用于兒童化學(xué)啟蒙教育的生活化實(shí)驗(yàn)案例研究

李茂柯　王諾　伍曉春

摘要： 化學(xué)與生活密切相關(guān)，構(gòu)建生活化的化學(xué)課堂有利于激發(fā)兒童化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。依據(jù)生活中常見(jiàn)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)四例用于化學(xué)啟蒙教育的生活化實(shí)驗(yàn)，面向兒童開(kāi)展化學(xué)啟蒙教育，培養(yǎng)兒童觀察能力和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力、運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解決化學(xué)問(wèn)題的能力。化學(xué)啟蒙教育可體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的學(xué)科價(jià)值，幫助兒童形成正確的化學(xué)學(xué)科價(jià)值觀。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)啟蒙教育； 生活化實(shí)驗(yàn)； 觀察能力； 問(wèn)題解決能力； 實(shí)驗(yàn)探究

文章編號(hào)： 10056629（2018）10007504中圖分類號(hào)： G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1研究背景

在知識(shí)飛速膨脹的今天，知識(shí)的發(fā)展促進(jìn)了科學(xué)的進(jìn)步，科學(xué)的發(fā)展也為教育帶來(lái)了重要的契機(jī)。然而我國(guó)基礎(chǔ)教育課程體系仍然延續(xù)化學(xué)學(xué)科大發(fā)展前的狀況即到九年級(jí)才開(kāi)設(shè)化學(xué)課程，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)化學(xué)。在這之前，學(xué)生接觸化學(xué)知識(shí)主要在小學(xué)科學(xué)課堂上。但這種課程的安排使得我國(guó)青少年在15歲之前受到的化學(xué)教育非常有限，以至于學(xué)生無(wú)法在生活中正確面對(duì)一些基本的化學(xué)問(wèn)題，如中毒、誤食、火災(zāi)等。化學(xué)與生活緊密相連，因此每個(gè)社會(huì)成員都需要具備一些基本的化學(xué)認(rèn)知，否則可能影響生活質(zhì)量，甚至發(fā)生事故，危害身體健康[1]。因此化學(xué)啟蒙教育勢(shì)在必行。

沒(méi)有學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的兒童處于接收信息迅速、身心快速發(fā)展的重要時(shí)期，這些特點(diǎn)讓許多教育研究者將啟蒙教育的目光放在沒(méi)有學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的兒童身上。實(shí)際上，在國(guó)外，美國(guó)化學(xué)會(huì)的“Chemistry for kids”項(xiàng)目和“Super Saturday”課外活動(dòng)，以及由美國(guó)高校舉辦的“Chemistry Abounds”化學(xué)巡回展出[2]、德國(guó)大學(xué)特別為兒童開(kāi)辦的德國(guó)兒童大學(xué)等已經(jīng)成為了國(guó)外小學(xué)生初識(shí)化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)、享受化學(xué)的重要機(jī)會(huì)。在國(guó)內(nèi)，南京市長(zhǎng)江路小學(xué)附屬幼兒園、南京空軍后勤部機(jī)關(guān)幼兒園等已經(jīng)開(kāi)展了對(duì)大班幼兒進(jìn)行化學(xué)小實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐和研究。北京星光小學(xué)的“少年牛頓實(shí)驗(yàn)班”也成功地吸引了大批小學(xué)生參與[3]。我國(guó)的兒童化學(xué)啟蒙教育之路正在逐步形成。同時(shí)，關(guān)于研究?jī)和瘜W(xué)啟蒙教育的文章也比較多，如王煒祺、張鳳等人[4]從趣味化學(xué)角度論述兒童化學(xué)啟蒙教育。王路路、陳凱等人[5]從培養(yǎng)兒童化學(xué)學(xué)科觀念的角度論述啟蒙教育，以及國(guó)外由小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)教師組成的ICE研究機(jī)構(gòu)推出《趣味化學(xué)（Fun with Chemistry）》Ⅰ、Ⅱ兩冊(cè)書等都從不同角度對(duì)化學(xué)啟蒙教育作了詮釋。本文從兒童已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，精心設(shè)計(jì)了四則生活化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，從生活化角度來(lái)進(jìn)行兒童化學(xué)啟蒙教育研究。

