例談初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

莊玉香

【摘 要】在進(jìn)行初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要深思熟慮，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則，在問題情境的設(shè)計(jì)、活動(dòng)的設(shè)計(jì)等諸多方面進(jìn)行精細(xì)化處理，有效發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；問題情境；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則

化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課程中具有十分重要的地位，初中學(xué)生剛接觸化學(xué)這門學(xué)科，科學(xué)合理地進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)可以有效培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，幫助學(xué)生形成化學(xué)核心素養(yǎng)，因而在進(jìn)行初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要深思熟慮，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則，在問題情境的設(shè)計(jì)、活動(dòng)的設(shè)計(jì)等諸多方面進(jìn)行精細(xì)化處理，有效發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，為學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的原則

1.1安全性原則

在設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，安全性是第一原則，要全面考慮，在實(shí)驗(yàn)流程上保障學(xué)生和教師的人身安全，最大限度地排除不安全因素。例如，在設(shè)計(jì)“驗(yàn)證氫氣的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，有學(xué)生這樣設(shè)計(jì)：（1）請(qǐng)氫氣收集到氣球中，放開手后，氫氣球上升，以驗(yàn)證氫氣比密度比空氣小。（2）將充滿氫氣的氣球點(diǎn)燃，以驗(yàn)證氫氣具有可燃性。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)盡管操作簡(jiǎn)單，但忽略了一個(gè)重要的因素就是其安全性，將充滿氫氣的氣球點(diǎn)燃時(shí)有時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，這種事故在現(xiàn)實(shí)生活中也常常發(fā)生。

1.2環(huán)保性原則

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)產(chǎn)生一些廢水、污染性的氣體、一些有毒的煙塵等，這些都可能給環(huán)境帶來一定的影響。化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要以減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境的污染為原則。

例如，“燃燒條件的探究”實(shí)驗(yàn)（見圖1），該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是水中取火，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明顯，產(chǎn)生的五氧化二磷可以被水吸收，從而更環(huán)保，水中白磷的燃燒也更加安全。

1.3易于觀察性原則

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的易于觀察性主要表現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。這也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)主要方面，沒有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，就很難得到科學(xué)的推理和科學(xué)的結(jié)論。以水和二氧化碳的反應(yīng)為例。水和二氧化碳的反應(yīng)是一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)樗投趸嫉姆磻?yīng)沒有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。可以這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）將裝有二氧化碳的礦泉水瓶中倒入半瓶水，振蕩，礦泉水瓶變形；（2）打開礦泉水瓶，將里面的水倒在浸有石蕊試液的紙花上面，紙花會(huì)變成紅色；（3）再做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，將干燥的紙花分別浸入到二氧化碳?xì)怏w中或噴上水，可以看到紙花不變色。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以清楚地得到二氧化碳會(huì)和水反應(yīng)，得到的物質(zhì)會(huì)使石蕊變紅色的結(jié)論，突破了教材難點(diǎn)。

1.4節(jié)約性原則

在教學(xué)過程中一些微型實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)和發(fā)展，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中節(jié)約藥品這一方面有了很大的突破。不是所有需要驗(yàn)證的問題都可以用“微型”實(shí)驗(yàn)來說明，但是在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意節(jié)約藥品。以鐵絲在氧氣中的燃燒為例，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：（1）在集氣瓶中放入少量的二氧化錳；（2）倒入適量的過氧化氫溶液；（3）蓋上玻璃片，過一會(huì)兒驗(yàn)滿；（4）將繞成螺旋狀的細(xì)鐵絲在前端綁上火柴梗，點(diǎn)燃后伸入集氣瓶中。該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：操作需要的藥品較少，體現(xiàn)了節(jié)約的原則；不需要再收集氧氣，操作比較簡(jiǎn)單。用同樣的方法，把涂有鋁粉的濾紙條點(diǎn)燃，可以完成鋁在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)。

1.5精確性原則

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的精確性要求實(shí)驗(yàn)由于操作造成的實(shí)驗(yàn)誤差盡量小。

以空氣成分的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)為例。如圖2所示：在燃燒匙里預(yù)先放入足量的紅磷，在燃燒匙中裝入電熱絲，通電后電熱絲發(fā)燙，點(diǎn)燃紅磷。該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)單，成功率較高；在密閉容器中進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)誤差小，同時(shí)還可以減少對(duì)環(huán)境的污染。

