淺議初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)

【摘要】科學(xué)探究精神的培養(yǎng)與學(xué)科教學(xué)緊密結(jié)合，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科教學(xué)中學(xué)生獲得知識(shí)和培養(yǎng)認(rèn)知的重要組成部分，化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，可以提高課堂效率，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力、思維能力，可以極大地提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性，有助于學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)。初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要以教材為依據(jù)，多渠道拓展探究領(lǐng)域，運(yùn)用教學(xué)機(jī)智創(chuàng)造性的開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中教會(huì)學(xué)生科學(xué)探究的一般思路和方法，能對(duì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果能進(jìn)行推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)? 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新? 科學(xué)探究精神

【中圖分類號(hào)】G633.8? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）35-0125-02

化學(xué)學(xué)科是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，基本的化學(xué)原理、規(guī)律及科研成果都是建立在科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上。通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以揭示化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，可以探尋化學(xué)知識(shí)的奧秘，可以很好地說(shuō)明事物之間轉(zhuǎn)化的規(guī)律。重視化學(xué)學(xué)科教學(xué)，就要從基本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)入手，在教學(xué)中重視實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、規(guī)范性、探究性和指導(dǎo)意義?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要注重對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題要及時(shí)予以反思和改進(jìn)，積極創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅有助于課堂教學(xué)效果的提升，更有利于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)和科學(xué)探究精神的培養(yǎng)。

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，涉及的實(shí)驗(yàn)基本很直觀，現(xiàn)象較明顯，科學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作，現(xiàn)象和結(jié)論是對(duì)所學(xué)化學(xué)知識(shí)的有效印證。但有些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)于簡(jiǎn)單，操作時(shí)還不易成功，需要老師及時(shí)地予以創(chuàng)新和改進(jìn)，從而更好地服務(wù)于課堂教學(xué)和學(xué)生知識(shí)的掌握。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要教會(huì)學(xué)生如何去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、如何去記錄實(shí)驗(yàn)、對(duì)實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題要思考分析，查找問(wèn)題存在的原因。和學(xué)生一道帶著問(wèn)題和思想去改進(jìn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，而且在很大程度上將有助于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成和科學(xué)探究精神的培養(yǎng)。

學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)是基于對(duì)學(xué)科知識(shí)濃厚的興趣和對(duì)知識(shí)溯源的強(qiáng)烈好奇心。隨著新課改的不斷深化，科學(xué)探究已成為學(xué)生獲取知識(shí)的基本素養(yǎng)，是學(xué)生積極主動(dòng)地獲取化學(xué)知識(shí)，認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問(wèn)題的重要的實(shí)踐活動(dòng)。因此，面對(duì)初中學(xué)生，化學(xué)學(xué)科是學(xué)生剛剛接觸到的一門(mén)新的學(xué)科，要讓學(xué)生在初學(xué)階段就能夠感受到科學(xué)探究的重要性，并在初學(xué)階段就能夠通過(guò)教學(xué)活動(dòng)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增進(jìn)對(duì)化學(xué)學(xué)科的情感，理解化學(xué)學(xué)科的研究對(duì)象，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，初步形成科學(xué)探究的能力。

一、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新來(lái)自于對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在問(wèn)題的思考。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要精心準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，按照教材的要求開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作，并認(rèn)真地給學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)操作的要領(lǐng)和注意事項(xiàng)，使學(xué)生一開(kāi)始就養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣。但教學(xué)過(guò)程是個(gè)動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的過(guò)程，在課堂教學(xué)中或?qū)W生分組實(shí)驗(yàn)中客觀上又往往會(huì)出現(xiàn)各種意外，在這種情況下教師就要抓住課堂中的意外，以此為契機(jī)運(yùn)用教學(xué)機(jī)智引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，使實(shí)驗(yàn)中的失誤變成學(xué)生獲得知識(shí)的一次機(jī)會(huì)，教師要教會(huì)學(xué)生正視實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，交給學(xué)生解決問(wèn)題的思路和方法，以此來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)心、動(dòng)腦、動(dòng)手能力，逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和科學(xué)探究精神。

