“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的實踐研究

徐祚壽

(福建省建寧縣第一中學(xué),福建 三明 354500)

高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng),其既屬于學(xué)習(xí)過程必備的一種精神,又是學(xué)習(xí)過程必備的科學(xué)態(tài)度,讓學(xué)生在探究學(xué)習(xí)中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)中的異常,積極質(zhì)疑權(quán)威,在原本實驗的基礎(chǔ)上進行自主創(chuàng)新,以提高學(xué)生分析與整合問題的能力,并促使其形成相應(yīng)的科學(xué)態(tài)度.學(xué)生在進行實驗探究中,需將化學(xué)問題的假設(shè)作為出發(fā)點,依據(jù)實驗內(nèi)容,設(shè)計實驗方案,并依據(jù)課堂學(xué)習(xí)的知識及其自身經(jīng)驗,合理解釋各種實驗現(xiàn)象.通過該教學(xué)過程,不僅能夠使學(xué)生形成相應(yīng)的團隊協(xié)作力,而且還能對其動手能力進行培養(yǎng),從而使學(xué)生經(jīng)過實驗探究,形成創(chuàng)新意識,并促進學(xué)生的思維能力提高.

1 高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的價值

第一,有助于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.就化學(xué)學(xué)科而言,其雖然屬于義務(wù)教育過程的一門主要課程,但是,學(xué)生接觸化學(xué)知識的時間卻比較短,普遍是在九年級才接觸到,缺乏堅實的學(xué)習(xí)基礎(chǔ).就化學(xué)學(xué)科來說,其兼具了復(fù)雜性與抽象性,學(xué)習(xí)難度不低于物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科,想要使學(xué)生實現(xiàn)高效學(xué)習(xí),就需教師加強引導(dǎo),激發(fā)學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)興趣[1].在實際教學(xué)時,若只是讓學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識,就會使學(xué)生覺得單調(diào)、枯燥,對化學(xué)知識的理解也較為膚淺,長此以往,就會影響到學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識的積極性,并降低了學(xué)生學(xué)習(xí)知識的效率.而化學(xué)實驗的開展,則能將抽象、復(fù)雜的化學(xué)知識轉(zhuǎn)變成生動、形象的演示過程,以便于學(xué)生有效理解相關(guān)化學(xué)知識,這不僅能夠使學(xué)生對于知識的探究形成濃厚的興趣,而且還有助于學(xué)生深層次地理解以及掌握相關(guān)內(nèi)容,以實現(xiàn)高效學(xué)習(xí).

第二,有助于加強學(xué)生的自學(xué)能力.新形勢下,課堂教育愈來愈關(guān)注學(xué)生的個性化發(fā)展,降低學(xué)生對教師的依賴度,注重對學(xué)生的自主探究、獨立思考的能力進行培養(yǎng),以落實新課程標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求.

第三,有助于學(xué)生形成創(chuàng)新意識.創(chuàng)新既是社會發(fā)展以及科技進步的重要推動力,又是培養(yǎng)優(yōu)秀、高素質(zhì)人才必須具備的素養(yǎng)與能力,這對學(xué)生實現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展有著重大意義.一般來說,理論知識的學(xué)習(xí)是生硬、刻板的,實驗學(xué)習(xí)則是可操作的、能動的,只有將理論與實驗有效結(jié)合,將理論知識當(dāng)作指導(dǎo),通過實驗操作加以驗證,才可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,突破教材的限制,積極探索新知識,從而使學(xué)生學(xué)習(xí)到豐富的知識,并獲得新結(jié)論.

2 高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的實踐策略

2.1 基于任務(wù)驅(qū)動的探究實驗開展

任務(wù)驅(qū)動法是立足于建構(gòu)主義理論的教學(xué)方法,其教學(xué)理念是將學(xué)生作為中心,教師把具體教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)變成任務(wù)完成的過程.任務(wù)探究過程,主要包含了提出任務(wù)→制定方案→歸納結(jié)論→任務(wù)評價→反思總結(jié)[2].學(xué)生將完成任務(wù)作為驅(qū)動,通過合作探究,明確任務(wù)完成的方法,以完成“知識和能力”的教育目標(biāo),以促進學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展.

