實驗教學中滲透學科思想主動探究中提升化學素養

摘要：化學實驗教學需要注重滲透學科思想方法，通過優化教學模式、關注實驗過程中的異常現象、靈活運用控制變量法、將定性研究和定量計算融合，通過實驗創新，培養學生知識建構、探究、推理等學科能力，同時注意幫助學生樹立綠色化學和有用的化學觀念，使學生的化學學科素養能得到提升。

關鍵詞：實驗教學； 學科思想 ；學科素養

文章編號：1008-0546（2014）08-0085-03中圖分類號：G633.8文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.08.031

化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗對于完成化學課程任務具有不可替代的作用。但長期以來，由于“應試教育”的影響，化學實驗教學只重視實驗理論的傳授，而忽略對學生實驗技能、分析問題、解決問題能力的培養，造成學生學科思想方法的缺失，極大地影響了學生化學學習能力。本文將結合教學實踐，著重闡述實驗探究教學中學科思想滲透和學科能力提升的問題。

一、創設實驗情境，滲透學科思想觀念

諾貝爾獎獲得者馮·勞厄曾經說過，教育所給予人們的無非是一切已學過的東西都忘記后所剩下的東西。在初中階段，我們不僅要交給學生基本的化學主干知識，還要注意滲透基本的化學學科思想觀念，這是對學生終身有用的、可促進學生可持續發展的內容。

1. 注重微粒觀的形成，使微觀粒子與宏觀世界的聯系富有意義

物質結構理論表明：宏觀的物質是由分子、原子、 離子等微粒構成的，微粒的特性決定于其原子結構特別是原子核外電子的運動情況，微粒觀是化學學科素養中的重要觀念。教學中通過“水的電解、品紅在水中擴散、氨分子的擴散、等體積水和酒精的混合、碘的升華”等實驗，讓學生確立物質是由微粒構成的認識，以及微觀粒子具有的不斷運動、微粒之間有間隔的性質。通過創設實驗“將碘酒和固體碘分別放在土豆片”，直觀、生動的實驗現象幫助學生理解“同種物質的分子化學性質相同”這一性質，并在化學觀念與生活現象之間架起橋梁。

2. 注重守恒觀的形成，理解化學反應的實質

通過對“白磷燃燒、鐵絲和硫酸銅溶液反應、蠟燭燃燒、鎂條燃燒”分組實驗和討論，幫助學生建立化學變化的微觀實質是原子之間的重新組合，由此派生出化學變化中許多守恒的關系守恒觀，如質量守恒、元素守恒、原子守恒，守恒觀念是一種整體思維方式的體現，守恒觀是也是書寫化學方程式和化學計算的理論根據，能快速簡潔地解決復雜體系的問題。

3. 注重結構決定性質、性質決定用途觀念的形成，揭示內在聯系

微粒的結構特征決定了它們之間的相互作用方式，賦予了其特有的性質特征，性質決定用途、制法及存在的觀念也是化學中的一個基本觀念，能從物質結構決定性質的視角解釋一些化學現象，預測物質的有關性質用途、制法保存方法等問題也就迎刃而解了。例如在“碳的單質”教學中，通過設計“用玻璃刀裁玻璃”和“削鉛筆芯”對比試驗，學生懂得了金剛石和石墨物理性質差異原因在于碳原子的排列方式不同；“二氧化碳分別通入紫色石蕊試液和澄清石灰水”既給出了二氧化碳的收集、檢驗方法以及石灰水要密封保存，也讓學生理解了由于分子的構成不同，所以二氧化碳和一氧化碳性質不同，同時也能類推出SO2也能使紫色石蕊試液變紅，也能與澄清石灰水、NaOH溶液反應，使化學學習變得有規律可循。

在化學教學中，通過“鎂條和稀鹽酸反應、生石灰和水反應”等實驗傳遞能量觀?！八碾娊鈱嶒灐?、“磁鐵吸引硫粉和鐵粉的混合物”、“酸堿鹽溶液之間”的性質實驗詮釋分類觀。“硫分別在空氣和氧氣中燃燒、木炭在空氣和氧氣中燃燒”幫助學生建立量變質變觀。這些典型的學科思想觀念具有普適意義，將對學生產生終生的影響。

二、主動參與實驗探究過程，提升學科能力

教師在創設實驗情景時不僅要激發學生的學習興趣，更要讓學生通過親身經歷和體驗探究過程，清楚科學探究包含的要素，增進對科學探究的理解，認識到實驗對發展學生的學科能力具有不可替代的作用。

