優化初中化學實驗教學探究指導的研究

郭春旺+趙映荷

摘要：在分析當前初中化學實驗教學存在問題的基礎上，以“雪碧中逸出氣體的探究”為例，就如何優化初中化學實驗教學探究指導策略，改變傳統實驗教學進行研究。力求最大限度的激發學生探究內驅力，使初中化學實驗教學“效果”明顯、“效率”提高、“效益”長久。

關鍵詞：優化；初中化學實驗教學；探究指導；二氧化碳性質

文章編號：1008-0546（2014）11-0021-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.11.008

義務教育階段化學課程中的科學探究，是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動，對發展學生的科學素養具有不可替代的作用[1]。筆者在分析當前初中化學實驗教學存在問題的基礎上，以“雪碧中逸出氣體的探究”為例，就如何優化初中化學實驗教學探究指導策略，改變傳統探究教學進行研究。

一、當前初中化學實驗教學存在的問題

初三學生面臨中考，時間緊、任務重，受應試教育影響，傳統實驗教學中“畫實驗”、“講實驗”、“背實驗”及“驗證實驗”取代“探究實驗”較多，學生自主探究實驗“不多”、“不全”、“不到位”現象嚴重，實驗教學的有效性不高。近年來，在新課程理念倡導下，越來越多的教師嘗試實驗教學探究化，引導學生進行科學探究并取得了良好的教學效果，但同時又存在著一些問題：學生被動參與一些“照方抓藥”的“偽”探究，沒有思考和質疑的過程，導致探究興趣不高；學生探究過程中教師指導不力，導致表面熱鬧但實效甚微；不是成功就是失敗的目標取向評價，導致學生探究激情受挫[2]。

二、初中化學實驗教學探究指導策略的優化

雖然教師不能因為中考而不進行有效的實驗教學，但也不能因為實驗探究而影響中考。如何提高初中化學實驗教學的有效性？如何實現學生在探究過程中獲得知識、提高技能、體驗過程、掌握方法、形成積極的情感態度價值觀的“三維目標”？重在教師的探究指導！重在探究指導策略的優化！

1. 優化探究情境 培養問題意識

“問題”是探究的心臟，“提出一個問題往往比解決一個問題更重要（愛因斯坦）”。在研究過程中筆者發現“異常實驗現象”、“實驗后的反思”都是非常重要的探究情境，優化此類探究情境，可以培養學生的問題意識。

（1）傾倒二氧化碳實驗中問題意識的培養

筆者參照人教版義務教育教科書·九年級化學上冊[3]（以下簡稱新教材）中有關二氧化碳性質的教學內容，結合生活實際，設計了“雪碧中逸出氣體的探究”這一探究課題，利用學生現場檢驗并收集的“雪碧中逸出氣體”代替傳統教學時課前收集的二氧化碳，向燃著的階梯狀蠟燭傾倒“雪碧中逸出氣體”（圖1），期望通過“下層蠟燭先熄滅，上層后熄滅”的實驗現象，得出“二氧化碳密度比空氣大”的物理性質、“不能燃燒也不能支持燃燒”的化學性質及“滅火”的用途。但學生在探究過程中出現的“異常現象”有：同時熄滅的、先上后下的、根本不熄滅的。期望的“標準現象”難以達成。為什么？在研究過程中教師引導學生分析產生“異常實驗現象”的原因，將“異常實驗現象”作為下一步探究的情境來優化，指導學生提出下列問題：蠟燭的高低、火焰的強弱、燒杯的大小、集氣瓶的體積、傾倒的角度、氣流的快慢、玻片的遮擋等等，會不會都有可能成為實驗失敗的元素。如何解決這一系列的問題？

（2）二氧化碳溶解性實驗中問題意識的培養

筆者仿照新教材實驗設計，向一個收集滿“雪碧中逸出氣體”的質地較軟的塑料瓶中加入約1/3體積的水來探究二氧化碳的溶解性。通過瓶子變癟的現象學生很容易分析得出：二氧化碳能溶于水，瓶子內、外壓強差是瓶子變癟的原因。該實驗幾乎無失敗元素，但在探究過程中教師也能引導學生提出以下問題：為什么要到1/3的水？能不能定量測定1體積水中到底溶解多少二氧化碳？為什么要用軟塑料瓶？該塑料瓶是否太大，不符合低碳理念？溶解了二氧化碳的水還會是“水”嗎？