例如在初中化學(xué)第二單元“我們周圍的空氣”，課題2“氧氣 關(guān)于氧氣與鐵絲反應(yīng)的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中，老師按照課本的要求成功的開(kāi)展了演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，預(yù)期的結(jié)果：鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體都一一呈現(xiàn)。學(xué)生對(duì)此實(shí)驗(yàn)非常感興趣，分組實(shí)驗(yàn)時(shí)很想快點(diǎn)看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但這種急于求成的想法，很容易導(dǎo)致此實(shí)驗(yàn)的失敗。究其原因就是對(duì)其火柴梗燃燒的程度難以把握。當(dāng)把點(diǎn)燃的系有火柴梗的鐵絲伸入充滿氧氣的集氣瓶中時(shí)，1.如果火柴梗過(guò)長(zhǎng)，火柴梗燃燒消耗了大量的氧氣，看到的是火柴梗在氧氣中燃燒的現(xiàn)象，很難看到鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。2.如果火柴梗過(guò)短，燃燒產(chǎn)生的熱量不能對(duì)鐵絲進(jìn)行足夠的預(yù)熱，溫度達(dá)不到鐵絲的著火點(diǎn)，也看不到鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。3.鐵絲過(guò)粗、未除去表面氧化物、鐵絲在火柴梗上纏繞的過(guò)疏或過(guò)密實(shí)驗(yàn)都不易成功。4.將燃著的火柴梗伸入集氣瓶速度過(guò)慢，毛玻璃片未很好的蓋住集氣瓶口，導(dǎo)致瓶中氧氣向外逃逸，實(shí)驗(yàn)也不能成功。為了克服以上存在問(wèn)題，通過(guò)師生共同探討對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下的改進(jìn)：將火柴梗換成無(wú)水乙醇作為預(yù)熱細(xì)鐵絲的燃料。具體操作步驟為：1.將除去氧化物的細(xì)鐵絲的一端盤(pán)成螺旋狀，細(xì)鐵絲纏繞的間距大約在2mm， 繞成螺旋狀的鐵絲長(zhǎng)度在3-4cm之間即可，另一端用坩堝鉗夾住。2.用小燒杯盛一定量的無(wú)水乙醇，待用。3.把酒精燈和充滿氧氣且瓶底有少量水的集氣瓶并排放在操作臺(tái)上，并點(diǎn)燃酒精燈。4.用坩堝鉗夾住細(xì)鐵絲的一端并將有螺旋狀的另一端伸入到無(wú)水乙醇中，利用無(wú)水乙醇液體的表面張力，使細(xì)鐵絲有螺旋狀一端蘸滿無(wú)水乙醇。取出后，馬上在酒精燈上點(diǎn)燃，并迅速伸入到充滿氧氣且瓶底有少量水的集氣瓶中，瓶口蓋好毛玻璃片，可以看到鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成黑色固體物質(zhì)。改進(jìn)后的鐵絲在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)有以下優(yōu)點(diǎn)：以無(wú)水乙醇為燃料，易燃燒，熱值高，能充分對(duì)細(xì)鐵絲進(jìn)行預(yù)熱;實(shí)驗(yàn)中不會(huì)再為火柴梗燃燒的程度及伸入集氣瓶中的時(shí)機(jī)選擇而擔(dān)憂;實(shí)驗(yàn)操作便捷、現(xiàn)象明顯、更適合于學(xué)生做分組實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)中無(wú)污染，并節(jié)約了藥品，提高了課堂效率。

二、科學(xué)探究精神的培養(yǎng)要在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中善于捕捉思想閃現(xiàn)的火花和創(chuàng)造的靈感。

課堂上，學(xué)生有各種異想天開(kāi)的想法是正常的，這是學(xué)生思維活躍的一種表現(xiàn)，有時(shí)這往往也是對(duì)新事物、新現(xiàn)象迸發(fā)出的科學(xué)探究的火花，教師對(duì)學(xué)生合理的想法應(yīng)該積極地予以鼓勵(lì)和引導(dǎo)，使其產(chǎn)生對(duì)知識(shí)探索的濃厚興趣和科學(xué)探究動(dòng)力。質(zhì)疑是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，沒(méi)有疑問(wèn)，學(xué)生不可能產(chǎn)生探究的興趣和欲望，我們教師應(yīng)該很好地去鼓勵(lì)、把握、挖掘和引導(dǎo)。在探究過(guò)程中，學(xué)生的一個(gè)疑問(wèn)、一點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，都可能是極有價(jià)值的、生成性的教學(xué)資源。如果及時(shí)捕捉并放大它，隨時(shí)調(diào)整教學(xué)過(guò)程，就能使教學(xué)充滿靈性并不斷閃現(xiàn)出富有個(gè)性和創(chuàng)造性的光輝，使學(xué)習(xí)活動(dòng)和科學(xué)探究更加精彩。

