落實(shí)科學(xué)探究常態(tài)化的初中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐

【摘要】本文以《空氣的成分》教學(xué)為例，論述落實(shí)科學(xué)探究常態(tài)化的初中化學(xué)教學(xué)途徑，提出教師應(yīng)重視科學(xué)方法的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，運(yùn)用多媒體助力科學(xué)探究，適當(dāng)?shù)貙⒄n本演示實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)誤差分析設(shè)計(jì)成探究性實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)等教學(xué)建議。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué) 科學(xué)探究 常態(tài)化 空氣的成分

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2019）04A-0048-03

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）要求教師引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力?！霸诮虒W(xué)中創(chuàng)設(shè)以實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)探究活動(dòng)，有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)和交流討論中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力?！背踔猩某橄笏季S能力還在不斷完善中，他們對(duì)與生活有關(guān)的事物比較感興趣，也有較強(qiáng)的探究欲，與此有關(guān)的科學(xué)探究也較容易開展，但是對(duì)于抽象的概念、不熟悉的物質(zhì)則很容易消極對(duì)待。針對(duì)初中生的這一特點(diǎn)，我們采取概念過程化、知識(shí)探究化、課程資源多元化、方法顯性化、科學(xué)探究靈活化等方式落實(shí)科學(xué)探究常態(tài)化。初中生接觸化學(xué)的時(shí)間有限，教師更應(yīng)根據(jù)不同課型、不同課程內(nèi)容，基于學(xué)情，合理設(shè)計(jì)每節(jié)課，除了讓科學(xué)探究常態(tài)化，更要把科學(xué)探究落實(shí)到實(shí)處。筆者以《空氣的成分》的教學(xué)為例論述在初中化學(xué)教學(xué)中落實(shí)科學(xué)探究常態(tài)化的途徑。

【教學(xué)實(shí)錄】

一、引入

師：同學(xué)們，我們一起來進(jìn)行一個(gè)小體驗(yàn)吧，大家閉上嘴，用手捏住鼻子，有什么感覺？

生：憋著上不來氣，好難受！

師：這個(gè)小體驗(yàn)說明我們周圍存在著哪種物質(zhì)呢？

生（齊聲回答）：空氣！

師：你們能根據(jù)在生物或者科學(xué)課上所學(xué)的知識(shí)，推測空氣中有哪些物質(zhì)么？說說你推測的依據(jù)。

生1：我們能呼吸，說明空氣中有氧氣。

生2：植物能進(jìn)行光合作用，說明空氣中有二氧化碳。

生3：桂林“南風(fēng)天”的時(shí)候，到處都很潮濕，說明空氣中有水蒸汽。

生4：還有霧霾，到了冬天，空氣不好，應(yīng)該還有粉塵吧。

設(shè)計(jì)意圖：生物課和科學(xué)課中都有介紹過空氣中的部分成分，自然學(xué)科的某些學(xué)法和部分知識(shí)點(diǎn)相通，化學(xué)的學(xué)習(xí)離不開學(xué)生已有的數(shù)學(xué)、物理、生物知識(shí)，這樣的設(shè)計(jì)為后面解釋拉瓦錫實(shí)驗(yàn)的原理埋下伏筆。

二、回顧化學(xué)史

師：氧氣在空氣中所占的體積分?jǐn)?shù)大約是多少？空氣中還含有哪些物質(zhì)呢？（PPT出示本節(jié)課的主題并板書）在十八世紀(jì)七十年代，法國化學(xué)家拉瓦錫突破重重困難，做了著名的20天實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)證明了空氣的主要成分及其含量。

（教師播放拉瓦錫的氧氣實(shí)驗(yàn)視頻讓學(xué)生觀看;學(xué)生認(rèn)真觀看，不由自主地表達(dá)想法，有的小聲地嘟囔“紅色的物質(zhì)是什么”，有的感慨“做個(gè)實(shí)驗(yàn)要那么久啊”“20天要一直在實(shí)驗(yàn)室里么”“我們不會(huì)也要做這個(gè)實(shí)驗(yàn)吧”……）