（3） 二氧化碳與水反應實驗中問題意識的培養

新教材中通過四個小實驗的對比分析來探究二氧化碳與水的反應。在教學過程中筆者發現該實驗作為演示實驗現象不夠明顯；作為學生分組實驗二氧化碳用量多、操作復雜。如何解決？在探究過程中學生還生成了以下問題：“紅花”能永久嗎？能否將多個實驗合為一體，一氣呵成，通過對比的方式來探究二氧化碳與水反應的產物及產物的穩定性？

2. 優化探究方案 激活思維能力

“發現問題是起點，解決問題是核心。”筆者在指導學生發現問題的基礎上，引導學生激活思維能力，自主選擇儀器及用品，自行設計實驗方案，并將探究方案進行優化組合。

（1）傾倒二氧化碳探究方案的優化

在教師的指導下，學生設計了如下優化方案：通過普通漏斗（圖2）或切割的塑料瓶上端傾倒二氧化碳。

（2） 二氧化碳溶解性探究方案的優化

在教師的指導下學生又設計了3種優化方案來探究二氧化碳的溶解性：將收集滿二氧化碳的試管倒扣在滴有品紅的水中，試管中的紅色液面上升（圖3）；在收集滿二氧化碳的集氣瓶中加入少量水，用玻片蓋住瓶口將瓶子倒置，瓶子就會緊緊“咬”住玻片（圖4）；用自制儀器抽取10mL蒸餾水和10mL二氧化碳，吸入二氧化碳氣體后立即關緊止水夾，反復多次將裝置振蕩，使得注射器中的蒸餾水與氣體充分接觸，最終可以根據注射器活塞的移動來定量測定實驗條件下二氧化碳的溶解能力（圖5）。

（3）二氧化碳與水反應實驗的優化

在教師的指導下學生還設計了2種將多個實驗合為一體，一氣呵成，通過對比的方式來探究二氧化碳與水反應的產物及產物穩定性的優化方案：向二氧化碳溶解性實驗中的“水”滴加紫色石蕊試液，將“水”一分為二，對其中的一份加熱（圖6）；在小試管上裹三段用紫色石蕊試紙染過的干燥濾紙，最上面一段噴稀醋酸，中間一段保持干燥，下面一段用蒸餾水潤濕，放在收集滿“雪碧中逸出氣體”的塑料瓶中，一段時間后取出試管，將濕潤的那部分在酒精燈上小心烘烤（圖7）。

與教材實驗相比，通過指導學生優化探究方案，激活了學生的思維能力，實現從“應付實驗→熱愛實驗→創新探究→享受探究”的轉變，讓初中化學實驗教學“效益”長久。

3. 優化學生組合 提高互動頻率

“榜樣的力量是無窮的”。在探究方案優化的基礎上，我們引導學生在全面分析各個學生的實驗操作能力、現象表述能力、疑點發現能力等因素的基礎上，盡量讓具有不同特長的學生均衡分配，組成實驗探究小組，進行自主探究、小組討論、共同小結、得出結論。通過優化學生組合，讓不同特長的學生成為組內其他同學的榜樣，在探究過程中提高互動頻率，投入最少的時間和精力，完成實驗探究，使初中化學實驗教學“效率”提高。

4. 優化探究過程 實現興趣轉變

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。在實驗教學中，“生成問題是起點，探究過程是核心”，要及時指導學生根據探究方案優化探究過程，變“仿中做”為“探中做”、“知中做”為“探中知”，實現“探中得”。讓非智力因素的興趣實現從“感知興趣→操作興趣→探究興趣→創造興趣”的轉變，使初中化學實驗教學“效果”明顯。

5. 優化過程評價 建構評價體系

以美國的斯克里文和英國的斯騰豪斯等為代表的過程取向評價主張：凡是具有教育價值的結果，不論是否與預定目標相符合，都應當受到評價的支持與肯定[4]。因此，在初中化學實驗教學中要優化過程評價，建構合理的評價體系。表1為我校學生實驗評價表。

初中化學實驗教學要優化探究情境，培養問題意識；優化探究方案，激活思維能力；優化學生組合，提高互動頻率；優化探究過程，實現興趣轉變；優化過程評價，建構評價體系。強化“以生為本”的理念，確立“實踐第一”的探究觀點，倡導求實、求是的“求真”精神，使初中化學實驗教學“效果”明顯、“效率”提高、“效益”長久。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012：9

[2] 趙映荷. 激活演示實驗教學 提高探究學習效率——以二氧化碳性質的實驗教學為例[J].化學教育，2012，（3）：55-58

[3] 人民教育出版社課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心.義務教育教科書化學九年級上冊[M].北京：人民教育出版社，2012：117-118