例如在初中化學(xué)第四單元“自然界的水”，課題2.“水的凈化”中講到活性炭可以過(guò)濾水中不溶性物質(zhì)，還可以吸附掉一些溶解的雜質(zhì)，除去臭味。通常情況下，老師會(huì)利用在水中滴入紅墨水或藍(lán)墨水再加入適量的活性炭然后過(guò)濾來(lái)完成活性炭的吸附性實(shí)驗(yàn)。但該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程較長(zhǎng)，而且利用濾紙過(guò)濾效果不是很明顯，通過(guò)一次過(guò)濾，濾液中液體顏色并不是無(wú)色，而是有淡淡的紅色或藍(lán)色，要達(dá)到預(yù)期效果需要重復(fù)進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)2-3次，實(shí)驗(yàn)既費(fèi)時(shí)，又浪費(fèi)藥品，現(xiàn)象還不明顯。在課堂中在老師的引導(dǎo)下，有同學(xué)提出能不能利用家庭中的凈水器過(guò)濾水的方法來(lái)對(duì)此實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，同學(xué)們經(jīng)過(guò)討論認(rèn)為可行，于是對(duì)活性炭吸附性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如下的改進(jìn)：

利用∪型管、脫脂棉、活性炭和品紅溶液進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)。具體的實(shí)驗(yàn)步驟為：1.在一支∪型管底部加入適量活性炭固體，并在∪型管兩端各塞緊一團(tuán)脫脂棉來(lái)固定活性炭顆粒（脫脂棉的作用是防止活性炭顆粒被液體沖走）。2.將放有活性炭的∪型管固定在鐵架臺(tái)上。3.從∪型管的一端倒入一定量的品紅溶液，觀察∪型管另一端液體顏色的變化。實(shí)驗(yàn)中∪型管一端倒入品紅溶液后很快觀察到品紅通過(guò)活性炭后另一端得到了無(wú)色透明的液體。改進(jìn)后該套裝置的優(yōu)點(diǎn)有：1.整套裝置需用的實(shí)驗(yàn)器材少，操作簡(jiǎn)便，用∪型管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用滲透原理能在短時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)，褪色快，現(xiàn)象明顯，便于對(duì)比，提高了課堂效率。2.演示時(shí)需要的藥品少，可以重復(fù)多次進(jìn)行試驗(yàn)，節(jié)約資源，便于學(xué)生開(kāi)展分組實(shí)驗(yàn)。3.對(duì)教學(xué)具有指導(dǎo)性，趣味性強(qiáng)，藥品可回收、無(wú)污染、可以構(gòu)建學(xué)生綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念。

三、科學(xué)探究精神的培養(yǎng)要與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)有機(jī)結(jié)合。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，師生應(yīng)注意挖掘與化學(xué)內(nèi)容相關(guān)的生活知識(shí)和社會(huì)知識(shí)，選擇并確定合理的有針對(duì)性的專題，用類似科學(xué)研究的方法主動(dòng)地獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問(wèn)題，開(kāi)展有趣的有創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在此，教師必須要有意識(shí)地鼓勵(lì)學(xué)生自主選擇、主動(dòng)探究，引領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展對(duì)所學(xué)知識(shí)、技能的實(shí)際運(yùn)用，讓學(xué)生親身實(shí)踐和體驗(yàn)，促使學(xué)生在思想意識(shí)、情感意識(shí)和精神境界等方面得到提升，充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，全面培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識(shí)、創(chuàng)新能力和科學(xué)探究精神。師生要以課堂或課后實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新為載體或平臺(tái)，不失時(shí)機(jī)地開(kāi)展初中實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)，將學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新活動(dòng)高度有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