化學(xué)是一門與生活聯(lián)系緊密的學(xué)科。生活源于化學(xué)，化學(xué)融于生活，從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知出發(fā)，解決實(shí)際生活問(wèn)題不僅是體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價(jià)值的關(guān)鍵，同時(shí)也是進(jìn)行兒童化學(xué)啟蒙教育和激發(fā)兒童化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的有效切入點(diǎn)。例如對(duì)于小學(xué)生來(lái)說(shuō)，知道生活中一些常見(jiàn)的化學(xué)現(xiàn)象，如： 吹洗滌劑水會(huì)有泡泡產(chǎn)生；炒菜時(shí)，用沾了水的鏟子去攪動(dòng)油的時(shí)候，油會(huì)四處飛濺；搖動(dòng)裝有可樂(lè)的瓶子后再打開(kāi)瓶蓋，可樂(lè)會(huì)不斷噴出；洗潔精能夠把有油漬的碗洗得很干凈等，但是他們對(duì)產(chǎn)生這些現(xiàn)象背后所涵蓋的化學(xué)內(nèi)容和知識(shí)卻知之甚少，他們的認(rèn)知僅限于對(duì)這些事物表象的了解。同時(shí)，越來(lái)越發(fā)達(dá)的商品社會(huì)不但用商業(yè)秘密掩蓋了簡(jiǎn)單的化學(xué)內(nèi)容，而且也使學(xué)生對(duì)背后化學(xué)知識(shí)的探索越來(lái)越不感興趣，求知欲越來(lái)越低[6]。化學(xué)知識(shí)本身就是從生活實(shí)踐中得來(lái)，因此從兒童熟悉的生活經(jīng)驗(yàn)、身邊生動(dòng)有趣的問(wèn)題情境入手，對(duì)兒童進(jìn)行生活化的化學(xué)啟蒙教學(xué)，不僅能激發(fā)兒童學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣、求知欲，還能增強(qiáng)他們關(guān)注生活中各種化學(xué)問(wèn)題的意識(shí)，構(gòu)建起學(xué)習(xí)化學(xué)的初步經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)學(xué)習(xí)觀察、實(shí)驗(yàn)、分析、歸納、應(yīng)用，體會(huì)到化學(xué)這門學(xué)科對(duì)社會(huì)和生活的影響，逐漸培養(yǎng)熱愛(ài)生活、熱愛(ài)化學(xué)的意識(shí)[7]。筆者結(jié)合7～11歲兒童的心理和認(rèn)知特點(diǎn)，以兒童常見(jiàn)的生活中的化學(xué)現(xiàn)象入手，設(shè)計(jì)生活化實(shí)驗(yàn)案例，從展示生活問(wèn)題現(xiàn)象到演示實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題，幫助他們逐步構(gòu)建知識(shí)最后推廣應(yīng)用解決實(shí)際生活問(wèn)題，以生活化實(shí)驗(yàn)的形式啟蒙兒童的化學(xué)教育。