2.設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的策略

2.1貫徹“最近發(fā)展區(qū)”理論

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)體現(xiàn)“以學(xué)生為主體”的理念，要在學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上，綜合學(xué)生的情感、態(tài)度和價(jià)值觀發(fā)展水平，在“最近發(fā)展區(qū)”理論指導(dǎo)下，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，在原有的知識(shí)和技能層次上得到進(jìn)一步的提升。以“燃燒的條件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)為例，有教師設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)為：知道燃燒的條件，初步認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)所運(yùn)用的“實(shí)驗(yàn)條件控制”方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。在該案例中，由于學(xué)生在前面的學(xué)習(xí)中己經(jīng)接觸到了實(shí)驗(yàn)條件控制方法，因而這里的實(shí)驗(yàn)條件控制方法應(yīng)該定位在“認(rèn)識(shí)”層面上，而不是“初步認(rèn)識(shí)”。教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)時(shí)，要對(duì)學(xué)情進(jìn)行詳細(xì)的了解，在學(xué)生原有的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能的基礎(chǔ)上去尋找學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)新知識(shí)和提升實(shí)驗(yàn)技能的“生長點(diǎn)”。

2.2化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)要具有較強(qiáng)的針對(duì)性

在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)時(shí)，要具有較強(qiáng)的針對(duì)性，不能隨意放大或縮小具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。例如，在上面“燃燒的條件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)中，“知道燃燒的條件”這一目標(biāo)是整個(gè)課題“燃燒和滅火”的教學(xué)目標(biāo)（即課時(shí)目標(biāo)），并不是本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的教學(xué)目標(biāo)，因而該實(shí)驗(yàn)教學(xué)的知識(shí)目標(biāo)可以這樣設(shè)計(jì)：知道燃燒需要氧氣，知道可燃物需達(dá)到著火點(diǎn)才能燃燒。

2.3完成實(shí)驗(yàn)所花費(fèi)的時(shí)間要適當(dāng)

任何實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)，最終的目的是為了達(dá)成一定的目標(biāo)，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的目的性和價(jià)值性。初中化學(xué)課程一般安排在初三學(xué)習(xí)階段，學(xué)生為了中考都在積極地做著各種準(zhǔn)備，因而在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)間時(shí)要把握好尺度，切實(shí)可行。還以“燃燒的條件”實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)為例，“培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力”需要一定的過程和時(shí)間才能達(dá)成，單個(gè)實(shí)驗(yàn)很難完成這一宏大的目標(biāo)，可以將這一目標(biāo)設(shè)計(jì)修改為“體會(huì)運(yùn)用‘實(shí)驗(yàn)條件的控制方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的過程”，從而很好地貫徹了新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)層次的不同要求。

2.4要突出對(duì)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

作為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)重要環(huán)節(jié)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅要重視學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技能的獲得，實(shí)驗(yàn)探究能力的提升，還要關(guān)注化學(xué)實(shí)驗(yàn)在態(tài)度、情感、價(jià)值觀層面上的發(fā)展。因此在設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)時(shí)，也應(yīng)該從上述3個(gè)維度來考慮。如設(shè)計(jì)“二氧化碳制取的研究”這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)時(shí)，可設(shè)計(jì)出這一實(shí)驗(yàn)情感目標(biāo)：在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的研究過程中，學(xué)生逐步養(yǎng)成相互合作、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、勇于創(chuàng)新的科學(xué)探索精神。

3.初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題情境設(shè)計(jì)策略

3.1設(shè)置合理的情境性問題，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究意愿

在分組實(shí)驗(yàn)課前編制預(yù)習(xí)案時(shí)，設(shè)置合理的情境性問題，既能指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，又能激發(fā)其主動(dòng)探究的意愿。

以分組實(shí)驗(yàn)“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”為例，可以設(shè)計(jì)兩類不同的情境性問題：（1）粗鹽是純凈物還是混合物，為什么呢？本次分離實(shí)驗(yàn)利用了食鹽的哪種物理性質(zhì)？這種結(jié)晶的方法還適用于哪類物質(zhì)……此類問題以培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案為導(dǎo)向，如為幫助學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康模驗(yàn)閹椭鷮W(xué)生明確該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)意圖及培養(yǎng)學(xué)生對(duì)同類問題的解決能力等；（2）蒸發(fā)前將濾液倒人蒸發(fā)皿時(shí)，若不小心灑出部分濾液，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果有何影響……此類問題為促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)以提升其思維深度，有效引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行反思，培養(yǎng)學(xué)生通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)獲取信息的能力。

3.2運(yùn)用核心問題或核心詞，解決教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)

