基于“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐研究

韋 和

(廣西壯族自治區(qū)欽州市第二中學(xué),廣西 欽州 535099)

高中學(xué)生科學(xué)探究能力與創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng),并不是一兩天就能夠完成的,需要學(xué)生在長(zhǎng)時(shí)間的積累和學(xué)習(xí)之下掌握科學(xué)探究及創(chuàng)新的技巧和原理,進(jìn)而在不斷的碰壁和挫折之下形成較為良好的科學(xué)探究能力及創(chuàng)新能力.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是驗(yàn)證學(xué)生理論性知識(shí)的主要途徑之一,在受到空間、時(shí)間、危險(xiǎn)性等因素束縛之下,學(xué)生需要彰顯自主意識(shí)和自主能力,在突破原有教學(xué)束縛之下,全身心地參與到化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作之中,以此實(shí)現(xiàn)提升學(xué)生科學(xué)探究能力及創(chuàng)新能力的目標(biāo).

1 高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的意義

高中階段,學(xué)生正處于身心發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,個(gè)性發(fā)展相對(duì)較快,因此學(xué)校在教育工作等方面均面臨著巨大的挑戰(zhàn).新課程不僅對(duì)學(xué)科類(lèi)型及相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,其難度與深度也相對(duì)提升.這種現(xiàn)象便需要全體學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的過(guò)程中有意識(shí)地培養(yǎng)與提升自身的創(chuàng)新意識(shí)與探究能力.在高中化學(xué)課堂中,教師可以根據(jù)內(nèi)容設(shè)計(jì)相應(yīng)的問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生們進(jìn)行分析.經(jīng)過(guò)短暫的分析與思考、猜測(cè)與假設(shè)后,便可以從中提取出相應(yīng)的過(guò)程信息,并以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),推導(dǎo)出正確的結(jié)論.通過(guò)這種方式,還可以間接培養(yǎng)學(xué)生的反思能力.同時(shí),高中階段也是培養(yǎng)學(xué)生們養(yǎng)成良好科學(xué)態(tài)度的關(guān)鍵時(shí)期.通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn),可以滲透科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)工作,充分激發(fā)他們的想象力與創(chuàng)造力,令學(xué)生們?cè)趯?shí)際操作的過(guò)程中能夠不斷地提出問(wèn)題,通過(guò)師生或生生之間的深入探討,取得共同進(jìn)步的學(xué)習(xí)成果.

2 高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的具體措施

2.1 挖掘化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)所蘊(yùn)含的價(jià)值

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)之一在于可以幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中理解概念和化學(xué)原理,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,有效激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣.筆者在長(zhǎng)期的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究中發(fā)現(xiàn),通過(guò)挖掘化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)中所蘊(yùn)含的功能價(jià)值,可以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力與創(chuàng)新意識(shí)[1].教師可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)強(qiáng)化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的探索性.

以蘇教版“鈉與水反應(yīng)實(shí)驗(yàn)”這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為例,教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力增加兩個(gè)拓展性實(shí)驗(yàn).第一個(gè)拓展實(shí)驗(yàn)是分析并操作 Na與CuSO4溶液是否可以置換出Cu,第二個(gè)拓展實(shí)驗(yàn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)明確Na與FeSO4有什么樣的反應(yīng)現(xiàn)象.基于學(xué)生對(duì)相關(guān)的化學(xué)知識(shí)已經(jīng)有了前概念,因而第一個(gè)實(shí)驗(yàn)很容易便可以得出結(jié)論,即Na與CuSO4可以生成Na2SO4和Cu,但實(shí)際上會(huì)有藍(lán)色絮狀物質(zhì)產(chǎn)生,同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的氣體,沒(méi)有看到預(yù)計(jì)的紅色固體.對(duì)于第二個(gè)拓展實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō),有很多的學(xué)生會(huì)有所疑惑,但是通過(guò)實(shí)驗(yàn)則可以發(fā)現(xiàn),白色的Fe(OH)2在發(fā)生沉淀后會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色的Fe(OH)3,這為后續(xù)學(xué)習(xí)鐵及其化合物的知識(shí)做了鋪墊.這兩個(gè)拓展實(shí)驗(yàn)均有一定的迷惑性,通過(guò)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作學(xué)生可以一步步地掌握真相,活躍自己的學(xué)習(xí)思維,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有重要意義.

2.2 創(chuàng)設(shè)學(xué)生喜歡的實(shí)驗(yàn)氛圍

化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身具有很強(qiáng)的趣味性和可操作性,學(xué)生對(duì)此有著很濃厚的學(xué)習(xí)興趣,可以積極參與到課堂學(xué)習(xí)中去.為更好地激發(fā)學(xué)生參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的積極性,教師可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)更多富有趣味性的實(shí)驗(yàn)氛圍[2].

比如在蘇教版《金屬鈉及鈉的化合物》的教學(xué)中,關(guān)于過(guò)氧化鈉的性質(zhì)課本上只介紹了過(guò)氧化鈉與水、與二氧化碳反應(yīng)兩個(gè)化學(xué)方程式.利用這兩個(gè)反應(yīng)教師可以設(shè)計(jì)“滴水生火”和“吹氣生火”兩個(gè)實(shí)驗(yàn).這兩個(gè)趣味實(shí)驗(yàn)不僅與學(xué)生的認(rèn)知起沖突,同時(shí)也活躍了課堂氣氛.再比如教師還可以為學(xué)生創(chuàng)設(shè)課外家庭實(shí)驗(yàn)情境,將化學(xué)實(shí)驗(yàn)延伸到學(xué)生的生活中去,讓學(xué)生在生活化的學(xué)習(xí)情境中培養(yǎng)探究能力與創(chuàng)新意識(shí).以“物質(zhì)的分離與提純”這一節(jié)知識(shí)點(diǎn)為例,當(dāng)講完萃取的知識(shí)點(diǎn)后,教師可以安排一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn),即準(zhǔn)備西紅柿、水和油,讓學(xué)生去煮一個(gè)西紅柿湯.待實(shí)驗(yàn)完成后即可以向?qū)W生提出三個(gè)問(wèn)題,一是西紅柿湯為什么會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象?二是西紅柿湯顏色最深的那一層是什么?三是所使用的油在西紅柿湯中起著什么樣的作用?待學(xué)生回答完這三個(gè)問(wèn)題后,教師可以點(diǎn)明主題,即“西紅柿湯”和本節(jié)課所學(xué)習(xí)的“碘水”和“溴水”是相對(duì)應(yīng)的,“西紅柿煮湯過(guò)程”則是與“萃取”知識(shí)相對(duì)應(yīng)的.相信通過(guò)安排這樣貼近于學(xué)生生活的化學(xué)實(shí)驗(yàn),不僅可以突破教材內(nèi)容,活躍課堂氛圍,而且可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)探究能力.

2.3 讓學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)

在教學(xué)過(guò)程中,當(dāng)學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)操作后,其收獲的化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維是理論課教學(xué)遠(yuǎn)不能比的.如果學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中遇到了問(wèn)題,化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維將成為學(xué)生獨(dú)立思考和思考問(wèn)題的一個(gè)強(qiáng)力手段.此外,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂的開(kāi)展過(guò)程中,學(xué)生的探究能力的培養(yǎng)并沒(méi)有得到教師的重視,他們所關(guān)心的只是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證過(guò)程.長(zhǎng)此以往,盡管學(xué)生的操作能力確實(shí)增強(qiáng)了許多,但在化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維能力的培養(yǎng)上卻毫無(wú)進(jìn)展,而且這對(duì)提升學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力也起不到實(shí)質(zhì)性的作用.

以蘇教版《金屬鈉及鈉的化合物》為例來(lái)進(jìn)行闡述,前文已經(jīng)介紹了通過(guò)“滴水生火”來(lái)引入鈉的氧化物的教學(xué),引發(fā)學(xué)生的興趣.這個(gè)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)氧化鈉和水的反應(yīng)以及燃燒的條件進(jìn)行預(yù)測(cè).學(xué)生很容易猜到產(chǎn)物可能是氫氧化鈉和氧氣.怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證?通過(guò)初中的學(xué)習(xí)可以用酚酞和帶火星的木條來(lái)檢驗(yàn)這兩種物質(zhì).要求學(xué)生通過(guò)提出問(wèn)題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)際操作和驗(yàn)證等步驟來(lái)得出最終實(shí)驗(yàn)方案.通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生會(huì)提出過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)的溶液雖然能使酚酞變紅,但后面會(huì)褪色,這又是什么原因造成呢?漂白性的物質(zhì)是什么呢?通過(guò)元素守恒的思想學(xué)生猜想可能是過(guò)氧化氫.初中學(xué)過(guò)二氧化錳可以加速過(guò)氧化氫的分解,再次通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想.這樣層層猜想、推理、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證,對(duì)學(xué)生而言,不論在化學(xué)學(xué)科素養(yǎng),還是在實(shí)驗(yàn)探究能力方面,都能得到很大的提升.