例如,在對“鐵的重要化合物FeO”的相關(guān)知識進行學(xué)習(xí)時,教材中沒有涉及太多與FeO性質(zhì)有關(guān)的內(nèi)容,教師在對這部分內(nèi)容進行處理時,主要立足于證據(jù)推理與模型認(rèn)知的思維,指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)元素化合價具備的特征,推測得出FeO具備的化學(xué)性質(zhì),學(xué)生通過自己所掌握的氧化還原反應(yīng)的有關(guān)理論,就能快速了解到有+2價鐵的化合物,不僅具備氧化性,而且還具備相應(yīng)的還原性.化學(xué)教師可基于學(xué)生已初步得出的結(jié)論,設(shè)計相應(yīng)的任務(wù):鐵與水蒸氣可以反應(yīng),FeO是否具備與鐵相似的性質(zhì)能夠和水蒸氣產(chǎn)生反應(yīng)?判斷依據(jù)是什么?怎樣證明?學(xué)生經(jīng)過小組合作的形式進行分析探討,就能得到氧化亞鐵(FeO)和水蒸氣反應(yīng)的相關(guān)知識點:(1)FeO能夠與H2O(g)產(chǎn)生反應(yīng);(2)反應(yīng)裝置能夠運用鐵與水蒸氣的反應(yīng)裝置;(3)經(jīng)過驗證反應(yīng)產(chǎn)物是否含有H2,就能得出肯定的結(jié)論.接著,通過教師的引導(dǎo),依據(jù)實驗方案實施探究,當(dāng)完成實驗探究后,進行交流討論與任務(wù)評價.在反思總結(jié)的過程,教師可設(shè)置相應(yīng)的任務(wù):除去H2,從可能性的角度分析,還會有Fe3O4與Fe2O3兩種,是否可以從理論與實驗兩個角度,分別進行證明呢?通過任務(wù)的合理設(shè)計與解決,則能使學(xué)生通過自主查找相關(guān)資料、設(shè)計對應(yīng)的實驗方案,在實驗過程進行自主探究,可促使學(xué)生形成相應(yīng)的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識.

2.2 基于實際問題解決的探究實驗開展

科學(xué)探究和解決實際問題的能力通常是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)必備的品格.對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力進行檢驗的主要方式就是讓學(xué)生解決實際生活中遇到的問題.實際問題解決的探究實驗開展環(huán)節(jié)為:提出問題→找到解決方式→得到問題答案→遷移應(yīng)用,其主要是立足于建構(gòu)主義理論,加強知識構(gòu)建,這種教學(xué)模式的采用,不僅能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,而且還能使學(xué)生產(chǎn)生一定的問題意識[3].

以學(xué)生胃痛時吃胃藥的成分探究為例,一般來說,胃痛是因為胃酸(鹽酸)過多而造成的,醫(yī)生給開的胃藥中包含的抗酸劑,其主要成分是氫氧化鋁、碳酸氫鈉,此時,教師可引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)其學(xué)習(xí)的知識,設(shè)計相應(yīng)的探究方案,明確樣品藥當(dāng)中的成分氫氧化鋁、碳酸氫鈉,哪個治療效果更好.在這個探究活動中,教師可立足于學(xué)生的學(xué)習(xí)知識與已知信息,設(shè)計實際問題,引導(dǎo)學(xué)生解決問題:(1)藥品中的成分都有什么?(2)對比氫氧化鋁和碳酸氫鈉的有效成分和鹽酸的反應(yīng),哪個效果更好?并設(shè)計鹽酸和藥品兩種成分反應(yīng)的實驗方案.解決問題(1):可取適量的鹽酸與任意藥品成分反應(yīng),反應(yīng)過程,有氣泡產(chǎn)生的藥品中含有碳酸氫鈉,沒有氣泡產(chǎn)生的藥品中含有氫氧化鋁;解決問題(2):取適量的鹽酸與氫氧化鋁、碳酸氫鈉進行反應(yīng),對比兩種藥品的具體消耗量,因為藥品當(dāng)中的有效成分實際含量相對較小,在實際操作時,可采取對比精準(zhǔn)的滴定法.在實際探究中,學(xué)生可通過已掌握的知識,解決實際生活中的問題,以達(dá)到學(xué)以致用的效果.經(jīng)過整個探究,不僅培養(yǎng)與鍛煉了學(xué)生自身的高階思維,而且還能使學(xué)生學(xué)會從不同角度來看待問題,以實現(xiàn)問題的有效解決,從而使學(xué)生的創(chuàng)新意識以及動手操作能力得到有效提高.

