基于生成性的化學實驗教學設計

張永樂

基于生成性的化學實驗教學設計

張永樂

（江蘇省徐州市銅山區清華中學 江蘇徐州221000）

在實驗教學的設計中，教師既要關注實驗本身的生成性；又要善于分析學生，注重學生的親身體驗，創設有效的問題情境，引領學生自主學習。文章通過兩個案例探討了基于生成性的化學實驗教學設計。

生成性；實驗教學

實驗是化學的基礎,是化學學習的最重要載體。在化學學習過程中，實驗在引導學生生成知識，培養學生思維能力和探究能力,全面提高學生的化學素質方面都起到重要的作用。由于初中學生知識水平的限制，很多經典化學實驗在教材中的設計僅僅是簡單列舉實驗步驟，要求學生記住相關的實驗結論。至于前輩科學家在設計和探究實驗過程中的不懈的探索，巧妙的思考，完美的實驗設計則沒有體現。因此，如果只是按部就班的進行相應實驗教學,那么無疑只會讓學生機械地成為實驗的觀察者和記錄者，結論和知識的記憶者，不但學生興趣和動機得不到激發，思維和探究能力也得不到培養，更不利于學生化學素養的全面發展。

基于此,在實驗教學的設計中,教師既要分析實驗的原理、目的，關注實驗本身的生成性；又要善于分析學生的現有知識認知水平和可能的最近發展區，調動學生的興趣、動機和心理需求,注重學生的親身體驗；從知識的生成性的角度出發,創設有效的問題情境，引領學生自主學習，從一個學習主人的角度去探究實驗,去體會自己所設計的實驗一步步的走向成功的過程，在思維和探究中完成教學目標，從而達到最佳的學習效果。

下面列舉兩個重要的化學實驗教學設計,與大家共同探討。

案例1.空氣中氧氣含量的測定實驗

教材中在介紹“空氣中含有氮氣、氧氣、二氧化碳和水蒸氣等多種成分的氣體”后，直接告訴學生“已知紅磷固體能夠與氧氣發生反應，生成五氧化二磷固體”，進行實驗來確定空氣中氧氣的含量。至于為什么選擇紅磷作為實驗藥品，實驗裝置的設計要求，實驗的操作步驟注意事項等等都沒有細致的分析，只是在實驗中讓學生思考下列問題。

(1)紅磷在集氣瓶中燃燒，觀察到什么現象？消耗了什么氣體?

(2)待集氣瓶冷卻到室溫后，把導氣管插入盛水的燒杯中，打開止水夾，觀察到什么現象？

(3)實驗結果是否接近于事實?若相差較大，請分析產生誤差的原因。

(4)能否用蠟燭代替紅磷進行相同實驗，為什么?

如果按照這樣的教學設計去進行教學，即使現象很明顯，實驗很成功，但是實驗結束后學生的收獲又是什么呢？我想不外乎就是在預設的實驗過程中，“熱熱鬧鬧”的記住幾個現象和相關的結論，學生的真正意義上的思維在哪兒？學生對實驗的興趣又在哪兒？學生能力的培養和發展又在何方？

因此在這個經典實驗的教學設計中我根據學習的生成性進行了以下的教學設計：

1.實驗原理的生成性討論

首先展示一瓶密封的空氣樣品，然后設問：這就是我們要探究的實驗樣本，集氣瓶要注意什么？學生及時討論馬上得出答案，防止與外界空氣互相擴散，樣品必須不變，集氣瓶必須密封。這樣學生對裝置的氣密性及防止裝置漏氣，防止樣品氣體與外界氣體的互相擴散都有了明確認識。然后引導學生討論：如何測定一瓶密閉空氣中氧氣的含量。學生經過討論后歸納出2種方法，一是直接測定法（教師及時評價：由于同學們知識水平的和我們實驗室條件的限制，這種方法實際不可行）；二是間接測定法——利用一些方法除去氧氣，測出剩下的氣體體積，減少的即為氧氣的體積。這種基于實驗原理上的思維分析，調動了學生學習的主動性，滿足了學生內部探究需求，促進了思維主動而全面的發展。

2.藥品選擇生成性討論

在明確實驗原理的基礎上，設計問題情境：根據你所了解的知識，你認為除去氧氣的試劑的選擇和反應后生成物應該具備什么條件？學生經過討論分析得出：應該只與空氣中的氧氣反應，必須將氧氣反應完，即藥品必須過量，而且最后的生成物不能為氣體——體積和氧氣比較可以忽略。這時，我沒有讓學生進一步討論，而是根據學生實際直接給出現有答案并簡單評價：方法一用鐵和水、氧氣的生銹反應。需要較長的時間，不利于課堂演示；方法二用紅磷和氧氣反應生成五氧化二磷。優點：只與氧氣反應，生成物為固體，反應快，缺點：五氧化二磷對人體和環境有害。

