主體性原則，培養學生的實驗興趣，可以進行如下教學設計。
案例1：認識濃鹽酸和濃硫酸：濃鹽酸和濃硫酸都屬于危險性藥品，在進行性質實驗探究時，教師做演示實驗，實驗前要提示學生使用腐蝕性藥品時，注意安全并采取必要的防護措施。
師：在做實驗時，我怎樣才能防止濃鹽酸或濃硫酸沾到衣物上呢？
生：“穿上防護服”，教師把課前準備好的白色防護服穿上。（因為教師在課堂上很少穿白大褂，所以學生會非常興奮和激動。）
師：將一瓶濃鹽酸小心打開瓶蓋，學生請仔細觀察瓶口，你發現了什么？
生：發現瓶口有白霧產生。
師：瓶口產生白霧的原因是濃鹽酸揮發的氯化氫氣體與空氣中的水蒸氣結合成鹽酸小液滴的緣故。（同學們有沒有辦法讓白霧更明顯，更猛烈一些呢？）
生：我們呼出的氣體中含有大量的水蒸氣，可以嘗試對著試劑瓶的瓶口用力吹氣。
師：這個主意挺好，哪位同學能幫大家完成這個心愿呢？
生：對著瓶口吹氣，產生大量的白霧。（大家興奮不已）
師：這位同學表現得積極、勇敢，希望其余的同學也能踴躍參與，謝謝這位同學的精彩表現。
在講到濃硫酸的脫水性時，同樣可以邀請學生參與教師演示，激發學生學習的興趣和熱情。
師：濃硫酸具有脫水性，能夠把木條、紙張等有機物碳化，將木條沾上濃硫酸，木條立即變成黑色，然后用玻璃棒蘸取濃硫酸滴到白紙上，發現紙張變暗，怎樣提高反應速率呢？
生：用酒精燈提高紙張的溫度。
師：哪位同學能夠勝任這項任務呢？
生：將滴有濃硫酸白紙小心水平放到距酒精燈外焰上方10cm～15cm處，在白紙上面滴有濃硫酸的地方立即變黑，甚至爛掉（學生觀察到上述現象時，感到非常驚訝和不可思議，頓時產生濃厚的實驗興趣。）
二、對學生情感、態度的培養
在中學化學實驗教學中，借助喜聞樂見、趣味橫生的化學實驗活動，逐步培養學生的科學情感和科學態度。例如在《海水制堿》這節課，教師結合實驗講述侯德榜發明聯合制堿法的故事。
案例2：愛國主義情感教育：在學習海水“制堿”這節課時，學生通過學習“氨堿法”的工藝流程，了解到“氨堿法”的許多優點。但是，“氨堿法”存在明顯缺點：回收氨氣時產生的氯化鈣會污染環境。有沒有辦法解決氨堿法的缺點呢？怎樣解決呢？它是由哪個國家的化學家解決的這個難題？投影展示我國化學家侯德榜先生的圖片和生平事跡，然后學生閱讀：1926年，我國化學家侯德榜先生在“氨堿法”的基礎上發明“侯式制堿法”，他曾在美國留學八年，嚴謹治學獲得博士學位，為了振興中國極為落后的化學工業，幾經輾轉回到祖國。在他的帶領下深入研究和革新制堿工藝，實驗做了一遍又一遍，他要求所有的實驗都做到30多遍，這種做法一開始得不到他人理解，認為反復實驗幾十次浪費寶貴時間和精力。事實證明，大部分實驗要經過20多次實驗，其實驗數據才能穩定下來，這樣獲得的數據才是準確和可靠的，侯德榜這種嚴謹的科學態度促進侯式制堿法的成功研制。侯德榜創立世界領先的聯合制堿法（又稱侯氏制堿法），制取堿的純度高達98%以上，為祖國爭得榮譽。學生分組討論，暢談感想，并以《侯德榜感動了我》為題，進行即興發言。通過我國化學家侯德榜先生熱愛祖國、獻身化學科學的故事，培養學生嚴謹的科學態度。
三、對學生意志品質的培養
良好的意志品質具有高度的堅韌性和自覺性。學生擁有良好的意志品質要比天資聰慧更重要，原因是所有的創造發明和成就的取得，都不是一帆風順的，需要歷經千難萬險才能實現。在化學實驗教學中，教師可利用化學實驗的特點，培養學生的意志品質，以下是借助《酸堿中和反應》實驗對學生意志品質培養的嘗試。
案例3酸堿中和反應：中和反應是重要的化學實驗，教師要經常安排學生進行實驗，以提高學生的實驗操作技能和鞏固中和反應的概念。在酸堿中和反應的實驗教學中，為了縮短實驗時間，教師往往把氫氧化鈉溶液的溶質的質量分數配制得很低，而鹽酸溶液的溶質的質量分數配制得很高，當把鹽酸溶液滴入含有酚酞的氫氧化鈉溶液時，僅需要大約三五滴鹽酸溶液，溶液就會由紅色變成無色。這樣，盡管達到實驗的目的，但是由于縮短了實驗時間，因而不利于學生化學實驗品質的培養。
教師應按照實驗要求的濃度，配制鹽酸和氫氧化鈉溶液的溶質的質量分數，然后學生將稀鹽酸溶液逐滴滴入氫氧化鈉溶液中，一定要嚴格按照滴一滴鹽酸，然后攪拌溶液的要求進行規范操作，并注意玻璃棒不要碰到燒杯內壁，學生慢慢操作大約需要加入25至30滴鹽酸時，溶液才會由紅色變成無色，當溶液變成無色，立即停止滴加鹽酸，此時恰好完全反應。在做酸堿中和反應實驗時，學生非常期待實驗現象的發生，長時間反復地滴加和攪拌，能夠磨煉學生的耐性和韌性，將促進學生意志品質的培養。