2化學(xué)啟蒙教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)與教學(xué)特征

皮亞杰按照認(rèn)知結(jié)構(gòu)的特征把兒童整個(gè)認(rèn)知發(fā)展劃分為四個(gè)依次出現(xiàn)的階段，主要是： 感知運(yùn)動(dòng)階段（0～2歲）、前運(yùn)算階段（2～7歲）、具體運(yùn)算階段（7～11歲）和形式運(yùn)算階段（11～15歲），它們彼此銜接，依次發(fā)生，不能超越，也不能逆轉(zhuǎn)。而小學(xué)生基本處于具體運(yùn)算階段（7～11歲），這一階段的兒童面對(duì)問(wèn)題情境時(shí)，能按照邏輯法則推理，但是這種能力只限于對(duì)當(dāng)前的具體情境或熟悉的經(jīng)驗(yàn)。該階段出現(xiàn)的標(biāo)志是“守恒”概念的形成即指兒童認(rèn)識(shí)到一個(gè)事物的知覺(jué)特征無(wú)論如何變化，它的量始終保持不變，并且這時(shí)學(xué)生的思維已經(jīng)具有可逆性、多維性和動(dòng)態(tài)性。能從別人的觀點(diǎn)去看問(wèn)題，意識(shí)到別人與自己不同的觀點(diǎn)和解答，能夠接受別人的意見(jiàn)，修正自己的看法，但是此階段兒童對(duì)問(wèn)題的思考離不開(kāi)具體事物和經(jīng)驗(yàn)[8]。并且依據(jù)維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論即兒童現(xiàn)有的水平，和在他人尤其是成人指導(dǎo)的情況下可以達(dá)到較高的解決問(wèn)題的水平之間的差異[9]，在進(jìn)行化學(xué)啟蒙教育時(shí)就要依據(jù)兒童的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)和從他們的最近發(fā)展區(qū)出發(fā)來(lái)挑選化學(xué)現(xiàn)象和問(wèn)題，進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，解決問(wèn)題，使教學(xué)走在發(fā)展的前面。基于此，筆者分析了生活化實(shí)驗(yàn)啟蒙教學(xué)的兩大特征。

2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容取材生活化

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)的生命線，是化學(xué)教學(xué)中聯(lián)系社會(huì)生活與所學(xué)知識(shí)的特殊橋梁，所以實(shí)驗(yàn)無(wú)疑就成為化學(xué)啟蒙教學(xué)中的重要手段。由于實(shí)驗(yàn)的操作主體是兒童，那么實(shí)驗(yàn)取材也成為關(guān)鍵的一筆，化學(xué)藥品及實(shí)驗(yàn)儀器的選取應(yīng)盡量從兒童熟知的日常生活用品入手，應(yīng)避免使用具有腐蝕性、刺激性、毒性大的對(duì)兒童身體有危害的藥品，以及操作一些具有高溫反應(yīng)和劇烈反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)[10]。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容取材的生活化不但能夠引起兒童的共鳴，激發(fā)兒童參與到教學(xué)中來(lái)，還能揭示他們生活中常見(jiàn)問(wèn)題和現(xiàn)象背后的本質(zhì)原因，解決他們的困惑，培養(yǎng)他們善于尋找與生活緊密相關(guān)的化學(xué)問(wèn)題以及用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

2.2生活化實(shí)驗(yàn)要從已知體驗(yàn)出發(fā)

設(shè)計(jì)用生活化實(shí)驗(yàn)開(kāi)啟兒童化學(xué)啟蒙教育，就要求實(shí)驗(yàn)的原型必須是生活中兒童經(jīng)常經(jīng)歷或親身體驗(yàn)過(guò)的事件。根據(jù)7～11歲兒童認(rèn)知發(fā)展的特點(diǎn)，兒童主要通過(guò)“直觀”而不是通過(guò)“原理”來(lái)學(xué)習(xí)，他們?cè)讷@得知識(shí)時(shí)，需要實(shí)際經(jīng)驗(yàn)或借助具體形象的支持[11]，所以選取他們親身經(jīng)歷的事件和現(xiàn)象，重新用實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)，揭示背后的本質(zhì)原因。

3生活化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和依據(jù)