課程標(biāo)準(zhǔn)中指出，“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育，要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念”。例如，在進(jìn)行“質(zhì)量守恒定律”新授課時(shí)，由于學(xué)生在物理中學(xué)過“能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律”，且已有部分生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)“質(zhì)量守恒”已形成了前科學(xué)概念，因此可以設(shè)計(jì)“你認(rèn)為什么是質(zhì)量守恒？”作為這一新授課中反復(fù)設(shè)問、誘導(dǎo)求異、多角度辨析的開放性問題，順利地解決了學(xué)生在化學(xué)計(jì)算中的審題難點(diǎn)。

3.3設(shè)計(jì)直觀實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)

在化學(xué)理論與概念的教學(xué)中，可以通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)有意識(shí)地滲透學(xué)科核心思想。比如，通過稀鹽酸和碳酸鈉粉末反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能夠提出針對(duì)性的問題：“為什么在有氣體生成的反應(yīng)中天平不平衡？”還能設(shè)計(jì)出將原實(shí)驗(yàn)裝置密封起來的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，從而理解了質(zhì)量守恒定律中“反應(yīng)生成的各物質(zhì)的質(zhì)量”的內(nèi)涵，也初步領(lǐng)會(huì)了物質(zhì)的分類觀、轉(zhuǎn)化觀、微粒觀等。通過諸如此類的小實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，既強(qiáng)化了質(zhì)量守恒定律的內(nèi)涵和外延，也培養(yǎng)了學(xué)生的問題意識(shí)。

4.初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)策略

4.1設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)要緊密聯(lián)系實(shí)際問題

在進(jìn)行初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，要依據(jù)課本原有的設(shè)計(jì)思路，積極引導(dǎo)學(xué)生在充分理解課本現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合利用所學(xué)知識(shí)對(duì)課本原有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、操作方法、實(shí)驗(yàn)裝置、進(jìn)行必要的改進(jìn)形成創(chuàng)新活動(dòng)設(shè)計(jì)，增加實(shí)驗(yàn)的趣味性和有效性。如生石灰作為干燥劑，和水反應(yīng)并放熱，可以將生石灰和水放在礦泉水瓶中蓋緊，在確保安全的狀態(tài)下觀察礦泉水瓶的爆裂情況。紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣含量時(shí)可以通過定量的方法先將水放入集氣瓶測(cè)量空瓶時(shí)空氣的體積，再用大量筒精確測(cè)定白磷燃燒后排出的水的體積，經(jīng)過定量分析實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確理解課本所講的大約（可能大于或少于）五分之一的含義。類似這些實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)主要包括技能性學(xué)習(xí)目標(biāo)和體驗(yàn)性學(xué)習(xí)目標(biāo)，選擇的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)內(nèi)容體現(xiàn)了科學(xué)過程和科學(xué)方法的具體應(yīng)用。

4.2設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)要結(jié)合學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)或社會(huì)熱點(diǎn)問題

一方面選取與學(xué)生生活貼近又結(jié)合社會(huì)實(shí)際的知識(shí)內(nèi)容，從已掌握的物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途為出發(fā)點(diǎn)，力圖解釋生活情境中發(fā)生的事例，體驗(yàn)化學(xué)問題就在我們生活的身邊，感受化學(xué)的重要性；二是善于發(fā)掘日常生活和生產(chǎn)中的學(xué)習(xí)索材，從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓學(xué)生對(duì)熟悉的生活情境和社會(huì)熱點(diǎn)問題進(jìn)行分析和思考，感受化學(xué)的重要性，了解化學(xué)與日常生活的密切關(guān)系，把學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中去，逐步運(yùn)用已有的化學(xué)知識(shí)分析解決與化學(xué)有關(guān)的一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自然和社會(huì)的責(zé)任感。例如，安排“硬水的鑒別”“用食醋除去水垢”“燃燒法鑒別羊毛織物和化纖織物”等實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不僅把化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)際，而且能激發(fā)學(xué)生的探究心理，將驚奇感化作學(xué)習(xí)的動(dòng)力，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。讓學(xué)生從社會(huì)熱點(diǎn)問題中取材分析，可以增加學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。例如，讓學(xué)生用學(xué)過的燃燒爆炸知識(shí)分析“中石化青島燃爆事故案例”“天津化學(xué)倉庫爆炸事件”中爆炸的可能原因，等等，讓學(xué)生形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的態(tài)度，同時(shí)又是一次注重生命的安全教育，使其在面臨和處理與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題時(shí)能做出更理智、更科學(xué)的思考和判斷。

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