四、對學生科學創新精神的培養
教師和學生積極地改進和創新實驗，有利于學生科學創新精神的培養。例如凈化天然水的探究實驗，教材中的實驗安排是分步進行的，可以鼓勵學生設計組裝一體裝置，學生興趣會大大提高。在實驗教學中改進實驗裝置或藥品，能夠培養學生的發散思維，從而促進學生創新精神的培養。
案例4測定空氣中氧氣含量實驗的改進：測定空氣中氧氣含量的實驗，在現行教材中利用的藥品是銅粉，以測定空氣中氧氣的含量。這個實驗仍然存在許多問題，如加熱溫度過高，加熱時間過長、推拉活塞的次數較多、活塞的摩擦力較大等影響因素。為解決這個問題，在原有實驗的基礎上設計一套實驗裝置，整套裝置組裝簡單，操作簡便，收集到的實驗數據準確。
（1）取兩支大小相同的具支試管，將其中一支裝滿硫酸銅溶液，塞上橡皮塞，取下橡皮塞把液體倒入量筒內，測得具支試管的體積約為50mL；（2）將足量的白磷放入具支試管中部，塞緊帶氣球的橡皮塞，趕盡氣球內的空氣，連上膠皮管，夾上彈簧夾，膠皮管的另一端放入量筒內，在試管中部用酒精燈加熱，白磷開始燃燒，產生大量白煙；（3）待反應結束稍等片刻。然后用濕毛巾冷卻具支試管，裝置完全冷卻后，量筒內的硫酸銅溶液被吸入具支試管，取出膠皮管，然后讀數，量筒內液體體積約為40mL，顯然液體減少10mL，由此證明空氣體積的1/5是氧氣。
借助量筒量取具支試管內氣體減少的體積，使實驗數據更準確，更具有說服力；白磷的著火點比較低，利用白磷消耗空氣中的氧氣，僅需要在較低的溫度下就能進行，便于實驗操作；用濕毛巾冷卻具支試管，大大縮短操作時間；將硫酸銅溶液注入量筒，不僅有利于觀察實驗，而且能夠吸收白磷蒸氣，有效防止空氣污染。
由此可見，教師借助化學實驗的特點和優勢，培養學生的創新精神，不僅符合我國素質教育的要求，而且是社會賦予教師的神圣職責。在化學實驗教學中，教師要引導學生改進和優化教材中的化學實驗設計或裝置，增強實驗創新意識，增加探究性實驗，更換或替代實驗藥品和器材，注意實驗的環保型和節約型，在沒有經驗的地方積累經驗，在沒有現成答案的地方摸索答案。
參考文獻：
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關鍵詞：翻轉課堂；虛擬實驗室；化學實驗；教學模式；支撐系統；
作者簡介：徐妲，東北師范大學理想信息技術研究院在讀博士，主要研究方向為虛擬仿真實驗室、學習環境設計；；鐘紹春，東北師范大學理想信息技術研究院教授、博士生導師，主要研究方向為信息技術與課程整合、數字化學習環境；；馬相春，東北師范大學理想信息技術研究院在讀博士，主要研究方向為教育軟件、移動學習。
一、引言
翻轉課堂(FlippedClassroom)是近幾年國內外教育者們關注較多的教學模式之一，其基本思路是在信息技術的環境中將傳統“課堂傳授知識，課后完成作業”的教學過程徹底翻轉過來，學生在課前通過觀看教學視頻、查閱資料、與老師同學在線交流等方式進行知識的學習；教師則利用大量課堂時間與學生進行交流、組織和參與小組活動、解答問題、指導學生完成作業等等[1，2]。實踐證明，翻轉課堂在激發學生學習興趣、提高考試成績和提升教師工作滿意度等方面都具有促進作用[3，4]。
化學實驗是中學化學學科的重要教學內容[5]，但在實際教學過程中，由于實驗課時不足、實驗室開放時間有限等教學條件限制，以及受傳統教學觀念的影響，學生動手參與實驗的機會不多，所以，實驗教學效果并不理想。翻轉課堂的教學模式給化學實驗教學提供了一個新的思路：如果學生能夠在課前完成實驗相關知識的學習，就會減少教師實驗課堂講授時間，從而留給學生更多的時間進行化學實驗、參與交流討論和獲得教師的指導，以解決學生動手實驗機會少、實驗時間不足的問題。