[4] 鐘啟泉.基礎教育課程改革綱要（試行）·解讀[M].上海：華東師范大學出版社，2001：285

與教材實驗相比，通過指導學生優化探究方案，激活了學生的思維能力，實現從“應付實驗→熱愛實驗→創新探究→享受探究”的轉變，讓初中化學實驗教學“效益”長久。

3. 優化學生組合 提高互動頻率

“榜樣的力量是無窮的”。在探究方案優化的基礎上，我們引導學生在全面分析各個學生的實驗操作能力、現象表述能力、疑點發現能力等因素的基礎上，盡量讓具有不同特長的學生均衡分配，組成實驗探究小組，進行自主探究、小組討論、共同小結、得出結論。通過優化學生組合，讓不同特長的學生成為組內其他同學的榜樣，在探究過程中提高互動頻率，投入最少的時間和精力，完成實驗探究，使初中化學實驗教學“效率”提高。

4. 優化探究過程 實現興趣轉變

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。在實驗教學中，“生成問題是起點，探究過程是核心”，要及時指導學生根據探究方案優化探究過程，變“仿中做”為“探中做”、“知中做”為“探中知”，實現“探中得”。讓非智力因素的興趣實現從“感知興趣→操作興趣→探究興趣→創造興趣”的轉變，使初中化學實驗教學“效果”明顯。

5. 優化過程評價 建構評價體系

以美國的斯克里文和英國的斯騰豪斯等為代表的過程取向評價主張：凡是具有教育價值的結果，不論是否與預定目標相符合，都應當受到評價的支持與肯定[4]。因此，在初中化學實驗教學中要優化過程評價，建構合理的評價體系。表1為我校學生實驗評價表。

初中化學實驗教學要優化探究情境，培養問題意識；優化探究方案，激活思維能力；優化學生組合，提高互動頻率；優化探究過程，實現興趣轉變；優化過程評價，建構評價體系。強化“以生為本”的理念，確立“實踐第一”的探究觀點，倡導求實、求是的“求真”精神，使初中化學實驗教學“效果”明顯、“效率”提高、“效益”長久。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012：9

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[3] 人民教育出版社課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心.義務教育教科書化學九年級上冊[M].北京：人民教育出版社，2012：117-118

[4] 鐘啟泉.基礎教育課程改革綱要（試行）·解讀[M].上海：華東師范大學出版社，2001：285

與教材實驗相比，通過指導學生優化探究方案，激活了學生的思維能力，實現從“應付實驗→熱愛實驗→創新探究→享受探究”的轉變，讓初中化學實驗教學“效益”長久。

3. 優化學生組合 提高互動頻率

“榜樣的力量是無窮的”。在探究方案優化的基礎上，我們引導學生在全面分析各個學生的實驗操作能力、現象表述能力、疑點發現能力等因素的基礎上，盡量讓具有不同特長的學生均衡分配，組成實驗探究小組，進行自主探究、小組討論、共同小結、得出結論。通過優化學生組合，讓不同特長的學生成為組內其他同學的榜樣，在探究過程中提高互動頻率，投入最少的時間和精力，完成實驗探究，使初中化學實驗教學“效率”提高。

4. 優化探究過程 實現興趣轉變

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。在實驗教學中，“生成問題是起點，探究過程是核心”，要及時指導學生根據探究方案優化探究過程，變“仿中做”為“探中做”、“知中做”為“探中知”，實現“探中得”。讓非智力因素的興趣實現從“感知興趣→操作興趣→探究興趣→創造興趣”的轉變，使初中化學實驗教學“效果”明顯。

5. 優化過程評價 建構評價體系

以美國的斯克里文和英國的斯騰豪斯等為代表的過程取向評價主張：凡是具有教育價值的結果，不論是否與預定目標相符合，都應當受到評價的支持與肯定[4]。因此，在初中化學實驗教學中要優化過程評價，建構合理的評價體系。表1為我校學生實驗評價表。

初中化學實驗教學要優化探究情境，培養問題意識；優化探究方案，激活思維能力；優化學生組合，提高互動頻率；優化探究過程，實現興趣轉變；優化過程評價，建構評價體系。強化“以生為本”的理念，確立“實踐第一”的探究觀點，倡導求實、求是的“求真”精神，使初中化學實驗教學“效果”明顯、“效率”提高、“效益”長久。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部制定. 義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012：9

[2] 趙映荷. 激活演示實驗教學 提高探究學習效率——以二氧化碳性質的實驗教學為例[J].化學教育，2012，（3）：55-58

[3] 人民教育出版社課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心.義務教育教科書化學九年級上冊[M].北京：人民教育出版社，2012：117-118

[4] 鐘啟泉.基礎教育課程改革綱要（試行）·解讀[M].上海：華東師范大學出版社，2001：285