在生活化實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要從兒童熟悉的生活經(jīng)驗(yàn)中選擇兒童身邊的、生動(dòng)有趣的情境素材，創(chuàng)設(shè)鮮明的問(wèn)題情境，以激發(fā)兒童的探究興趣和動(dòng)機(jī)[12]。讓兒童認(rèn)識(shí)有趣和簡(jiǎn)單的化學(xué)現(xiàn)象，掌握基本的化學(xué)知識(shí)，提高安全意識(shí)和生活質(zhì)量。以下幾則實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，均取自兒童生活中經(jīng)常接觸的化學(xué)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象有趣、生動(dòng)，其原理簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，對(duì)兒童來(lái)說(shuō)有直觀的視覺(jué)體驗(yàn)。如蘋果在空氣中被氧化為灰褐色的現(xiàn)象。對(duì)于兒童來(lái)說(shuō)，因?yàn)檎J(rèn)知發(fā)展的特點(diǎn)即該階段兒童主要靠直觀來(lái)學(xué)習(xí)決定了在進(jìn)行化學(xué)啟蒙教學(xué)時(shí)，必須借助實(shí)際的物體，在生活中挑選實(shí)際現(xiàn)象和問(wèn)題時(shí)不能超出他們的認(rèn)知，然后用實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)給兒童，讓他們感受化學(xué)的奇妙，并揭示其中的原理，用所學(xué)原理解決生活中類似的實(shí)際問(wèn)題，從而達(dá)到學(xué)以致用的目的，形成化學(xué)價(jià)值觀。本文對(duì)生活化的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的流程為，首先向兒童展示生活中常見(jiàn)現(xiàn)象，引起他們的共鳴，然后以實(shí)驗(yàn)為載體，重現(xiàn)于兒童面前，揭示其中的原理，引導(dǎo)兒童進(jìn)行思維擴(kuò)展、原理推廣、學(xué)以致用。

4生活化實(shí)驗(yàn)的案例教學(xué)示例

4.1蘋果變臉

[實(shí)驗(yàn)器材]削皮氧化后的一小塊蘋果、完整未削皮的蘋果、小刀、食鹽、水、燒杯

[生活原型]生活中，經(jīng)常可以看到，削皮后的蘋果，在空氣中放置后，蘋果表面會(huì)變?yōu)榛液稚?/p>

[實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與原理揭示]將完整的蘋果削皮并切下一半，然后將氧化變色后的蘋果以及新鮮剛削皮的蘋果向?qū)W生呈現(xiàn)，讓學(xué)生觀察對(duì)比，隨后在燒杯中配制食鹽水，將新鮮的蘋果再進(jìn)行平分，一半放置在空氣中裸露，一半放置在裝有食鹽水的燒杯中——引導(dǎo)學(xué)生觀看裸露在空氣中的蘋果表面慢慢出現(xiàn)灰褐色的物質(zhì)，而在食鹽水中的蘋果無(wú)明顯變化，保持原來(lái)的顏色——簡(jiǎn)單解釋原理： 當(dāng)蘋果削皮后，植物細(xì)胞中的酚類物質(zhì)在酚酶的作用下，會(huì)與空氣中的氧氣化合，產(chǎn)生大量的醌類物質(zhì)，醌類物質(zhì)能使植物細(xì)胞迅速地變成褐色。而放置在食鹽水中的蘋果因?yàn)楦艚^了大部分的氧氣，延緩蘋果被氧化的速度，蘋果就不會(huì)變成褐色，保鮮時(shí)間更長(zhǎng)。而且淡鹽水可以殺菌，一定程度延長(zhǎng)了蘋果內(nèi)維生素的活性，保障了蘋果的新鮮。

[原理擴(kuò)展應(yīng)用]土豆、蘋果等蔬菜與水果的臨時(shí)保鮮。

4.2檸檬除臟

[實(shí)驗(yàn)器材]生銹的鐵釘、檸檬、小刀、紙巾

[生活原型]我們經(jīng)常可以看到自行車騎行久后，因?yàn)檎锤搅艘恍〇|西，特別是在被雨水淋過(guò)以后，自行車車鏈等金屬部分會(huì)生銹。

[實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與原理揭示]用小刀切取幾片檸檬片，并用切取的檸檬片摩擦生銹的鐵釘，最后用紙巾將鐵釘表面擦拭干凈——引導(dǎo)學(xué)生觀看鐵釘表面的銹蝕被除去，鐵釘變光亮的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——簡(jiǎn)單解釋原理： 由于檸檬中含有檸檬酸，檸檬酸顯酸性，鐵銹主要為鐵的氧化物，會(huì)與檸檬酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此鐵銹就能夠被除去。