翻轉課堂是一個較為理想化的教學模式，在實施過程中存在許多不確定的影響因素。除了教師的教學活動設計外，學生課前自主學習的有效性也是翻轉課堂教學模式能否成功的關鍵，而這一環節恰恰是在教師的視線范圍之外，在教師不在場的情況下學生是否真正參與了學習？學習效果是否有保證？學習過程中遇到問題怎么辦？教師如何掌握學生的學習情況？以上都是翻轉課堂實踐者最為關心的問題。對于化學實驗翻轉課堂來講，不僅要面對上述的問題，還需要考慮如何在課外缺少實驗環境的情況下仍能讓學生有效地學習和掌握實驗操作技能方面知識。本文將在國內外已有翻轉課堂實踐者的經驗基礎上，針對化學實驗課程的特殊性，對化學實驗翻轉課堂教學模式進行研究，設計并實現了相應的化學實驗翻轉課堂支撐系統，并結合具體案例來說明在該支撐系統中，化學實驗翻轉課堂教學模式的實施過程。
二、化學實驗翻轉課堂教學模式設計
(一)翻轉課堂教學模式的關鍵環節
翻轉課堂教學模式翻轉了傳統的教學流程，同時也撼動了傳統課堂中教師的主體地位，形成了真正意義上的“主體—主導相結合”的教學方式，即學生是知識建構的主體、教師是教學活動的主導。翻轉課堂教學模式下學生在課前進行自主學習并不代表教師就放棄了課前環節的控制權，整個教學過程還是在教師的全程設計和操控之下完成的，只是教師的角色和工作重心發生了變化：從原來的知識單向輸出者轉變為知識習得的引導和促進者。翻轉課堂的教學結構如圖1所示。
1.學習資源準備
學習資源就是指教師布置給學生的課前學習資料，學習資料形式可以有很多種，比如，最著名的翻轉課堂實踐者、美國科羅拉多州林地公園高中(WoodlandParkHighSchool)的兩位化學老師喬納森·伯爾曼(JonathanBergman)和亞倫·薩姆斯(AaronSams)采用了一款PPT錄制軟件自己錄制的微視頻，通過網絡傳遞給學生，讓學生回到家里學習；薩爾曼·可汗(SalmanKhan)———可汗學院(KhanAcademy)的創始人，在可汗學院的網站上提供了關于數學、歷史、物理、化學、生物等很多科目的免費教學短片和課后測驗，學生可以登錄到網上進行學習，很多美國學校的教師直接采用可汗學院的視頻作為自己課程計劃的資源[6]；FlippedLearningNetworkNing論壇中的來自美國威明頓的Paula認為，學習資源可以不局限于微視頻，還包括文本材料、音頻、視頻資源等等，讓學生根據自己愛好選擇合適的資源進行學習[7]；美國羅徹斯特的教師HeatherMaltzanMooney則提出，在翻轉課堂中提供難度級別不同的學習資料，以滿足不同水平、不同學習進度學生的學習需求[8]。
考慮到學生在課外的學習時間和精力有限，教師準備的學習資料不宜過多，盡量保證學生自主學習時間應該與以往的作業時間相當，不要給學生過多壓力，尤其是教學視頻，最好是十分鐘左右長度的微視頻。學生課外學習環境比較寬松，注意力很容易分散，為了保證學習的有效性，教師可以選取更為生動、更有吸引力或者任務型較強的學習資料。
2.課前自主學習
課前的自主學習是翻轉課堂的關鍵環節，自主學習的成功與否關系到課堂活動是否能夠順利進行。但是，學生的課前學習活動不能被教師實時掌握，而且遇到的問題也不能及時得到解答，教師和學生之間的交互發生了“斷層”現象。很多翻轉課堂的實踐者已經對這一環節開展了實踐研究，并得到了很多寶貴的經驗。下面列舉一些值得參考的案例：
美國明尼蘇達州斯蒂爾沃特市的石橋小學(StonebridgeElementargSchool)在數學翻轉課堂實踐中，學生在家觀看課程視頻之后，會接受3-5個問題測驗，看他們是否理解了教學內容，并實時獲得測驗結果的反饋，教師則利用Moodle來觀察學生在家的學習情況，了解學生是否參與了學習以及學習的效果。
密歇根州的東大急流城高中(EastGrandRapidsHighSchool)的AP生物學課程教師詹尼斯·霍夫讓學生在家庭作業時間觀看教學視頻，針對視頻進行簡要的總結，然后，進入Google調查表回答上面的問題，她會根據這些來掌握學生們在學習中遇到的問題，并準備材料在上課的時候跟學生們一起討論，或利用課堂時間來完成實驗項目。
美國教師CrystalKirch提出了WSQ(Watch，Summary，Question)方法[9]。Watch代表“看”，指學生在課后觀看教學視頻，并回答教師預留的問題。Summary代表“總結”，學生在看完視頻之后進行總結，教師根據學生總結的內容了解學生的學習情況，如果沒有學會，教師會要求他們再看一遍；課堂上教師會組織學生們對他人的總結進行評價，同時討論自己做錯的東西。CrystalKirch認為，寫總結的目的是：在家想和寫，在學校讀、說和聽。Question代表“提問”，所有學生必須針對所學的內容提一個問題，該問題可以是自己在學習的時候遇到的困惑、關于概念的解釋，或者認為其他同學可能會遇到的問題、老師可能會考的問題等等。CrystalKirch對自己的實踐結果進行調查分析，學生們普遍認為，翻轉課堂很有效，能夠促進他們的學習[10]。