師：拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)很嚴(yán)謹(jǐn)，但是耗時(shí)太長，不適合我們?cè)诮淌抑噩F(xiàn)，今天我們要進(jìn)行科學(xué)家模仿秀，通過分析拉瓦錫實(shí)驗(yàn)的原理及注意事項(xiàng)，從我們所認(rèn)識(shí)的實(shí)驗(yàn)儀器中選取一些儀器組裝成一套裝置，現(xiàn)場粗略測定空氣中的氧氣含量。

設(shè)計(jì)意圖：粵教版教材把這部分內(nèi)容以“知識(shí)視窗”的形式放在演示實(shí)驗(yàn)之后補(bǔ)充給學(xué)生，這樣的設(shè)計(jì)導(dǎo)致學(xué)生往往忽視這部分內(nèi)容，有的學(xué)生甚至直接跳過不看。筆者這樣設(shè)計(jì)，將書本的演示實(shí)驗(yàn)改編成探究性實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生理解科學(xué)探究，也能引導(dǎo)學(xué)生用發(fā)展的眼光看問題。

三、科學(xué)家模仿秀

師：我們?cè)賮砘仡櫼幌吕咤a的實(shí)驗(yàn)。（通過PPT出示問題：①實(shí)驗(yàn)用到的試劑有什么要求？②實(shí)驗(yàn)裝置有什么特殊要求？③通過什么現(xiàn)象來判斷空氣中氧氣的體積含量？）

生1：實(shí)驗(yàn)用到的試劑要能與氧氣反應(yīng)。

生2：拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)要求在密閉環(huán)境中進(jìn)行。

生3：拉瓦錫是通過鐘罩內(nèi)汞上升的高度來判斷裝置內(nèi)氧氣的減少量。

師：大家分析得很到位，接下來我們就要按照這樣的順序慢慢地尋找替代品。我們首先找反應(yīng)掉的汞的替代品。由于同學(xué)們學(xué)過的化學(xué)知識(shí)太少，老師直接將答案告訴大家，它就是紅磷，至于為什么它是最合適的，等學(xué)完氧氣的性質(zhì)以后老師再和大家慢慢分析。

師：我們利用紅磷燃燒消耗裝置內(nèi)的空氣，那么應(yīng)該把紅磷盛在什么儀器中燃燒呢？

生4：燃燒匙。

師：我們能用哪種常見液體來代替汞呢？

生5：水。

師：拉瓦錫用曲頸甑的曲頸部分連接了裝置的兩個(gè)部分，我們可以用什么替代呢？

生6：玻璃導(dǎo)管。

生7：橡膠管。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生像科學(xué)家一樣思考、感受科學(xué)探究要從課堂中的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)開始，相同的實(shí)驗(yàn)原理可以有多種不同的實(shí)驗(yàn)裝置。這樣的設(shè)計(jì)既可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，又可以激發(fā)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置的潛能。

四、演示課本實(shí)驗(yàn)

師：老師按照同學(xué)們找出的替代品組裝好了裝置，請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本第31頁實(shí)驗(yàn)2-1的實(shí)驗(yàn)過程并勾畫出這個(gè)實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵詞。

生1：迅速插入;塞好膠塞;冷卻后。

生2：老師，圖上的那個(gè)像“丁”字的是什么？

師：彈簧夾，也叫止水夾;同學(xué)們基本找出了本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，是否還有補(bǔ)充？如果不按關(guān)鍵詞操作將會(huì)有哪些影響？這些疑問等大家觀察完演示實(shí)驗(yàn)再來探究。

師：還記得之前我們分析拉瓦錫實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虺晒Φ年P(guān)鍵之一是實(shí)驗(yàn)裝置必須要？（學(xué)生齊聲喊出：密閉）我們組裝好的這套裝置氣密性如何呢？怎么檢驗(yàn)？