2.4 小組合作強(qiáng)化學(xué)生探究意識(shí)

在化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中,化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展和教學(xué)對(duì)學(xué)生化學(xué)理論的學(xué)習(xí)起到很好的作用.而在傳統(tǒng)的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,課堂容量有限,大多數(shù)的化學(xué)教師總是更多地傾向于自身的演示實(shí)驗(yàn),很少有機(jī)會(huì)能夠讓學(xué)生自己動(dòng)手投入到實(shí)驗(yàn)中去.長(zhǎng)此以往,許多學(xué)生就會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知停留在簡(jiǎn)單的初級(jí)階段,且并不能很好地在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中提高自身的動(dòng)手能力.因此,需要在傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中增加學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),讓學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分發(fā)揮自身的科學(xué)探究能力,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠順應(yīng)教學(xué)初衷.

例如,蘇教版“探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化”中關(guān)于鐵鹽和亞鐵鹽的檢驗(yàn)以及轉(zhuǎn)化的知識(shí),可以通過(guò)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究.在探究亞鐵和三價(jià)鐵的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),教師要事先準(zhǔn)備多種氧化劑和還原劑給學(xué)生選擇,學(xué)生通過(guò)小組討論設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.在這樣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)生不僅能夠輕松地掌握實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)過(guò)程,并且還能夠了解實(shí)驗(yàn)背后所蘊(yùn)含的一些深層次的化學(xué)知識(shí),更重要的是,學(xué)生在這樣的探究過(guò)程中,還能夠使自己的化學(xué)學(xué)習(xí)能力得到提升和鍛煉,有效提高了“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”核心素養(yǎng).

2.5 運(yùn)用多媒體降低化學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)系數(shù)

學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)難免會(huì)接觸到許多形色各異的化學(xué)藥品,部分藥品有危險(xiǎn)性,教師如果對(duì)此依舊按照課本操作,就會(huì)存在安全隱患.如果不進(jìn)行操作,就會(huì)降低學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效率,不能夠充分理解實(shí)驗(yàn)的化學(xué)原理.因此有一些危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)就會(huì)成為學(xué)生理解化學(xué)知識(shí)過(guò)程中的攔路虎,大大影響化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果.對(duì)于以上問(wèn)題的解決,教師能夠合理地應(yīng)用多媒體教輔設(shè)備,對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)多做創(chuàng)新.

例如,當(dāng)探究鉀和鈉的活潑性時(shí),可以對(duì)比兩者與水的反應(yīng)現(xiàn)象.但鉀與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象太劇烈,可能會(huì)引起爆炸.可以利用化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室APP進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué).選擇一個(gè)燒杯,控制鉀和水的用量,反應(yīng)發(fā)生后會(huì)在屏幕上顯示化學(xué)方程式.模擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象幾乎一樣.這樣不僅最大限度地保證高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)完整實(shí)施,同時(shí)還能保證師生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的安全.借助多媒體技術(shù)的輔助,就能夠在一定程度上避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有可能帶來(lái)的危險(xiǎn),也能夠通過(guò)多媒體使學(xué)生更加直觀清楚地觀看實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從而有效提高高中化學(xué)課堂效率,幫助學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)背后所蘊(yùn)含的化學(xué)知識(shí).

2.6 開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)不一定必須引入一些新的化學(xué)實(shí)驗(yàn),而是教師可以對(duì)教材上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn).實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的一種重要的教學(xué)活動(dòng),蘇教版教材上安排了較多的化學(xué)實(shí)驗(yàn),但是有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象并不是特別的明顯,或存在一些安全問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題,甚至因?yàn)橐恍┛陀^原因,不能看到相應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,因此教師對(duì)教材上已有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)是非常有必要的.

例如蘇教版中“氨與濃鹽酸的反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)課本上是在燒杯中分別放兩團(tuán)棉花,在棉花上分別滴加濃氨水和濃鹽酸,蓋上表面皿觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.學(xué)生可以觀察到明顯的白煙,同時(shí)也聞到了相當(dāng)刺鼻的味道,不利于師生身心健康.教師在授課時(shí)可以準(zhǔn)備空的輸液瓶,用兩支分別裝有濃鹽酸和濃氨水的微型注射器注射藥品觀察現(xiàn)象,最后再注射適量的水.改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)既能觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,也能避免藥品對(duì)環(huán)境的污染.實(shí)驗(yàn)后讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思與評(píng)價(jià),有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),提升學(xué)生的探究能力.