FlippedLearningNetworkNing論壇中的一位美國教師Bryan提出了與WSQ類似的VISA(View，Illustrate，Summary，Ask)方法。其中，View代表觀“看”，學生在觀看完視頻之后需要填寫指導筆記；Illustrate代表“繪制”，讓學生繪制出自己的思考和學習進程；Summary代表“總結”，要求學生對視頻內容進行總結；Ask代表“問”，讓學生針對視頻教學內容提出問題，如果學生認為自己對這個問題有很好的理解，可以寫出自己的答案。如果學生在家里的學習需要家長幫忙，也可以擴展成VISAP方法，其中P(Parent)代表“家長”。
江蘇省蘇州市電化教育館館長金陵提出了“學習任務單”的方法[11]。所謂“學習任務單”，是教師設計的幫助學生在課前明確自主學習的內容、目標和方法，并提供相應的學習資源，以表單為呈現方式的學習路徑文件包。學習任務單的設計包含學習指南、學習任務、問題設計、建構性學習資源、學習測試、學習檔案和學習反思等多項內容，每個學生按照自己的步驟學習，取得自主學習實效，并幫助教師有效地組織起“翻轉課堂”。
3.課堂活動
翻轉課堂教學模式中，課堂活動是一個知識內化的過程。由于知識的習得已經在課前自主學習環節完成了，那么在課堂上，教師則從傳統的講臺上走下來，深入到學生中間，組織學生進行協作探究、小組討論、知識競賽、完成課后作業等活動，并參與到這些活動中來，為學生提供有針對性的指導。
4.反饋與評價
反饋與評價在翻轉課堂的實施過程中是十分必要的，因為它畢竟是一種新的教學模式，對傳統的教學過程是一個挑戰。雖然有很多成功案例說明了翻轉課堂的優勢，但是，不同類型的課具有不同的特點，不同的知識類型用翻轉課堂是否都合適？如何做才能真正發揮它的效用？以上問題還需要在實踐中不斷地總結和摸索。所以，通過反饋和評價，教師們可以掌握到學生是否能夠適應這種教學模式，從中發現問題并不斷調整和修正教學策略。除了通過學生對翻轉課堂進行評價，還建議多個教師可以參與課程互評，相互之間進行經驗的交流，從而提升翻轉課堂的應用效果。
(二)化學實驗翻轉課堂教學模式
化學實驗翻轉課堂教學模式與一般翻轉課堂教學模式基本一致，都經歷課前學習資源準備、學生自主學習、課堂活動、反饋與評價幾個階段。但化學實驗課程的教學內容與普通知識類課程有些不同，它不僅包括定義、概念、原理等基本知識，還包括化學實驗操作知識，實踐性較強，操作類的知識需要通過不斷的練習才能熟練掌握。教師提供的實驗微視頻等資源能夠對學生們進行實驗操作相關的概念、流程、注意事項、操作規范的講解，并且有標準實驗過程示范，但卻無法提供操練環境讓學生進行操作練習。“虛擬實驗室”是指在計算機系統中采用多媒體、仿真和虛擬現實等技術實現的虛擬實驗環境，實驗者可以像在真實的環境中一樣完成各種預定的實驗項目[12]，具有仿真性強、沉浸度高、不受時間空間限制、無需考慮實驗藥品和儀器的消耗等優點，是解決遠程教育中缺乏實驗環境等問題的有力工具。我們可以把虛擬實驗室引入到化學實驗翻轉課堂的教學過程中來，為學生提供一個虛擬的實驗環境，讓學生在課外沒有實驗室的條件下也能進行實驗操作的練習。
結合已有的翻轉課堂以及虛擬實驗室等工具的實踐及研究成果，本文給出了化學實驗翻轉課堂教學模式的設計方案，具體如圖2所示。教師首先根據教學需要，制作化學實驗學習資源包，在課前發放給學生，其中化學資源包中有學生的學習任務單和其他輔助學習資源，此任務單參考了金陵的學習任務單概念，按照教師設計的自主學習流程將資源組織起來，供學生學習使用；學生根據學習資源包中的學習要求和相應學習資源完成一系列學習任務，并與教師和同學進行必要的交流，進行問題討論等等；在實驗課堂上，教師對課堂活動安排進行簡要說明之后，學生進行分組實驗，在實驗過程中，教師觀察學生們的實驗情況、糾正學生的操作錯誤、解答學生的疑問、指導學生完成實驗報告等等，或根據需要組織學生進行問題討論、實驗成果展示等活動；在課程結束以后，教師及時對學生的學習情況進行調查，一方面檢驗學生是否參與了有效的學習，另一方面收集學生對翻轉課堂的體驗和感受，并在教師之間展開探討，對教學過程和成果進行經驗總結，不斷調整翻轉課堂教學的實施方法。