1. 優化實驗教學模式，提高知識建構的能力

我國著名的化學家戴安邦先生就曾經精辟地說過：“化學實驗課是實施全面化學教育的最有效的教學形式”。 傳統的實驗教學基本模式是：講解—實驗—講解，也就是按“講—做—講”的程序去組織教學的，結論在實驗前，是這種實驗教學模式在操作程序上最顯著特征。顯然，這是一種以獲取知識為主要目標的接受式學習的實驗教學模式，不利于學生主動建構知識的。

而將“實驗”與“探究”聯系在一起，構成的教學模式則是從素質教育的高度，對實驗教學功能的再認識，再開發。它遵循理科教學的規律，體現課程改革的新理念?！皩嶒灐骄俊苯虒W模式的基本教學程序則可表達為：問題—實驗—討論，即按“問—做—議”的程序去組織教學。在“實驗—探究”模式中，“實驗”是手段，“探究”才是模式的核心，顯然，這種對實驗教學功能全面開發的教學模式，是一種以學生發展為目標的，探索性、發現性學習的實驗教學模式。如質量守恒定律、燃燒條件、溶液、飽和溶液和不飽和溶液、化學四種基本反應類型概念的建立就可以采用這種模式開展教學。學生以探究問題為學習動力，在老師的引導啟發下進行分析問題、揭示問題、解決問題，學生通過對直觀實例、實驗現象和事實的比較、分析，把感性上升為理性，再用簡明準確的語言抽象概括出概念的本質屬性，從而發現、形成概念。

2. 關注實驗異常現象，培養敏銳的觀察和分析能力

化學發展史上有許多因為善于觀察，抓住機遇而導致發現或發明的實例。作為教師在平時的教學過程中應有機的穿插和滲透這些生動的史實，學生受這些生動事實的影響，就會自覺地在化學實驗中訓練和培養自己的觀察能力。如“空氣組成的測定”探究實驗，教師首先引導學生重溫拉瓦錫得探究之旅，并告訴學生恩格斯評價“當真理碰到鼻尖時候還沒有得到真理”舍勒和普里斯特利的故事。讓學生明白有時在正常操作的實驗過程中會出現意外反?，F象，它通常伴隨著主要現象發生，具有一定的隱蔽性，不易被察覺，從而鼓勵學生善于捕捉實驗異?，F象，養成一種能抓住異常現象所提供的，哪怕是微不足道的信息，進行深入研究的、鍥而不舍的科學作風，為學生以后進行科學研究或走上社會從事任何工作打下良好的基礎。例如實驗室制取氧氣時水槽中水變紅色、檢驗二氧化碳氣體時沒有看到澄清石灰水變渾濁、測定空氣空氣組成時液面上升不到空氣體積的1/5、實驗過程中試管破裂、發生倒吸等等這些“意外”情況，都應該受到關注。又如實驗“鎂在二氧化碳中燃燒”幫助學生理解“燃燒不一定需要氧氣，二氧化碳也能支持某些物質的燃燒”等，同時培養了學生分析問題的能力以及嚴謹的科學精神。

3. 運用控制變量法，螺旋提升科學探究的能力

新課程中雖然有41個實驗或實驗系列，但是在教材中探究都是以問題或者活動的方式呈現，沒有明確給出科學探究的基本模式和方法，以致于很多學生認為科學探究高深莫測，可望而不可及。因此，教師在教學中要注重通過選取合適的素材，展現科學研究的方法。

控制變量法是科學探究經常使用的一種方法，就是在研究化學變化中，影響化學的因素有多個方面，通過改變單一變量，觀察、記錄該變量對研究對象的影響情況，探索出該變量與化學變化之間的關系與規律。通過控制變量法指導學生進行對照實驗，將復雜的問題簡單化，尋找到影響化學反應的因素，學生的探究能力將得到提升。教材中運用控制變量法的實驗很多，如“鐵生銹條件的探究、二氧化碳與水反應、燃燒條件的探究”等。在教學中將控制變量法循序漸進、由淺及深進行滲透，學生的探究方法將會逐漸清晰，探究能力將會有明顯提高，探究的范圍將由課堂延伸至課外，例如，在“催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響”實驗探究中，可以設計實驗組：帶火星木條分別伸入（1）盛有5mL5%過氧化氫溶液的試管；（2）盛有二氧化錳粉末的試管；（3）裝有少量二氧化錳和5mL5%的過氧化氫溶液；（4）待反應結束后，再加入5mL5%的過氧化氫溶液，得出催化劑能“改變其他物質的反應速率，而本身的質量和化學性質不變”。如果對本實驗進行拓展，分別用紅磚粉末、CuO、Fe2O3代替MnO2，可以發現最佳催化劑，如果換成豬肝、土豆，則可以通過對比實驗感受酶作為生物催化劑的高效特點。

