初中化學實驗教學培養(yǎng)學生科學探究能力的要點分析

嵇美麗

(江蘇省連云港市西苑中學,江蘇 連云港 222000)

在初中化學教學中,化學實驗是不可或缺的組成部分.在實驗過程中,學生可以清晰地看到書本中描述的化學反應過程、很多自然現(xiàn)象的變化過程等,這種直觀的視覺沖擊會帶動初中生的思維意識,使其腦海中出現(xiàn)很多前所未見的想法、畫面.為了“撥開迷霧,尋找真相”,初中生會從“被動接受知識”逐漸轉變?yōu)椤爸鲃犹骄课粗挛铩?從方法論、學習論的角度進行理解,上述“從被動向主動轉化”的過程實際上便是主動探究能力的提升.

1 初中化學實驗與培養(yǎng)學生科學探究能力的契合性分析

科學研究起源“問題”,而問題本身可以分為兩種類型:其一,經(jīng)驗問題.這個分類角度主要關注經(jīng)驗事實與科學理論之間是否相容——經(jīng)驗事實是否能夠對一種理論起到支撐或否證作用.在此基礎上,一種尚未得到證實的理論是否具有前瞻性,是否能夠對未來的實驗事實進行有效預測;其二,概念問題.該分類角度主要關注理論本身是否存在自洽性和洞察力,涉及整個科學理論的基礎和核心.對初中階段的教育教學而言,培養(yǎng)學生科學探究能力暫時無須提升至概念問題的高度,只需圍繞經(jīng)驗問題開展定向教學即可,深層邏輯在于:初中學生雖然已經(jīng)在一定程度上形成了知識體系,但知識積累量畢竟尚淺,除了極個別天賦異稟的初中生之外,絕大多數(shù)學生都需要在教師的引導下,以“不斷定向獲取新知識”為主要學習目的.在上述前提條件下,學生在學習過程中最常見的現(xiàn)象是:如果只是機械性地被動接收教師教授的知識,則相當一部分學生會不自覺地產(chǎn)生厭惡之情,或是知其然而不知其所以然,無法對知識點進行深入理解.

化學實驗能夠將書本中記載的內(nèi)容以“可視”形式呈現(xiàn)在學生眼前,這實際上是一種哲學思想的體現(xiàn),即“眼見為實”,親眼看到、親耳聽到的畫面和聲音具有強烈的真實感,會令學生印象深刻.

親手做化學實驗的過程會進一步激發(fā)學生的探索之心,學生很可能出現(xiàn)以下心理活動:(1)課本中記載的某種化學實驗的開展流程重點強調了先做×××、后做×××;(2)按照常規(guī)流程順利完成了實驗,已經(jīng)印證了課本所載內(nèi)容的重要性,那么是否可以嘗試將實驗次序顛倒,看看會發(fā)生什么情況.至此階段,學生的“探究性思維”已經(jīng)得到了激發(fā).后續(xù)的能力培養(yǎng)重點便需集中在“科學”方面.依然從哲學角度進行分析,可以得出的結論為:科學探究能力是方法論的一種具象呈現(xiàn)形式,圍繞問題進行解析時既要有敢于挑戰(zhàn)問題的信心與勇氣,同時又不能盲目,必須以科學的方法對問題進行全面分析.只有如此,才能兼顧科學性與探究性.如上文提到的初中生做化學實驗時產(chǎn)生的心理活動中,有一些明顯與科學性相悖,課本中明確記載的“注意事項”是經(jīng)過前人多次印證后給出的經(jīng)驗教訓,是非常嚴肅的內(nèi)容,不能僅僅在好奇心、探究心的驅使下進行嘗試,并不是“絕對不能嘗試”而是需要在滿足特定條件下,做好充分準備后方可嘗試,否則相關行為不僅違背了科學性,也不是真正意義上的探究性思維.總體而言,初中化學實驗與科學探究能力培養(yǎng)之間高度契合,初中化學教師應該引起重視.

化學實驗不能只看實驗結果,要重視學生化學實驗的過程.初中化學實驗主要是教材安排的化學實驗.通過化學實驗幫助學生更好地理解化學現(xiàn)象和化學原理.是重要的化學學習的實踐活動,也是鍛煉學生化學實踐能力的重要途徑和環(huán)節(jié).