三、化學實驗翻轉課堂支撐系統
化學實驗翻轉課堂的實施過程需要多種工具軟件的配合，比如，錄屏軟件、在線交流工具、文件共享工具、在線測評工具等等，翻轉課堂的有效實施需要大量的準備、計劃和時間。為了減輕教師的工作負擔，也為了能夠給學生提供更好的學習環境，本研究設計了一套支撐系統，為化學實驗翻轉課堂的實施過程提供必要保證。
(一)功能定位
1.提供教學內容和資源
支撐系統需要提供與化學實驗相關的基礎資源，包括實驗儀器、藥品的介紹、實驗操作規則演示視頻、實驗安全知識講解等內容，以及跟具體實驗相關的實驗原理講解、實驗操作演示等工具。
2.提供虛擬實驗環境
提供一個可交互的虛擬實驗環境，學生可以隨時隨地進入到系統中進行虛擬實驗。還能提供在常規實驗條件下難以進行的實驗，比如，進行一些帶有危險性的實驗，觀察微觀世界的物質運動與相互作用等等。
3.提供探究空間
科學探究是一種重要的學習方式[13]，化學實驗探究一般包括提出問題、猜想與假設、設計實驗、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流這八個基本環節[14]。課堂的45分鐘一般很難承載如此多的步驟和內容。支撐系統能夠為學生提供專題探究空間，指導學生進行實驗設計、效果仿真、假設驗證與結果分析，而無需考慮儀器、藥品的損耗。等到學生的虛擬實驗設計完成時，再到真實的實驗課堂中去進行實驗驗證，與老師和同學們交流、分享實驗設計過程和實驗結論。
4.提供監控和指導
對學生的學習過程進行識別和跟蹤，實時掌握學生學習情況，診斷他們在實驗過程中遇到的問題，并提供必要的反饋和指導信息，輔助他們順利完成實驗操作技能的學習與訓練，同時搜集學生在學習過程中的問題及時反饋給教師，使得教師能夠根據學生學習情況動態調整教學策略，保證師生的教學活動是一個有效的“環路”。
5.提供交流空間
交流空間讓學生們通過網絡提出問題，或者針對某個話題進行討論，與自己的同學和教師進行交流。教師則可以在交流空間中參與學生的討論，解答學生的問題，及時地掌握學生的學習情況，并將有針對性的問題提取出來，到實際的課堂中講解，對學生們進行個性化的指導。
(二)化學實驗翻轉課堂支持系統設計
化學實驗翻轉課堂支撐系統不僅僅是為學生提供一個虛擬的實驗環境，更是一個虛擬的學習環境，將物理空間分散的教師和學生維系在一個以計算機網絡為樞紐的虛擬學習空間中，支持學生的自主學習，拓展教師在課外的作用范圍，有效地輔助翻轉課堂的進行。本研究設計的化學實驗翻轉課堂支持系統包括在線課堂、交流空間和自主學習空間三個主要模塊，具體如圖3所示。
1.在線課堂
在線課堂分為教師端和學生端兩個部分。教師端包括制作學習資源包、上傳學習資源包、批改作業和學情監控四個功能模塊。其中學習資源包是教師專門為翻轉課堂的課下學習環節制作的學習資源，包括教師錄制的微視頻，還有一些相關的學習資料、化學虛擬實驗學習系統內部資源鏈接和一些實驗練習作業，供學生學習使用。
學生端包括下載學習資源包和提交作業兩個主要功能。學生通過網絡下載教師上傳的學習資源包，然后進入學習，觀看教師上傳的視頻、課件及其他學習資料，完成教師預留的練習作業并提交。
2.交流空間
交流空間是學生之間，師生之間的交流平臺，其中包括了實驗博客、論壇和即時通訊工具等模塊。實驗博客模塊可以讓學生把自己的實驗成果和感想通過博客的形式記錄下來，記錄自己的學習過程，同時也可以設置共享，把自己的作品、心得或者問題分享出來供大家參考和學習；通過論壇，學生或者教師可以提出一些話題，大家一起進行討論和探究，有利于學生之間、師生之間的溝通；即時通訊工具也是網絡交流的一種載體，與論壇不同的是這是一種實時交流方式，溝通無時間延遲。
3.自主學習空間
自主學習空間是學生進行自主學習的環境，包含以下模塊：
(1)實驗基礎知識。實驗基礎知識部分主要包括實驗儀器、藥品、實驗操作規則以及實驗安全知識的講解和實驗輔助資料。其中實驗儀器、實驗藥品的講解是以資料卡片形式存在的，實驗儀器卡片包括了實驗儀器的可視化模型、儀器功能介紹、使用規則說明、使用方法演示和錯誤的演示等內容。實驗藥品卡片包括了實驗藥品的可視化模型、藥品的性質介紹、藥品的形態變化、存放方式、取用方法、藥品的用途等內容。實驗規則是人們長期從實驗室工作中總結出來的實驗經驗，是保證實驗安全及實驗順利進行的前提。所以本系統添加了實驗規則模塊，讓學生了解進行化學實驗時，必須遵守的實驗規則，輔之以過程動畫演示。進行實驗或者探究活動，安全始終是第一位的，所以，需要讓學生建立安全意識，利用虛擬實驗室中進行實驗沒有危險的特點，講解安全事故的成因及危害。
(2)基本技能訓練。基本實驗操作的掌握是能夠順利進行實驗的保障，新課標中對學生必須掌握的基本操作也提出了明確的要求，所以，該模塊中包含基本操作的介紹，演示和練習。基本操作介紹模塊包括基本實驗操作的步驟和注意事項的說明；基本操作演示對標準的基本操作過程進行模擬，給學生提供良好的示范作用，其中演示包括真人錄像播放和模擬動畫兩種方式，并在演示過程中配有講解過程；實驗操作練習是指提供實驗操作環境，讓學生不斷進行實驗操作練習，以熟練掌握基本實驗操作過程，在練習過程中，系統對學生的操作過程進行監控，并根據需求給予必要的指導。
(3)同步實驗。同步實驗主要是與教材一致的實驗內容，可以根據需要選擇跟自己教學進度相同的教材，進入選擇相應的同步實驗。對于每個實驗，都包含實驗基本情況介紹、實驗原理講解、實驗過程演示和虛擬實驗練習幾個環節。其中實驗原理講解模塊有效結合了圖片、影片、動畫、教學工具軟件等內容以輔助實驗原理講解。實驗演示模塊是標準的實驗操作過程，一般采用真人錄像的形式來讓學生參考該實驗的正確操作流程，并輔之以同步講解，學生能夠對實驗過程播放進行控制，對操作過程復雜的部分可以重復多次播放觀看；為了使用方便，對演示視頻進行標簽化編輯，可以根據需要直接從某個標簽處開始播放，節省了視頻查找時間。
虛擬實驗練習模塊為學生提供虛擬實驗環境，系統能夠對學生實驗過程進行自動跟蹤和記錄，并給出指導信息。該模塊分為四種實驗模式：實驗操作演示模式、帶提示實驗模式、不帶提示實驗模式和測試模式。其中，實驗操作演示模式是指在虛擬實驗環境中的正確操作流程演示，并提供講解信息；帶提示實驗模式是指系統根據實驗步驟，指導學生完成操作過程；不帶提示實驗模式是指學生自己進行實驗操作，系統不按步驟指導學生的實驗操作過程，但是，當用戶出現錯誤操作的時候，系統給予提示和指導信息；測試模式是指學生以模擬測試的形式進行實驗，過程中間系統不給出任何提示和指導，最后完成實驗時，系統對學生的實驗操作過程進行整體評價。
(4)專題探究。系統設置探究專題，每個專題都包括：實驗指導、實驗方案、探究環境和數據分析與總結。實驗指導模塊對探究實驗的內容進行介紹，包括實驗原理、實驗目的和可能用到的化學知識的介紹。實驗方案模塊提供參考實驗方案，包括問題的提出、猜想與假設、參考方案等。探究環境模塊提供了探究實驗所必需的實驗儀器和藥品，讓學生在虛擬實驗環境中進行實驗探究。學生可以選擇按某一方案進行探究，或者選擇自主探究。如果選擇按照某一方案進行探究，則系統按照規定好的操作步驟，提示學生進行下一步操作，直到實驗結束；如果是自主探究，則系統不強制，只是在必要時對學生的誤操作進行提示和指導。表格等數據分析工具是供學生分析和討論時使用的。如果學生是按照系統提供的方案進行的自主探究，則系統會自動提供探究表格和數據變化流程。
(5)考試與練習。目前，很多省市都把基本實驗操作考試成績納入到中考成績當中，所以，對實驗操作考試的練習也尤為重要。根據歷年來常考的實驗操作考試真題，系統為學生提供虛擬實驗操作考試的練習環境，包括正確的實驗流程演示和自由操作兩個模塊，讓學生進行操作考試練習，并對學生的操作過程進行診斷、分析和指導，通過多次練習讓學生準確掌握考試要求的實驗操作方法和基本實驗流程。針對實驗操作考試的形式，建立一個虛擬實驗操作考試環境，具有倒計時、模擬出題、考試評分等功能，提供基本的實驗儀器與藥品，讓學生在“真實”的實驗環境中進行考試，在考試結束時，對學生的操作過程進行評價，以有效提高學生實驗操作技能，增強學生實驗考試的自信。
(6)自由實驗。自由實驗模塊提供的是完全自由的實驗環境，沒有固定的實驗目的、意義等內容，學生可以根據自己的需要隨意設計實驗、進行實驗操作練習、觀察實驗現象等，系統提供初中化學實驗室必備的化學儀器、化學藥品，以及一些常用的其他輔實驗資源，還有一些諸如圖表、化學計算器、文本框工具來輔助實驗活動的進行，給學生充分自主的空間進行實驗。學生可以將實驗過程保存起來，以便下次繼續進行實驗。
(7)生活實驗。生活實驗屬于課堂實驗的拓展部分，提供與學生所學的實驗知識相關的生活化學實驗，把學生所學的書本知識有效地轉化成日常生活經驗，讓學生了解身邊的化學，激發學生的興趣。
四、化學實驗翻轉課堂教學設計案例
以九年級化學第五單元課題1《質量守恒定律》為例，說明在化學實驗翻轉課堂支撐系統中翻轉課堂的教學設計過程。
(一)教學內容與目標分析
質量守恒定律是初中化學中的一個重要定律，是從定量角度研究化學變化的基本依據，是學生學習化學方程式的基礎，也是學習化學知識的重要基石[15]。該節課的教學內容包括質量守恒定律的涵義、質量守恒的原因及其應用和化學方程式的書寫。通過一系列探究活動，引導學生從量的方面去研究并得到化學反應的客觀規律，從微觀角度使學生充分理解化學反應中質量守恒的原因[16]。
通過該課題的學習，由實驗探究認識質量守恒定律，了解常見化學反應中的質量關系；從微觀角度解釋質量守恒定律并認識化學反應；培養學生嚴謹求實的科學精神；讓學生學會從定量的角度認識化學反應，認識到對于化學反應不僅僅是定性研究，還要進行定量的描述；認識反應物與生成物的質量守恒關系，從而解決實際生產、生活中的化學反應的物料等相關問題[17]。
(二)翻轉課堂教學過程設計
教學設計過程依照化學實驗翻轉課堂的過程進行，也遵循課前學習資源準備、課前自主學習、課堂活動和反饋與評價四個階段，流程圖如圖4所示。
1.課前學習資源準備
教師利用化學實驗翻轉課堂支撐系統制作學習資源包：首先，制訂實驗教學計劃，根據需要錄制微視頻片段，并查找和搜集所需資源；其次，布置學習任務單。學習任務單將資源、環境和工具按照教師設計的流程鏈組織起來，。當教師把學習資源包中的內容準備好之后，打包并上傳至服務器，學生則在電腦上下載學習資源包，進行學習。
2.課前自主學習
學生從網絡上下載學習資源包，按照學習任務單的內容進行學習，同時學生可以進入交流空間和老師或者其他同學去探討自己的實驗過程和實驗現象等等。學生學習完畢之后提交填寫好的學習任務單，完成課前學習內容。系統也自動記錄學生虛擬實驗操作過程中發生的錯誤和問題，一并提交上去。學生在學習過程中，可以到自主學習空間的其他模塊下面進行基礎知識的學習和基本技能的訓練。
3.課堂活動
在課堂上，教師帶領學生們進入真實實驗室進行實驗。教師首先簡要交代下實驗注意事項和本課的安排等內容，學生開始實驗。
通過課下的練習，學生已經基本上知道了本次實驗的內容和做法，并帶著自己學習和練習的結果，以及學習過程中遇到的一些問題進行實驗。在實驗室中，學生直接按照自己的虛擬實驗設計流程進行真實實驗，觀察真實的實驗現象，填寫實驗報告。極大地提高了學生動手實驗的動機和效率，加深了學生的印象，同時也節省了實驗知識學習和實驗準備時間，讓學生更專注于實驗操作過程和實驗結果的討論。由于安全問題(白磷燃燒有毒)，可以安排學生只進行實驗一“鐵和硫酸銅溶液反應前后質量的測定”和實驗二“碳酸鈉粉末與鹽酸反應前后質量的測定”。教師則可以隨堂檢查學生的實驗操作過程，解答學生在實驗過程中遇到的問題，同時引導學生們積極展開思考，甚至提出更好的實驗方案，并進行實際驗證。
等到大家實驗完畢之后，教師參考虛擬實驗學習系統的學情統計、交流空間和實驗課堂的情況，帶領大家討論實驗過程中遇到的問題和實驗心得等，尤其是碳酸鈉粉末與鹽酸反應前后質量的測定實驗中要考慮CO2氣體的收集問題等等，讓學生深刻理解化學實驗嚴謹和周密性。
4.反饋與評價
教師對學生的情況進行調查，并分析翻轉教學過程中的收獲和問題，以為下一次實踐提供參考。
五、總結
一、 結合教材中相關的化學史,培養學生正確的人生觀
“我國是世界上具有悠久文明的國家之一,……春秋戰國時期就會冶鐵和煉鋼。但是到了近代,我國科學技術的發展停滯了。……”,在閱讀這一段文字后,讓學生來談談自己的感想,與學生一起探討科學發展對社會、國家的影響,教師可在學生回答的基礎上進行必要的補充和拓展,使學生的認識上升到一定的高度,經過短短幾分鐘,得到了共識,主要有:“落后就會挨打”――這是血的教訓;
“科學技術是第一生產力”――這是不容質疑的客觀事實,“科教興國”勢在必行,繼而,教師進一步引導學生,讓學生繼續談談在這樣的形勢下我們應該做些什么,師生交流后得出:在知識經濟時代、信息時代的社會里,我們不能坐以待斃,必須發奮學習,以適應時代并努力去創造時代,做個時代的弄潮兒;我們初三學習也跟祖國一樣面臨著機遇和挑戰,只有把初中最后一年拼搏好,才能有美好的明天;我們每個人都盡力學習,因為知識來不得半點虛假,是不能“靠天、靠地、靠父母”的,有的只是“逼我成功”;我們已經加入了WTO,現在辦事都要與國際接軌,沒有文化是行不通的,故學好基礎文化知識,刻不容緩,等。雖然這樣一來可能會影響上課的進度,但“洗腦”后的學生會有使命感和緊迫感,會努力學習,使得以后的課上起來比較輕松。
《原子能不能再分》,講授完原子的內部結構后,為了讓學生更加體會原子能分,運用了事實舉例,講到日本長崎、廣島的原子彈爆炸后日本無條件投降,震驚了世界,也驚醒了我國;1965年我國在極其艱苦的環境下成功地爆炸了第一顆原子彈,當一朵巨大的蘑菇云騰空而起時,就意味著我國有了可以擋住帝國主義的“核威攝”這把“傘”,之后的氫彈的成功爆炸進一步墊定了我國核大國的地位;在“”囂張的時候,我國政府公布我國在1989年就已研制成功了“中子彈”,這是我國政府在當時形勢下拿出又一張王牌,以表明我國政府收回寶島臺灣的決心。這樣就激發了學生學習文化的熱情和獻身祖國的高尚情操。
二、 動手實驗,培養學生的嚴謹治學態度和團結協作精神
化學是一門以實驗為基礎的自然科學,在化學實驗中,除了訓練學生的動腦和動手能力,也應積極融入德育因素。如在氧氣的實驗室制法教學中,得出用雙氧水和二氧化猛反應制取氧氣后,先讓學生回答以下問題:(1)有什么優點。(2)采用什么反應裝置?(3)如何來收集氧氣?為什么?如何來操作?分析完以后,請學生到講臺上演示,(其余學生則認真觀察,指出不規范操作,并說明理由,演示的學生重做此步操作);實驗結束后,教師又問:此裝置是否有不足?若有,如何改進?“一石激起千層浪”,學生的思維活躍起來,一個良好的氛圍形成了,結果也很快出來了,然后又請另一學生演示的實驗來驗證,表揚了大家后又指出:因得到氧氣的量少,用廣口瓶取代試管(同時也可省去鐵架臺);使用長頸漏斗便于加液體,但我們是否還注意到改進后的實驗裝置中有浪費――反應要結束只有等到至少一種物質沒有了,那么,我們能不能設計出一個不浪費藥品的裝置呢(即能不能設計出一種隨開隨用、隨關隨停的裝置)?讓學生回去后思考回答,培養學生發現問題并努力去解決問題的能力,并告訴大家學習就是這樣:“思考長智慧,實踐出真知”,用我們的聰明才智去改善乃至改造世界,讓我們做得更好,也讓我們的生活也更好。通過這些團體活動,學生不但受到對待任何事物都必須有一個實事求是的科學態度的教育,同學們之間不知不覺形成了一個團結向上、積極協作的上進團體。
三、 拓展知識,培養學生的道德觀念和遵紀守法意識
在“大氣污染”的講課中,講到大氣污染主要有有害氣體(二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等)和粉塵,穿插了電視、報紙中的“空氣污染”日(周)報的三項指標(可吸入顆粒物、二氧化硫、氮氧化物),說明了社會各界關注環境保護和政府給予我們老百姓的關愛,話又一轉,再指出每個人都應該珍惜和保護環境,而不只是政府和工廠,因為據有關報道,從全球污染來看,居民生活的污染總量超過工廠排放的污染總量,所以我們也必須注意我們的個人行為,例如不使用一次性的筷子和飯盒,不破壞綠化,不隨手拋雜物等,對學生進行一次較特殊的社會公德和行為規范教育,使學生懂得環境保護“從我做起,從小事做起”。
“人人要遵守交通規則,各行其道”;“人人要遵守公共秩序”,如排隊買飯(菜),做個文明人等,這些內容則可由核外電子分層排布來加以引伸,這樣,既可輕松講解這一知識點,也能讓學生明白自由與紀律的關系,懂得遵紀守法的重要性,更要在學習法律常識的基礎上用“法紀”來指導自己的言行,做一個“學法、知法、守法”的好學生。
四、 “探究性學習”,將德育教育延伸到課外