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4. 實驗創新，發展學科思維能力

知識的掌握過程是一個學習者主動參與、積極思維的過程，學習者只有通過深層次思維活動才能掌握所學知識。化學實驗在培養學生的科學態度、訓練學生的科學方法，特別是完善學生的創新思維方面具有獨到的功能。因此，在教學過程中應真正培養學生創造質疑、勇于探索，即使對那些早已成為定論的事物，也要從不同角度和側面進行重新審視，讓學生從自己設計的實驗中學會思考、學會分析，使創新思維能力得以維持和發展。

實驗創新無處不在，貫穿于化學教學的各個環節。在初中階段實驗創新主要涉及實驗裝置創新，如“空氣組成的測定”、“驗證二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應”實驗裝置；利用實驗教學突破教學難點如“往無色蔗糖溶液中加入少量高錳酸鉀固體，看到固體溶解，得到紅色溶液”實驗，可以幫助學生建立溶液中溶質可以是多種的概念；還有實驗方案的創新，如“燃燒條件的探究”、“氫氧化鈉是否變質的探究”等。下圖是“探究物質在溶解過程中常常伴隨著吸熱或放熱現象”教學中學生設計的實驗方案，教師指導學生從已有的經驗出發，運用科學方法，創造性地自由設計出多樣的、切實可行的實驗方案，以使其潛能和聰明才智得以充分展現。讓學生自主參與學習過程，可以培養學生的合作與競爭意識；而通過方案評價比較，旨對學生的科學探究思維和基本方法進行訓練。

5. 定性和定量融合，提升推理和計算能力

定性分析和定量研究是化學教學中常用的方法，定性分析是通過對化學問題分析，定性地解釋化學現象；定量研究是在定性分析基礎上，運用數學計算方法求出問題的精確解。要提升學生的化學學科素養，目光不僅要停留在學生的基礎知識和技能上，更要將定性分析和定量計算融合，從而提升學生的推理和計算能力。

例如，有機分子最簡式的測定常采用燃燒法，其原理是在電爐加熱條件下用純氧氣氧化樣品，根據產物的質量確定有機物的組成。裝置如下：

在實驗中得到數據如下：反應前后有機物的質量減少了1.8g，裝置E和F的質量分別增加了1.08g和2.64g，請分析有機物的組成。

在初中化學教學中，定量測定某物質的組成是化學研究的重要內容之一，最常見的就是根據反應前后元素種類和質量不變對物質的組成進行分析。

總之，在新課程理念下化學實驗教學有許多問題需要探索和實踐，但只要教師本著以人為本，一切為了學生發展的教學理念，充分發揮實驗在化學學科中的重要作用，幫助學生形成化學概念，獲得化學知識和訓練操作技能，培養觀察能力、實驗能力、思維能力，以及化學學科的觀念、科學精神和科學方法，學生的化學學科素養一定能得到提升。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部. 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，2012

［2］姚元芝. 論初中化學教學中科學素質的培養 ［J］. 化學教育，1998，（11）

［3］范愛玉. 在“影響化學反應速率的因素”實驗教學中的應用［J］. 中學化學教學參考，2013，（5）

［4］史育萌. 提高課堂教學有效性策略的研究 ［D］. 蘇州大學，2007

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4. 實驗創新，發展學科思維能力

知識的掌握過程是一個學習者主動參與、積極思維的過程，學習者只有通過深層次思維活動才能掌握所學知識?；瘜W實驗在培養學生的科學態度、訓練學生的科學方法，特別是完善學生的創新思維方面具有獨到的功能。因此，在教學過程中應真正培養學生創造質疑、勇于探索，即使對那些早已成為定論的事物，也要從不同角度和側面進行重新審視，讓學生從自己設計的實驗中學會思考、學會分析，使創新思維能力得以維持和發展。

實驗創新無處不在，貫穿于化學教學的各個環節。在初中階段實驗創新主要涉及實驗裝置創新，如“空氣組成的測定”、“驗證二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應”實驗裝置；利用實驗教學突破教學難點如“往無色蔗糖溶液中加入少量高錳酸鉀固體，看到固體溶解，得到紅色溶液”實驗，可以幫助學生建立溶液中溶質可以是多種的概念；還有實驗方案的創新，如“燃燒條件的探究”、“氫氧化鈉是否變質的探究”等。下圖是“探究物質在溶解過程中常常伴隨著吸熱或放熱現象”教學中學生設計的實驗方案，教師指導學生從已有的經驗出發，運用科學方法，創造性地自由設計出多樣的、切實可行的實驗方案，以使其潛能和聰明才智得以充分展現。讓學生自主參與學習過程，可以培養學生的合作與競爭意識；而通過方案評價比較，旨對學生的科學探究思維和基本方法進行訓練。