1.創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為載體培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神教師要教會(huì)學(xué)生科學(xué)探究的基本思路和方法。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)開(kāi)展過(guò)程中一般遵循的步驟是：確定研究課題→查閱資料→制定可行性實(shí)驗(yàn)方案→設(shè)計(jì)并實(shí)施實(shí)驗(yàn)→歸納整理→反思總結(jié)形成書(shū)面資料→推廣應(yīng)用。在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中要嚴(yán)格規(guī)范流程，從一開(kāi)始就讓學(xué)生樹(shù)立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)你@研態(tài)度，要確定實(shí)驗(yàn)探究興趣小組，進(jìn)行任務(wù)分工，明確責(zé)任，教師要做好實(shí)驗(yàn)探究的指導(dǎo)和督促檢查工作，做到研究有目的、實(shí)驗(yàn)有方案、操作要安全、結(jié)果有分析和資料收集要完整。

2.創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為載體培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神要以教材為依托，不斷拓展探究渠道，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中要充分挖掘教材和生活中的資源來(lái)進(jìn)行，課堂教學(xué)要以“一英寸寬，一英里深”為教學(xué)理念，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師可以引導(dǎo)學(xué)生以教材中涉及的演示實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)等欄目或生活中涉及的化學(xué)知識(shí)為依據(jù)制定研究課題，課題的確定要有針對(duì)性、趣味性和創(chuàng)新性。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要注重立意的科學(xué)性、操作的可行性、過(guò)程的安全性、用品的簡(jiǎn)約性、思路的創(chuàng)新性和效果的啟發(fā)性。

3.創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)為載體培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神要運(yùn)用教學(xué)機(jī)智創(chuàng)造性的開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。教學(xué)過(guò)程教師和學(xué)生不僅是教與學(xué)的過(guò)程，也是知識(shí)的傳授、思想的交流及問(wèn)題的解決過(guò)程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師要提高課堂的高效性，要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察能力，能在稍縱即逝的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，梳理問(wèn)題，教師要抓住實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的失誤或存在的問(wèn)題鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要充分肯定學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的各種思想和想法，積極地予以正面引導(dǎo)，合理的確定研究課題，并予以實(shí)施，注重創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與課本中涉及實(shí)驗(yàn)的對(duì)比性，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。教師還可以前瞻性地提出挑戰(zhàn)性課題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)，教師要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究的空間，提出的問(wèn)題都應(yīng)有一定的挑戰(zhàn)性、探索性，并且設(shè)定探究的問(wèn)題都應(yīng)落在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，這樣才能極大限度地刺激學(xué)生的探究欲望和興趣，才能使學(xué)生積極投入到科學(xué)探究學(xué)習(xí)之中。

學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)是滲透于整個(gè)教育教學(xué)之中的，化學(xué)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生化學(xué)學(xué)科探究精神的培養(yǎng)提供了很好的演練平臺(tái)和提升機(jī)會(huì)，開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，在老師的指導(dǎo)下，通過(guò)精心的選擇探究課題、進(jìn)行合理的分工協(xié)作、周密的制定研究方案、細(xì)致而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼归_(kāi)實(shí)驗(yàn)、注重?cái)?shù)據(jù)的分析和結(jié)果的應(yīng)用，學(xué)生在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中收獲到相互協(xié)作動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，激發(fā)出對(duì)化學(xué)知識(shí)渴求的欲望，活動(dòng)中增進(jìn)了師生之間的友誼，提高了化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究精神，在一定程度上將有助于學(xué)生的成長(zhǎng)、學(xué)生專業(yè)的發(fā)展和學(xué)科綜合素養(yǎng)的提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]王祖浩，金惠文主編.義務(wù)教育化學(xué)新課程教學(xué)問(wèn)題解決方案[M].廣西：廣西教育出版社，2006.

[2]張武全.初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性探究[J].科學(xué)大眾·科學(xué)教育，2018（9）.

作者簡(jiǎn)介：

張武全（1978.12-），男，甘肅武威人，漢族，大學(xué)本科學(xué)歷，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：初中化學(xué)課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。