3.實驗步驟生成性討論

設計問題情境：如果讓你去完成這個實驗，你認為實驗的操作應該怎樣進行？實驗中還應注意什么？學生討論后很快得出：裝置必須密封，即使不能密封，點燃紅磷插入操作也要迅速；紅磷必須足量；反應后裝置必須回復到原始條件，即冷卻至室溫；實驗中要注意環保。

伴隨著討論的一步步進行，學生在接觸化學的一開始就親自體會化學實驗的嚴謹之美，而在動手設計實驗的過程中，學生思維的嚴密性、發散性，實驗探究能力，都得到鍛煉和培養。相應的，在隨后實驗演示中，學生像觀察一個呱呱墜地的新生命一樣用期待的目光看著自己設計的實驗一步步走向成功，探究成功后喜悅溢于言表。甚至當老師出現些許誤差，學生馬上群情激昂，對老師的演示進行指正，這種全情投入的學習狀態絕不是僅讓學生作為一個實驗旁觀者所能達到的。而最后的知識的生成正是讓學生主動地體驗探究過程，用科學的態度，獲得科學的方法，在“做科學”的探究實踐中逐步形成，并最終養成終身學習的意識和能力。

案例2.鐵冶煉的化學原理的實驗

教材中實驗是：“讓我們通過實驗來研究鐵冶煉的化學原理，……判斷反應中生成了什么物質”。

很多老師在這個實驗的教學設計中往往把產物的探究作為重點，本人不敢茍同。姑且不說這個實驗中有諸多值得商榷的地方，如生成的能被磁鐵吸引的黑色固體可以是氧化亞鐵、四氧化三鐵等。單就實驗的目標，根據學生的認知水平的實際，本人淺見是：氧化還原反應在初中階段屬于拓展部分，因此反應原理（即化學方程式）可以由老師根據得失氧的關系直接講解。這樣既可以回避掉實驗中不嚴密的地方（當然這些知識可以作為探究活動讓學生進行課外探究），同時可以將本方程式的配平（初中化學方程式書寫的一個難點）及時練習鞏固。然后讓學生根據實驗原理，大膽地進行實驗裝置和操作的設計，對比實際煉鐵的裝置和步驟，讓學生體會實驗設計與實際生產的密切聯系。

鑒于此，這個實驗的教學過程設計為如下幾個問題情境，引導學生進行生成性學習。

1.根據反應物的狀態和反應條件，要想使此反應發生需要哪些儀器，怎樣組裝？實驗裝置中要注意什么？

2.反應后生成物如何檢驗？所需藥品和儀器有哪些，應怎樣連接？

3.結合一氧化碳的性質，你認為在加熱反應過程中還需要注意哪些問題，怎樣在裝置和操作中體現出來？

4.你有幾種方法處理尾氣（討論結果見下圖3、4、5）；實驗結束后，操作應怎樣進行？

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

學生在討論后很快得出實驗儀器,裝置的連接，實驗的注意事項等等見圖1)。此時，我并沒有利用課件進行展示，而是讓一個美術功底比較好的同學到黑板上按照學生的設計進行板畫。伴隨著一個個儀器在黑板上逐一顯示出來，并按照設計預期巧妙的組合到一起，學生興趣激昂，學習氛圍特別濃厚。當學生的設計圖（圖1）完整地在黑板上體現出來后，我進一步引導學生分析：與教材中裝置圖（圖2）比較，二者有何區別？這樣學生大膽分析，類比歸納，找出實驗內在規律，拓展了思維空間，進而培養和提升了學生的求異思維，發散思維的能力。整個教學過程，學生思維不斷由活躍逐漸進入到深層次的思考，思維的深度和創新意識都得以訓練和培養。

煉鐵實驗原理可以說是初中階段最復雜的實驗，步驟繁瑣，知識點較多，如不親力親為，理解和記憶便比較困難。在整個實驗的教學設計中，我以學生現有的知識水平為基點，循序引導，讓學生的知識自主生成，整個實驗設計全由學生自己討論、板畫，又親眼見證了自己設計的實驗過程一點點地在黑板上展示出來，學生的自信心和成功感油然而生，知識的記憶和體會的深刻與前不可同日而語。

知識的生成絕不是單方面的講解和被動的接受，而是交互意義上的主動構建?！白寣W生有更多的機會主動地體驗探究過程，在知識的形成、聯系、應用過程中養成科學的態度，獲得科學的方法，在“做科學”的探究實踐中逐步形成終身學習的意識和能力。”因此，教師在實驗的教學設計中，應根據化學實驗的特點，注重學生的親身體驗，引導學生自主進行實驗設計和評價，然后探究、分析、比較、歸納，使學生積極主動地獲取化學知識，激發學習興趣，培養創新精神和實踐能力。

［1］趙禮明.化學實驗教學中如何激發學生積極的學習動機［J］.中學化學教學參考，2012，（4）：12-14

［2］中華人民共和國教育部制訂.全日制義務教育化學課程標準（2011版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2011

1008-0546（2013）07-0066-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2013.07.024