重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

福建省泉州市泉港區(qū)第六中學(xué)(362115) 莊月娥

福建教育學(xué)院化學(xué)教育研究所(350025) 張賢金

用什么來(lái)衡量課堂教學(xué)的有效性呢? 課堂教學(xué)的有效性是以課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成程度和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的落實(shí)程度來(lái)衡量的?，F(xiàn)階段化學(xué)課程改革的重點(diǎn)就是 “以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨”。其中“科學(xué)素養(yǎng)”是指能夠運(yùn)用科學(xué)知識(shí)對(duì)生活和工作中的常見問(wèn)題進(jìn)行判斷和作出處理的能力,其重點(diǎn)在于對(duì)科學(xué)的態(tài)度、觀察和思考以及批判精神。而化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要渠道,也是提高課堂教學(xué)有效性的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中提出在化學(xué)課堂教學(xué)中應(yīng)精心設(shè)計(jì)科學(xué)探究活動(dòng),加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。那么,如何在課堂中加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的呢?

1 重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力

目前,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有一個(gè)誤區(qū),特別是在實(shí)驗(yàn)條件較差的農(nóng)村中學(xué),有部分教師采用 “做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)或練實(shí)驗(yàn),講實(shí)驗(yàn)不如背實(shí)驗(yàn)”的方式,多數(shù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)都是教師在講臺(tái)上表演,學(xué)生在臺(tái)下看,認(rèn)為只要學(xué)生會(huì)動(dòng)筆考實(shí)驗(yàn)就可以了,在教學(xué)中筆試訓(xùn)練多,學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)少。如此教學(xué),學(xué)生往往對(duì)所學(xué)知識(shí)只能達(dá)到刻板的、膚淺的理解,不但嚴(yán)重消磨了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲,也不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。結(jié)果培養(yǎng)出來(lái)的只是會(huì)做實(shí)驗(yàn)題的學(xué)生,而不是會(huì)做實(shí)驗(yàn)的學(xué)生。

因此,教師應(yīng)該正確認(rèn)識(shí) “做”實(shí)驗(yàn)與 “不做”實(shí)驗(yàn)的差別,保證學(xué)生可以做好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)中教師應(yīng)注重對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本操作技能的訓(xùn)練,從第一節(jié)化學(xué)課開始,就要求學(xué)生正確對(duì)待實(shí)驗(yàn),從實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、實(shí)驗(yàn)習(xí)慣、廢棄藥品的處理等方面抓起,要求學(xué)生規(guī)范操作,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的能力,同時(shí)養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

2 創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題情境,鍛煉學(xué)生的觀察和思維能力

觀察是一切真知灼見的來(lái)源,讓學(xué)生養(yǎng)成良好的觀察習(xí)慣,掌握正確的觀察方法,有利于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握,而且還可以培養(yǎng)科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。學(xué)生掌握知識(shí)必須通過(guò)自己的思維活動(dòng),觀察分析可為思維提供必要的素材。學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的感知越深刻完整,思維就活躍,分析與解決問(wèn)題的能力也就會(huì)隨之增強(qiáng)。因此,在課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,教師可以設(shè)置一些開放性的問(wèn)題,讓學(xué)生帶著問(wèn)題有目的地進(jìn)行觀察和思考,從而達(dá)到有效訓(xùn)練學(xué)生觀察和思維力的目的。

案例1：二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應(yīng)

提出問(wèn)題：將二氧化碳?xì)怏w通入氫氧化鈉溶液中并無(wú)明顯現(xiàn)象,如何證明二氧化碳與氫氧化鈉確實(shí)發(fā)生了反應(yīng)呢? 你有幾種方法?

(1)方案1

思考分析：化學(xué)變化過(guò)程中會(huì)生成新的物質(zhì),只要證明反應(yīng)后的溶液中有新的物質(zhì)就可以說(shuō)明二者發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：往氫氧化鈉溶液中通入一段時(shí)間的二氧化碳?xì)怏w,然后再往溶液中滴加適量的稀鹽酸溶液。此時(shí)可觀察到有大量氣泡產(chǎn)生。

引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析得出結(jié)論。此時(shí)教師可繼續(xù)追問(wèn)：方案1是從生成物的角度來(lái)證明二者發(fā)生了反應(yīng),那么我們能否從反應(yīng)物的角度來(lái)證明該反應(yīng)?

(2)方案2

思考分析：在化學(xué)變化中,生成物的量會(huì)增加,而反應(yīng)物的量則會(huì)減少。因此,如果證明變化后反應(yīng)物的量減少了也可以說(shuō)明二者發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：往裝滿二氧化碳?xì)怏w的礦泉水瓶中倒入一定量的氫氧化鈉溶液,迅速蓋上瓶塞后進(jìn)行振蕩,此時(shí)可觀察到瓶子變癟了。

進(jìn)一步追問(wèn)：氫氧化鈉溶液中的溶劑是水,二氧化碳也可以與水發(fā)生反應(yīng),怎么證明氫氧化鈉確實(shí)發(fā)生了反應(yīng)呢?

補(bǔ)充對(duì)比實(shí)驗(yàn)：往裝滿二氧化碳?xì)怏w的礦泉水瓶中倒入與氫氧化鈉溶液等量的水,迅速蓋上瓶塞后進(jìn)行振蕩,然后與倒入氫氧化鈉溶液的礦泉水瓶進(jìn)行對(duì)比。

此時(shí)可以很明顯地看到加入氫氧化鈉溶液的瓶子比加入水的瓶子癟得更嚴(yán)重,由此說(shuō)明加入氫氧化鈉溶液的礦泉水瓶中的氣體壓強(qiáng)減少得更多,說(shuō)明二氧化碳?xì)怏w和氫氧化鈉發(fā)生了反應(yīng)。

學(xué)源于思,思源于疑,疑源于實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)案例教學(xué)中,教師提出一系列的問(wèn)題,從一開始就引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,讓學(xué)生分析現(xiàn)象思考問(wèn)題,從開始到結(jié)束,學(xué)生的思維一直處于活躍的狀態(tài),從未停止,這就是化學(xué)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生觀察和思維的重要方面,也是發(fā)展學(xué)生其他能力的關(guān)鍵所在。

3 合理設(shè)計(jì)探究方案,提高學(xué)生科學(xué)探究能力

科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式,在化學(xué)學(xué)習(xí)的過(guò)程中,有針對(duì)性地開展科學(xué)探究活動(dòng)對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要作用?？茖W(xué)探究既是學(xué)習(xí)的內(nèi)容,又是學(xué)習(xí)的方法。在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)該積極倡導(dǎo)學(xué)生圍繞化學(xué)核心知識(shí)展開科學(xué)探究,避免形式主義。根據(jù)學(xué)生的探究方式來(lái)分,探究式教學(xué)可分為四類。

(1)證明性探究：即驗(yàn)證性探究,指學(xué)生通過(guò)探究活動(dòng)來(lái)證明一個(gè)已知的原理或規(guī)律,如“質(zhì)量守恒定律”的探究等。

(2)結(jié)構(gòu)化探究：學(xué)生通過(guò)已經(jīng)設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)方案和步驟研究教師提出的問(wèn)題,如 “鋼鐵銹蝕條件的探究”等。

(3)啟發(fā)式探究：教師通過(guò)啟發(fā)和引導(dǎo),讓學(xué)生通過(guò)自己設(shè)計(jì)或者選擇的方案來(lái)研究教師提出的問(wèn)題。化學(xué)源于生活。因此,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究中,教師應(yīng)緊密聯(lián)系生活實(shí)際,引導(dǎo)學(xué)生探究生活中的化學(xué)現(xiàn)象。

案例2：由滬教版9年級(jí)化學(xué)教材中課后家庭小實(shí)驗(yàn) “一個(gè)雞蛋的沉浮”引出 “探究雞蛋殼的奧秘”,引導(dǎo)學(xué)生利用學(xué)過(guò)的“碳酸鹽的檢驗(yàn)方法”,自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究雞蛋殼的成分。

探究方案：取適量去了內(nèi)膜已經(jīng)研磨成小塊的雞蛋殼,將其放入試管中,加入適量的稀鹽酸,迅速塞上橡皮塞,把產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中,可以觀察到石灰水變混濁,說(shuō)明雞蛋殼的主要成分含有碳酸鹽。

(4)自主式探究：相對(duì)而言,這種探究方式的開放度最大,所以難度也是最大的,但也最能體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。探究過(guò)程中讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案或探究方法來(lái)研究自己提出的相關(guān)問(wèn)題。

在初始階段,教師可以引導(dǎo)學(xué)生選擇一些與學(xué)習(xí)或者生活較密切的、難度較小的實(shí)驗(yàn),以此調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,如 “自制指示劑并用它來(lái)檢驗(yàn)溶液的酸堿性” “探究初步區(qū)分氮肥、磷肥、鉀肥的方法”“家庭飲用水的軟硬度檢測(cè)”“熱水壺中水垢主要成分的檢測(cè)”等,待學(xué)生具備一定的探究能力之后再增加自主探究的難度。

實(shí)踐證明,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行廣泛的自主探究,不僅可以學(xué)到科學(xué)知識(shí),還可以形成相應(yīng)的情感、態(tài)度與價(jià)值觀,更重要的是訓(xùn)練了學(xué)生的科學(xué)探究能力。

4 精心設(shè)計(jì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn),開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力

現(xiàn)代社會(huì)需要?jiǎng)?chuàng)新型的人才。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,如果教師照本宣科,缺乏創(chuàng)造性地使用實(shí)驗(yàn)替代品和改進(jìn)儀器的能力,學(xué)生按照教師或教材的要求按部就班地觀察和進(jìn)行實(shí)驗(yàn),就會(huì)缺少思考和創(chuàng)造。因此,教師要使用教材而不唯教材,創(chuàng)造性地使用教材,指出教材中某些實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題,并能提出可行的改進(jìn)措施。教科書中的實(shí)驗(yàn)并不唯一,只是典型 “案例”,未必是最完美最理想的,改進(jìn)與創(chuàng)新的空間還很大。做演示實(shí)驗(yàn),要理解實(shí)驗(yàn)原理和操作方法,機(jī)械照搬或隨意按自己的設(shè)想操作,都可能失敗。對(duì)于自己改進(jìn)的實(shí)驗(yàn),一定要多次試驗(yàn),保證實(shí)驗(yàn)的成功。

案例3：探究微粒的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)

滬教版9年級(jí)化學(xué)上冊(cè)教材中設(shè)計(jì)的探究微粒運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn),其不足之處是密封性不好,污染嚴(yán)重,浪費(fèi)藥品,且實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)。針對(duì)以上不足可以進(jìn)行如下改進(jìn)。

(1)改進(jìn)方案1

取一只礦泉水瓶,水瓶配上塞子,塞子下固定一金屬絲,再在金屬絲上固定幾個(gè)滴有酚酞的棉球。用一次性注射針筒向瓶?jī)?nèi)注入濃氨水,可觀察棉球自下而上變紅。

(2)改進(jìn)方案2

將濾紙剪成稍寬于試管直徑的濾紙條 (防止濾紙條從試管中掉下來(lái)與玻璃片上的濃氨水接觸),在濾紙條上均勻的滴加4～5個(gè)酚酞溶液的小圓點(diǎn),然后用鑷子把濾紙條放入試管的中部。在玻璃片上滴1～2滴濃氨水。將試管倒放在滴有濃氨水的玻璃片上,稍靜片刻,會(huì)觀察到濾紙條由下到上依次出現(xiàn)紅色圓點(diǎn)。用鑷子取出濾紙條,在空氣中放置片刻,會(huì)看到濾紙條上的紅色圓點(diǎn)逐漸消失。

這2個(gè)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、操作方便,實(shí)驗(yàn)藥品用量小,但現(xiàn)象明顯、用時(shí)又短,充分體現(xiàn)了微粒運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。

總之,要在教學(xué)活動(dòng)中實(shí)施素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,教師應(yīng)該改變?cè)械慕虒W(xué)觀念,敢于對(duì)課堂內(nèi)外的教材和實(shí)驗(yàn)做大膽的改進(jìn)和創(chuàng)新,通過(guò)改進(jìn)和創(chuàng)新,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和探索能力。

“實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施全面化學(xué)教育的一種最有效的形式?！蔽覈?guó)著名化學(xué)家戴安邦先生說(shuō)的這句話高度概括了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在化學(xué)教育中的重要地位和作用。因此,化學(xué)教師必須重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),努力提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性,依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)的需要,改變?cè)械慕虒W(xué)形式,改進(jìn)教學(xué)方法和手段,拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵,優(yōu)化和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì),使化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)朝著有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的方向發(fā)展。