2 初中化學實驗中培養(yǎng)學生科學探究能力的有效方法

2.1 圍繞生活常見現(xiàn)象做化學實驗,激發(fā)學生的主觀探究性

初中教師應以日常生活中隨處可見的事物作為原材料,對課本所記載的實驗過程進行演示,以達到激發(fā)學生興趣,使其初步具備探究知識之心.具體的實驗選擇以及培養(yǎng)學生科學探究能力的可行性方法為:“鐵生銹”在日常生活中較為常見,每一名學生幾乎都見過銹跡.圍繞這種現(xiàn)象做化學實驗,主要目的集中在以下五個方面:其一,使學生對日常生活中普遍存在的“鐵生銹”問題進行正確認知,明確“鐵生銹”過程必須消耗空氣中的氧氣;其二,使學生知道被酸溶液、濃鹽水浸泡過的鐵制品更容易生銹;其三,知道使用稀鹽酸能夠有效去除金屬鐵表面存在的鐵銹;其四,使學生初步掌握有效防治鐵生銹的方法;其五,使學生懂得通過化學知識,對資源進行合理利用的方法.實驗過程的每一個環(huán)節(jié)以及對學生科學探究能力培養(yǎng)的側重點如下:其一,實驗材料的準備.將一根廢棄的鐵絲切割成幾個小段,放入燒杯之中,之后向燒杯內(nèi)加入5 mL稀鹽酸,浸泡除銹后的鐵絲一段時間;其二,靜置燒杯一段時間之后,對放置于稀鹽酸溶液之內(nèi)的鐵絲進行觀察,由學生自行總結燒杯內(nèi)發(fā)生的變化:稀鹽酸溶液變成黃色,鐵絲表面的銹跡消失.如果時間比較長,則還能夠看到鐵絲表面出現(xiàn)少量氣泡;其三,將表面銹跡已經(jīng)得到清除的鐵絲取出并放入錐形瓶內(nèi),向其中加入3 mL濃鹽水,之后使用帶有導管的單孔橡皮塞封住錐形瓶口,將導管的另一端放入裝有紅色墨水的燒杯中.經(jīng)過一段時間之后,同樣引導學生對化學反應情況進行自主總結:錐形瓶內(nèi)的鐵絲表面出現(xiàn)紅色的固態(tài)物質,與裝有紅墨水燒杯相連(導管深入燒杯紅墨水之下)的導管端有紅墨水倒吸.

在上述實驗中,第一、第二兩個環(huán)節(jié)主要對學生進行以下引導:(1)使學生思考向表面有銹跡的鐵絲加入稀鹽酸的目的是什么?(2)鐵絲表面的銹跡為什么加入稀鹽酸并浸泡一段時間之后,鐵銹便會消失.第三個實驗環(huán)節(jié)對學生的引導為:(1)鐵絲表面銹跡逐漸消失的過程中,稀鹽酸溶液的顏色為什么會出現(xiàn)變化,且鐵絲表面為什么會出現(xiàn)氣泡?(2)表面銹跡被清除的鐵絲接觸濃鹽水一段時間之后,表面為什么出現(xiàn)了紅色固體物質,這些物質的主要成分可能是什么?(3)與紅色墨水接觸的導管端為什么會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象?上述問題都是基于化學實驗過程中發(fā)生的現(xiàn)象,進行“倒退”之后進行提問,目的在于帶動學生的思維,使其對現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進行思考.在這個過程中,化學教師應該組織學生進行自主總結,并對自己給出的結論進行解釋,由其他學生進行思考,判斷相關解釋是否合理.