5. 定性和定量融合，提升推理和計算能力

定性分析和定量研究是化學教學中常用的方法，定性分析是通過對化學問題分析，定性地解釋化學現象；定量研究是在定性分析基礎上，運用數學計算方法求出問題的精確解。要提升學生的化學學科素養，目光不僅要停留在學生的基礎知識和技能上，更要將定性分析和定量計算融合，從而提升學生的推理和計算能力。

例如，有機分子最簡式的測定常采用燃燒法，其原理是在電爐加熱條件下用純氧氣氧化樣品，根據產物的質量確定有機物的組成。裝置如下：

在實驗中得到數據如下：反應前后有機物的質量減少了1.8g，裝置E和F的質量分別增加了1.08g和2.64g，請分析有機物的組成。

在初中化學教學中，定量測定某物質的組成是化學研究的重要內容之一，最常見的就是根據反應前后元素種類和質量不變對物質的組成進行分析。

總之，在新課程理念下化學實驗教學有許多問題需要探索和實踐，但只要教師本著以人為本，一切為了學生發展的教學理念，充分發揮實驗在化學學科中的重要作用，幫助學生形成化學概念，獲得化學知識和訓練操作技能，培養觀察能力、實驗能力、思維能力，以及化學學科的觀念、科學精神和科學方法，學生的化學學科素養一定能得到提升。

參考文獻

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［2］姚元芝. 論初中化學教學中科學素質的培養 ［J］. 化學教育，1998，（11）

［3］范愛玉. 在“影響化學反應速率的因素”實驗教學中的應用［J］. 中學化學教學參考，2013，（5）

［4］史育萌. 提高課堂教學有效性策略的研究 ［D］. 蘇州大學，2007

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4. 實驗創新，發展學科思維能力

知識的掌握過程是一個學習者主動參與、積極思維的過程，學習者只有通過深層次思維活動才能掌握所學知識?；瘜W實驗在培養學生的科學態度、訓練學生的科學方法，特別是完善學生的創新思維方面具有獨到的功能。因此，在教學過程中應真正培養學生創造質疑、勇于探索，即使對那些早已成為定論的事物，也要從不同角度和側面進行重新審視，讓學生從自己設計的實驗中學會思考、學會分析，使創新思維能力得以維持和發展。

實驗創新無處不在，貫穿于化學教學的各個環節。在初中階段實驗創新主要涉及實驗裝置創新，如“空氣組成的測定”、“驗證二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應”實驗裝置；利用實驗教學突破教學難點如“往無色蔗糖溶液中加入少量高錳酸鉀固體，看到固體溶解，得到紅色溶液”實驗，可以幫助學生建立溶液中溶質可以是多種的概念；還有實驗方案的創新，如“燃燒條件的探究”、“氫氧化鈉是否變質的探究”等。下圖是“探究物質在溶解過程中常常伴隨著吸熱或放熱現象”教學中學生設計的實驗方案，教師指導學生從已有的經驗出發，運用科學方法，創造性地自由設計出多樣的、切實可行的實驗方案，以使其潛能和聰明才智得以充分展現。讓學生自主參與學習過程，可以培養學生的合作與競爭意識；而通過方案評價比較，旨對學生的科學探究思維和基本方法進行訓練。

5. 定性和定量融合，提升推理和計算能力

定性分析和定量研究是化學教學中常用的方法，定性分析是通過對化學問題分析，定性地解釋化學現象；定量研究是在定性分析基礎上，運用數學計算方法求出問題的精確解。要提升學生的化學學科素養，目光不僅要停留在學生的基礎知識和技能上，更要將定性分析和定量計算融合，從而提升學生的推理和計算能力。

例如，有機分子最簡式的測定常采用燃燒法，其原理是在電爐加熱條件下用純氧氣氧化樣品，根據產物的質量確定有機物的組成。裝置如下：

在實驗中得到數據如下：反應前后有機物的質量減少了1.8g，裝置E和F的質量分別增加了1.08g和2.64g，請分析有機物的組成。

在初中化學教學中，定量測定某物質的組成是化學研究的重要內容之一，最常見的就是根據反應前后元素種類和質量不變對物質的組成進行分析。

總之，在新課程理念下化學實驗教學有許多問題需要探索和實踐，但只要教師本著以人為本，一切為了學生發展的教學理念，充分發揮實驗在化學學科中的重要作用，幫助學生形成化學概念，獲得化學知識和訓練操作技能，培養觀察能力、實驗能力、思維能力，以及化學學科的觀念、科學精神和科學方法，學生的化學學科素養一定能得到提升。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部. 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，2012

［2］姚元芝. 論初中化學教學中科學素質的培養 ［J］. 化學教育，1998，（11）

［3］范愛玉. 在“影響化學反應速率的因素”實驗教學中的應用［J］. 中學化學教學參考，2013，（5）

［4］史育萌. 提高課堂教學有效性策略的研究 ［D］. 蘇州大學，2007

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