生3：打開彈簧夾，將導(dǎo)管伸入水里，用雙手捂住集氣瓶，觀察導(dǎo)管口有沒有氣泡。

師：我們讓課本上的實(shí)驗(yàn)步驟更完善一些。

（教師通過投影出示實(shí)驗(yàn)步驟：①連接儀器;②檢查裝置的氣密性;③用記號(hào)將集氣瓶內(nèi)空氣體積五等分，學(xué)生把相關(guān)筆記記錄在課本第31頁）

師：下面請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象，前排同學(xué)可以看老師的操作，后排同學(xué)可以看大屏幕投影。（教師用手機(jī)做實(shí)物投影設(shè)備，通過希沃投屏呈現(xiàn)課件和實(shí)物投影;學(xué)生看老師操作，不時(shí)地發(fā)出“哇”的感嘆聲）

師：同學(xué)們剛才觀察到什么現(xiàn)象？

生：紅磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙。

師：請(qǐng)同學(xué)們把現(xiàn)象記錄在課本對(duì)應(yīng)的位置上。

設(shè)計(jì)意圖：空氣中氧氣含量的測定是初中生接觸到的第一個(gè)比較重要的演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)步驟、注意事項(xiàng)等模糊不清，而這些是學(xué)生以后進(jìn)行科學(xué)探究必須面對(duì)的，所以指引學(xué)生通過獨(dú)立閱讀初步把握關(guān)鍵詞;引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，完善課本上的實(shí)驗(yàn)步驟;采用希沃投屏，關(guān)注到教室后排、兩側(cè)的同學(xué)對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，讓學(xué)生初步獲得科學(xué)探究的成就感，也體現(xiàn)了知識(shí)探究化。

五、誤差分析

師：現(xiàn)在裝置的溫度還很高，我們?cè)诘妊b置冷卻的過程中做其他的探究吧。剛才同學(xué)們找到了實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵詞——迅速、塞好、冷卻，老師再加一個(gè)關(guān)鍵詞——過量，紅磷的用量要過量。我這里有四組相同的實(shí)驗(yàn)裝置，同學(xué)們分成“迅速”“塞好”“冷卻”“過量”四個(gè)組，每組做與關(guān)鍵詞相反的實(shí)驗(yàn)，其他操作均不變。例如“過量”組，就取極少量紅磷來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，“冷卻”組，待紅磷熄滅后立即打開彈簧夾，請(qǐng)每組同學(xué)仔細(xì)觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再分析原因。

……

師：同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)結(jié)束了，老師的演示實(shí)驗(yàn)裝置也已經(jīng)冷卻至室溫，下面請(qǐng)同學(xué)觀察演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。

生1：液面上升了。

生2：液面下降了。

生3：集氣瓶內(nèi)液面上升至第一個(gè)刻度處。

師：燒杯內(nèi)的水通過導(dǎo)管進(jìn)入集氣瓶，進(jìn)水量約為集氣瓶體積的[15]。同學(xué)們?cè)诿枋鰧?shí)驗(yàn)現(xiàn)象的時(shí)候一定要指代明確，什么儀器中、什么試劑、怎樣變化……

師：我們?cè)僬?qǐng)剛才的四組同學(xué)分別描述他們實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象并和大家分析原因。

“迅速”組：我們觀察到紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，打開彈簧夾，集氣瓶內(nèi)的進(jìn)水量遠(yuǎn)大于[15]，在慢慢塞緊瓶塞的過程中集氣瓶內(nèi)的空氣受熱膨脹溢出去了。

“塞好”組：我們觀察到紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，打開彈簧夾，沒有水進(jìn)入集氣瓶。因?yàn)槲覀儧]塞好瓶塞，外面的氣體進(jìn)入集氣瓶，水就進(jìn)不去了。

“冷卻”組：我們觀察到紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，打開彈簧夾，幾乎沒有水進(jìn)入集氣瓶，因?yàn)榇藭r(shí)集氣瓶的溫度還很高，里面的氣體處于膨脹狀態(tài)。

“過量”組：我們觀察到紅磷燃燒產(chǎn)生白煙，剛放入集氣瓶，紅磷就熄滅了，打開彈簧夾，幾乎沒有水進(jìn)入集氣瓶。紅磷太少了，裝置內(nèi)的氧氣沒有消耗完。

師：我們歸納一下導(dǎo)致本實(shí)驗(yàn)進(jìn)水量小于[15]的原因。

生4：紅磷的量不足、裝置沒冷卻就打開止水夾、沒塞好膠塞。

師：請(qǐng)大家歸納導(dǎo)致進(jìn)水量大于[15]的原因。

生5：點(diǎn)燃紅磷后沒有迅速塞緊瓶塞。

師：假設(shè)彈簧夾沒有夾緊，或者沒有這個(gè)彈簧夾，會(huì)有什么后果呢？

生6：紅磷在集氣瓶中燃燒的時(shí)候，瓶中的氣體受熱膨脹，導(dǎo)管口會(huì)有氣泡冒出，進(jìn)水量會(huì)大于[15]。

（教師通過PPT出示對(duì)應(yīng)的歸納總結(jié)）

設(shè)計(jì)意圖：關(guān)于實(shí)驗(yàn)誤差，雖然通過語言表述，部分學(xué)生也能完成邏輯推理，但總是有相當(dāng)一部分學(xué)生即使教師多次講解，他們還是無法理解，死記硬背還時(shí)?；煜?。將其設(shè)計(jì)成學(xué)生實(shí)驗(yàn)再讓學(xué)生分析原因，學(xué)生接受的效果更好。在誤差分析過程中強(qiáng)調(diào)了控制變量，讓學(xué)生更深刻體會(huì)到控制變量在科學(xué)探究中的重要性，體現(xiàn)了方法顯性化。

六、探究氮?dú)夂拖∮袣怏w的性質(zhì)與用途

師：下面我們看看空氣中還有哪些成分，他們的體積分?jǐn)?shù)分別是多少。給大家40秒時(shí)間記憶。

（教師通過表格展示相關(guān)信息并提問5名學(xué)生）

師：通過上面的實(shí)驗(yàn)，我們除了知道氧氣約占空氣體積的[15]，還可以推測剩余氣體的部分性質(zhì)，請(qǐng)同學(xué)們說一說。

生1：他們不支持燃燒，不可以燃燒。

師：不可燃、不助燃、不溶于水。

師：請(qǐng)同學(xué)們閱讀課本，找出氮?dú)?、稀有氣體分別有哪些用途，體現(xiàn)了他們的哪些性質(zhì)。

（學(xué)生閱讀課本，完成相關(guān)任務(wù)）

師：老師有疑問要同學(xué)們幫忙解決——將稀有氣體運(yùn)用于霓虹燈，體現(xiàn)了它的物理性質(zhì)還是化學(xué)性質(zhì)？

生2：物理性質(zhì)。

師：氦氣用于探空氣球體現(xiàn)了它的物理性質(zhì)還是化學(xué)性質(zhì)？

生3：既有物理性質(zhì)，又有化學(xué)性質(zhì)。

設(shè)計(jì)意圖：閱讀能力是學(xué)生必須具備的基本能力之一，而物質(zhì)的用途這部分內(nèi)容屬于識(shí)記類知識(shí)點(diǎn)，所以采用簡單的閱讀、提問方式完成教學(xué)能獲得較好的效果。

【課后反思】

筆者曾試過按照課本的順序一步一步講解實(shí)驗(yàn)過程、注意事項(xiàng)、補(bǔ)充化學(xué)史來教學(xué)這節(jié)課，但是比較之后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的教學(xué)方法有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

首先，在倡導(dǎo)科學(xué)探究的化學(xué)課堂上，教師更應(yīng)該重視科學(xué)方法的教學(xué)，挖掘教材中蘊(yùn)含的科學(xué)方法?；诖?，教師在教學(xué)本節(jié)課時(shí)應(yīng)更重視培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、語言表達(dá)能力以及閱讀能力。在平時(shí)的教學(xué)中，教師常常受定勢思維的影響，認(rèn)為科學(xué)探究就應(yīng)該是一系列完整的流程，所以常常懼怕落實(shí)科學(xué)探究，怕一節(jié)課完成不了所有的教學(xué)環(huán)節(jié)。其實(shí)在常態(tài)化的科學(xué)探究中可以涉及科學(xué)探究的一個(gè)或多個(gè)要素，進(jìn)行局部或完整的探究活動(dòng)，從而體現(xiàn)科學(xué)探究的靈活性。

其次，要培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力。實(shí)驗(yàn)探究本身就是一個(gè)不斷完善、不斷發(fā)展的過程，學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究時(shí)要有自己的思考，根據(jù)已有知識(shí)提出自己的觀點(diǎn)。同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生把這種質(zhì)疑能力發(fā)散到利用已有知識(shí)解釋生活中的一些現(xiàn)象。這樣的質(zhì)疑充分體現(xiàn)了探究性學(xué)習(xí)的開放性，探究性學(xué)習(xí)是我們落實(shí)科學(xué)探究的途徑，但不是唯一的途徑。

再次，多媒體網(wǎng)絡(luò)助力科學(xué)探究。在以往的科學(xué)探究中，尤其是教師的演示實(shí)驗(yàn)部分，很多坐在教室后排或是坐得比較偏的學(xué)生很難清楚地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)參與感不強(qiáng)。教師在本節(jié)課教學(xué)中運(yùn)用了希沃投屏，只要在有投影儀的教室都可以利用手機(jī)攝像頭把演示實(shí)驗(yàn)情況投影到大屏幕上，也可以隨時(shí)投影學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況，讓學(xué)生更直觀地觀察到教師或同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況、習(xí)題完成情況等，這樣的改變讓“邊緣”的學(xué)生也有很強(qiáng)的參與感，體現(xiàn)課程資源的多元化。

最后，初中生在做實(shí)驗(yàn)探究題時(shí)常存在“情感障礙”“閱讀障礙”等，實(shí)驗(yàn)探究題成為學(xué)生懼怕、教師頭疼的“難題”。教師適當(dāng)?shù)貙⒄n本演示實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)誤差分析設(shè)計(jì)成探究性實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中克服障礙，提高解答實(shí)驗(yàn)探究題的能力，將科學(xué)探究落到實(shí)處。

在初中化學(xué)教學(xué)過程中，筆者經(jīng)過理論學(xué)習(xí)和教學(xué)實(shí)踐嘗試，通過上述策略使得科學(xué)探究常態(tài)化，取得了一定的效果。為了進(jìn)一步落實(shí)科學(xué)探究常態(tài)化，我們將繼續(xù)努力，嘗試更多的方法和策略。

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注：本文系桂林市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題“基于科學(xué)探究的初中化學(xué)課堂教學(xué)案例研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2015A-04）的研究成果。

作者簡介：于秀（1983— ），女，滿族，遼寧丹東人，中小學(xué)一級(jí)教師，理學(xué)學(xué)士，畢業(yè)于廣西師范大學(xué)化學(xué)專業(yè)，一直從事初中化學(xué)教學(xué)工作，獲廣西壯族自治區(qū)教師技能比賽一等獎(jiǎng)、廣西優(yōu)秀化學(xué)教師稱號(hào)、桂林市優(yōu)秀班主任，多次獲得桂林市優(yōu)質(zhì)課比賽一等獎(jiǎng)、桂林市教師技能比賽一等獎(jiǎng)、桂林市優(yōu)秀化學(xué)教師等獎(jiǎng)項(xiàng)。研究方向：初中化學(xué)教育與研究。

（責(zé)編 劉小瑗）