2.2 通過嚴謹?shù)膶嶒灲虒W,培養(yǎng)學生系統(tǒng)性科學探究思維

通過基礎化學實驗成功激發(fā)初中生的主動探索興趣之后,教師的工作重點應該進行調整,需要將“探究思維”與“科學”相結合.依然以上述“鐵的銹蝕”化學實驗為例,體現(xiàn)“科學性”之處為:帶領學生按照既定流程完整地撰寫實驗報告.也許在很多人看來,撰寫實驗報告是一項最基礎的工作,與“科學性”之間沒有過多的聯(lián)系.但恰恰相反,流程完整、措辭嚴謹、真實性強的實驗報告最具本質性和基礎性,即通過閱讀一名學生撰寫的實驗報告,能夠在一定程度上看出該學生的學習態(tài)度,是否在探究的過程中彰顯務實精神,實事求是同樣是最基本的科學思想.比如在“鐵的銹蝕”實驗報告中,在“實驗用品”環(huán)節(jié)中,學生必須寫出錐形瓶、燒杯、帶導管的單孔橡皮塞、鑷子、剪刀、稀鹽酸、濃食鹽水、紅色墨水、舊鐵絲(與上一條一樣).這些物品均是實驗必備用品,涉及的科學思維包括:(1)單孔橡皮塞有前置條件:帶導管.如果沒有表達出“帶導管”,便容易使閱讀該報告的其他人出現(xiàn)理解錯誤;(2)在實驗進展期間,學生可以對照實驗報告中列出的材料,并與實驗中真正使用的材料進行對照.如果發(fā)現(xiàn)報告中記載的某種材料或設備并沒有在實驗中使用,則學生應該思考“因何原因導致這一結果”,是否在實驗過程中出現(xiàn)了某些錯誤的操作,或是在實驗期間突發(fā)奇想,確實沒有使用原來計劃中的某種材料或設備的必要性.總之,這種實驗的習慣本身具備較強的科學性,可以幫助學生在形成探究思維的過程中,養(yǎng)成良好的行為習慣,對未來發(fā)展有益.

化學實驗的方法和途徑很多,對于初中學生,實驗、調查和研究都可以培養(yǎng)學生的實驗態(tài)度和探究精神,例如,在教學中可以通過調查研究,帶領學生了解我國現(xiàn)有的地域資源和化學資源,包括煤、石油、天然氣以及諸多礦產(chǎn)資源豐富;鎢、銻、稀土、鋁等金屬儲量均居世界前列,也是因為這一原因,為我國現(xiàn)代化的化學工業(yè)建設提供了必要的物質基礎,科學研究的發(fā)展也得到了有力的支持.通過這種方式讓學生對資源的開發(fā)和利用有著正確地認識,并且激發(fā)學生為祖國建設奉獻力量的使命感與責任感.除此之外,我國是世界范圍內(nèi)最早合成蛋白質的國家,并且隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展和科學技術發(fā)展速度的加快,有機化合物在生活中的應用越發(fā)廣泛.

在化學教學的生活化的教育教學實踐中,教師可以根據(jù)實際情況從多個角度入手,引導學生主動參與教學參觀和社會調查.在社會實踐中去加深對化學原理的理解,在實踐活動中去學會學習,學會實踐.

2.3 建立完善的實驗演示評價機制,提高學生的評估性探究意識

在化學實驗過程中,教師還應建立完善的實驗演示評價機制,引導學生逐漸形成科學評估性探究意識.比如上文提到在集思廣益、共同探討化學實驗中出現(xiàn)的某些現(xiàn)象時,一些學生給出的觀點很可能與正確答案之間存在較大的偏差.但在科學探索的道路上,“允許別人完整地發(fā)表自己的意見”是一種非常重要的能力.原因在于:即使在一些錯誤的結論中,也存在某些可取之處.比如在傾聽他人陳述時,作為“傾聽者”,可以對他人觀點中的邏輯不通之處進行深入思考,對比自己的思考邏輯,審查自己是否存在同樣的錯誤.這便是“科學性的評估思維”.如果在他人陳述的過程中總是粗暴地打斷,或是對他人的觀點嗤之以鼻,自以為掌握了“真理”,可能終有一日會令自己吃大虧,這不利于學生的長遠發(fā)展.由此可見,科學探究能力必須建立在科學探究思維之上,而科學探究思維具有廣義性,涉及的內(nèi)容除了具體的知識之外,還會延伸至哲學層面.教師在指導學生做化學實驗的過程中,應該對上述內(nèi)容進行巧妙地滲透,從而達到培養(yǎng)學生的目的.

綜上所述,初中化學實驗由于具備較強的直觀性,能夠將課本所載內(nèi)容以實物景象的方式呈現(xiàn)在初中生的面前,故能夠在很大程度上激發(fā)學生的興趣.當初中生對課堂教學內(nèi)容產(chǎn)生興趣之后,便是在某種程度上具備了主觀探究性,可以在沒有他人督促的情況下投入對未知知識的探究.但該階段的學生在探究過程中大概率缺乏“科學思維”,采用的方式方法存在瑕疵.基于此,教師必須注意培養(yǎng)學生的科學思維,只有當“科學”與“探究”深度融合,幫助學生真正形成科學探究能力時,教育教學的目的才能實現(xiàn),這對學生終身學習大有裨益.