[原理擴(kuò)展應(yīng)用]自行車保養(yǎng)、金屬防腐。

4.3漫天星光

[實(shí)驗(yàn)器材]4個(gè)檸檬、導(dǎo)線若干、鋅片和銅片、小燈泡

[生活原型]生活中，經(jīng)常會(huì)用到電燈照明，又或者在圣誕節(jié)的時(shí)候會(huì)看到，圣誕樹上被掛了一些五顏六色的小燈泡，這些小燈泡亮起來(lái)的時(shí)候，非常漂亮。

[實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與原理揭示]用導(dǎo)線將銅片、鋅片、小燈泡（發(fā)光二極管）按規(guī)則依次連接起來(lái)，并將銅片和鋅片插入檸檬中——引導(dǎo)學(xué)生觀看燈泡變亮的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——簡(jiǎn)單解釋原理： 由于鋅片的活動(dòng)性較強(qiáng)，易失去電子，因此作為負(fù)極，相對(duì)而言，銅片的活動(dòng)性較弱，不易失去電子，因此作為正極。銅片和鋅片通過(guò)電解質(zhì)（即水果中富含的果酸）和導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路，燈泡就變亮了。

[原理擴(kuò)展應(yīng)用]自制光源。

4.4頭發(fā)毀容

[實(shí)驗(yàn)器材]打火機(jī)、頭發(fā)絲

[生活原型]在停電的時(shí)候，一般會(huì)點(diǎn)燃蠟燭來(lái)照明，所以有時(shí)候頭發(fā)會(huì)在不經(jīng)意間被燭火燒著，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)頭發(fā)被燒的部分變得非常粗糙，而且還會(huì)聞到一股難聞的氣味，類似燒焦羽毛的氣味。

[實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與原理揭示]將頭發(fā)用打火機(jī)點(diǎn)燃，然后引導(dǎo)學(xué)生聞被燒焦頭發(fā)的氣味（注意聞氣味的時(shí)候要注意安全）——簡(jiǎn)單解釋原理： 由于頭發(fā)中含有蛋白質(zhì)，頭發(fā)燒焦時(shí)相當(dāng)于蛋白質(zhì)在燃燒，所以會(huì)聞到一股難聞的氣味。

[原理擴(kuò)展應(yīng)用]購(gòu)買羊毛制品時(shí)，用點(diǎn)燃一小塊材質(zhì)的方法鑒別真假。

5結(jié)語(yǔ)

科學(xué)啟蒙教育在兒童階段中占有非常重要的作用，教師應(yīng)該從兒童的認(rèn)知特點(diǎn)出發(fā)，將學(xué)生熟知的生活現(xiàn)象引入啟蒙教育中[13]，引導(dǎo)兒童從生活走向化學(xué)，從化學(xué)走向社會(huì)的轉(zhuǎn)變。在兒童化學(xué)啟蒙教育中，要求實(shí)驗(yàn)的選取要從學(xué)生已有的認(rèn)知出發(fā)，從學(xué)生生活中常見(jiàn)化學(xué)現(xiàn)象入手，引起學(xué)生共鳴，從而使學(xué)生高度參與。在兒童化學(xué)學(xué)習(xí)啟蒙階段，對(duì)于學(xué)科知識(shí)及技能方面的要求稍微低一些，最主要的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，善于發(fā)現(xiàn)生活中有趣的現(xiàn)象，樂(lè)于解決和解釋生活中一些基本的化學(xué)問(wèn)題，從而幫助學(xué)生感受化學(xué)的實(shí)用性，感受到化學(xué)就在我們身邊。同時(shí)，在化學(xué)啟蒙教育的過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)向?qū)W生滲透一些基本的化學(xué)觀，如變化觀、實(shí)驗(yàn)觀、能量觀等，讓學(xué)生不僅僅關(guān)注于事實(shí)性知識(shí)，也重視化學(xué)觀念的形成。因?yàn)檫@些觀念正是學(xué)生日后分析、解釋和解決實(shí)際生活問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)，也是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的最終目的[14][15]。

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