2.3 基于情境化教學(xué)的探究實驗開展

在實驗教學(xué)中,情境創(chuàng)設(shè)需盡可能貼近學(xué)生的實際生活,從學(xué)生的實際生活當(dāng)中,挖掘相關(guān)實驗素材,并在實驗方案的設(shè)計中,巧妙地融入化學(xué)原理,以引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)共鳴,促使學(xué)生積累到豐富的化學(xué)知識,有效解決生活問題,從而使學(xué)生形成相應(yīng)的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識[4].

例如,在對“鎂條、鋁粉、鐵絲在氧氣當(dāng)中的燃燒現(xiàn)象”進行探究時,教師可創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境,即演示鎂條、鋁粉、鐵絲在氧氣當(dāng)中燃燒的過程,學(xué)生在觀察過程中會發(fā)現(xiàn),鐵絲在燃燒過程中會有四射的火星,此時,教師可提出探究性問題:為什么鐵絲在實際燃燒中會出現(xiàn)四射的火星?并給予學(xué)生相應(yīng)的指導(dǎo):火星四射屬于輕微的爆炸,鐵絲在燃燒過程,可能會生成氣體.接著,教師可指導(dǎo)學(xué)生猜測:細(xì)鐵絲實質(zhì)上就是鐵合金,其中存有少量碳,碳于氧氣當(dāng)中進行燃燒,常常會生成二氧化碳,這也是導(dǎo)致火星四射出現(xiàn)的主要原因.與此同時,教師可準(zhǔn)備相應(yīng)的實驗器材,讓學(xué)生親自進行實驗探究,即讓鐵絲在氧氣當(dāng)中進行燃燒,觀察是否存有四射的火星?最終使學(xué)生得到火星四射的原因是因為鐵絲當(dāng)中含有碳的結(jié)論.通過情境的創(chuàng)設(shè),學(xué)生在教學(xué)活動與實驗探究中,就會積極思考其中的性質(zhì)、規(guī)律,以促使學(xué)生形成發(fā)散思維,并形成科學(xué)探究能力.

2.4 基于知識應(yīng)用的探究實驗開展

只有知識的遷移,才能提高能力,才是探究實驗開展中所要實現(xiàn)的目標(biāo).因此,化學(xué)教師在進行探究實驗設(shè)計時,需通過實驗帶動知識點,以達(dá)到學(xué)生能力訓(xùn)練與提高的目的.同時,教師需依據(jù)反饋信息,給予學(xué)生針對性輔導(dǎo)、補償、矯正與深化,引導(dǎo)學(xué)生內(nèi)化知識,將其納入到自己的知識體系,并對知識進行補充,以實現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的完善,并經(jīng)過優(yōu)化評價,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)成就感.在探究實驗開展中,其更倡導(dǎo)“練”為主,即有目的性、針對性地進行變式訓(xùn)練,適當(dāng)?shù)亻_展強化練習(xí)以及追蹤練習(xí),經(jīng)過有效訓(xùn)練,不僅能深化學(xué)生對知識的理解與應(yīng)用,而且還能經(jīng)過問題解決,將知識轉(zhuǎn)化成能力.

例如,講解了“原電池原理”的相關(guān)內(nèi)容后,教師可布置易拉罐電池或者水果電池;在講解了“環(huán)境保護”的相關(guān)內(nèi)容后,教師可引導(dǎo)學(xué)生對生活中的廢水進行凈化處理,并布置學(xué)習(xí)任務(wù),讓學(xué)生調(diào)查家鄉(xiāng)中的固體廢棄物品種及其回收價值.通過知識應(yīng)用,不僅可以使學(xué)生獲得更多將教材知識運用于實踐活動中的機會,而且還能促進學(xué)生的實踐操作能力提高,從而使學(xué)生形成相應(yīng)的創(chuàng)新意識以及創(chuàng)造能力.

綜上所述,高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng),教師需立足于素質(zhì)教育,開展探究實驗,并依據(jù)學(xué)生的實際學(xué)情以及教學(xué)條件,設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)方案,優(yōu)化教學(xué)策略,從而使學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得到有效提升,并為學(xué)生的高效學(xué)習(xí)以及良好發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ).