淺議初中化學實驗創新與學生科學探究精神的培養

【摘要】科學探究精神的培養與學科教學緊密結合，化學實驗是化學學科教學中學生獲得知識和培養認知的重要組成部分，化學實驗創新，可以提高課堂效率，培養學生的團隊合作能力、思維能力，可以極大地提升學生學習化學的積極性，有助于學生科學探究精神的培養。初中化學實驗創新要以教材為依據，多渠道拓展探究領域，運用教學機智創造性的開展實驗教學活動。在實驗創新中教會學生科學探究的一般思路和方法，能對創新性實驗數據進行科學分析，對實驗結果能進行推廣應用。

【關鍵詞】化學? 實驗創新? 科學探究精神

【中圖分類號】G633.8? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）35-0125-02

化學學科是一門以實驗為基礎的學科，基本的化學原理、規律及科研成果都是建立在科學嚴謹的實驗基礎之上。通過化學實驗可以揭示化學反應的本質，可以探尋化學知識的奧秘，可以很好地說明事物之間轉化的規律。重視化學學科教學，就要從基本的實驗教學入手，在教學中重視實驗的科學性、規范性、探究性和指導意義?；瘜W實驗教學中要注重對實驗現象的分析，對實驗中存在的問題要及時予以反思和改進，積極創新化學實驗，改進化學實驗不僅有助于課堂教學效果的提升，更有利于學生學科素養和科學探究精神的培養。

初中化學實驗教學中，涉及的實驗基本很直觀，現象較明顯，科學的實驗操作，現象和結論是對所學化學知識的有效印證。但有些實驗設計過于簡單，操作時還不易成功，需要老師及時地予以創新和改進，從而更好地服務于課堂教學和學生知識的掌握。實驗教學中要教會學生如何去設計實驗、觀察實驗、如何去記錄實驗、對實驗中存在的問題要思考分析，查找問題存在的原因。和學生一道帶著問題和思想去改進和創新實驗不僅能激發學生學習化學的興趣，而且在很大程度上將有助于學生學科素養的養成和科學探究精神的培養。

學生科學探究精神的培養是基于對學科知識濃厚的興趣和對知識溯源的強烈好奇心。隨著新課改的不斷深化，科學探究已成為學生獲取知識的基本素養，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的實踐活動。因此，面對初中學生，化學學科是學生剛剛接觸到的一門新的學科，要讓學生在初學階段就能夠感受到科學探究的重要性，并在初學階段就能夠通過教學活動激發學生學習化學的興趣，增進對化學學科的情感，理解化學學科的研究對象，學習科學探究的方法，初步形成科學探究的能力。

一、實驗創新來自于對實驗過程中存在問題的思考。

在實驗教學中，教師要精心準備實驗，按照教材的要求開展實驗操作，并認真地給學生講解實驗操作的要領和注意事項，使學生一開始就養成良好的實驗操作習慣。但教學過程是個動態的、復雜的過程，在課堂教學中或學生分組實驗中客觀上又往往會出現各種意外，在這種情況下教師就要抓住課堂中的意外，以此為契機運用教學機智引導學生進行科學探究，使實驗中的失誤變成學生獲得知識的一次機會，教師要教會學生正視實驗中存在的問題，交給學生解決問題的思路和方法，以此來培養學生的動心、動腦、動手能力，逐步培養學生的學科素養和科學探究精神。

例如在初中化學第二單元“我們周圍的空氣”，課題2“氧氣 關于氧氣與鐵絲反應的性質”實驗中，老師按照課本的要求成功的開展了演示實驗，實驗現象明顯，預期的結果：鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體都一一呈現。學生對此實驗非常感興趣，分組實驗時很想快點看到實驗現象，但這種急于求成的想法，很容易導致此實驗的失敗。究其原因就是對其火柴梗燃燒的程度難以把握。當把點燃的系有火柴梗的鐵絲伸入充滿氧氣的集氣瓶中時，1.如果火柴梗過長，火柴梗燃燒消耗了大量的氧氣，看到的是火柴梗在氧氣中燃燒的現象，很難看到鐵絲在氧氣中燃燒的現象。2.如果火柴梗過短，燃燒產生的熱量不能對鐵絲進行足夠的預熱，溫度達不到鐵絲的著火點，也看不到鐵絲在氧氣中燃燒的現象。3.鐵絲過粗、未除去表面氧化物、鐵絲在火柴梗上纏繞的過疏或過密實驗都不易成功。4.將燃著的火柴梗伸入集氣瓶速度過慢，毛玻璃片未很好的蓋住集氣瓶口，導致瓶中氧氣向外逃逸，實驗也不能成功。為了克服以上存在問題，通過師生共同探討對該實驗進行了如下的改進：將火柴梗換成無水乙醇作為預熱細鐵絲的燃料。具體操作步驟為：1.將除去氧化物的細鐵絲的一端盤成螺旋狀，細鐵絲纏繞的間距大約在2mm， 繞成螺旋狀的鐵絲長度在3-4cm之間即可，另一端用坩堝鉗夾住。2.用小燒杯盛一定量的無水乙醇，待用。3.把酒精燈和充滿氧氣且瓶底有少量水的集氣瓶并排放在操作臺上，并點燃酒精燈。4.用坩堝鉗夾住細鐵絲的一端并將有螺旋狀的另一端伸入到無水乙醇中，利用無水乙醇液體的表面張力，使細鐵絲有螺旋狀一端蘸滿無水乙醇。取出后，馬上在酒精燈上點燃，并迅速伸入到充滿氧氣且瓶底有少量水的集氣瓶中，瓶口蓋好毛玻璃片，可以看到鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成黑色固體物質。改進后的鐵絲在氧氣中燃燒實驗有以下優點：以無水乙醇為燃料，易燃燒，熱值高，能充分對細鐵絲進行預熱;實驗中不會再為火柴梗燃燒的程度及伸入集氣瓶中的時機選擇而擔憂;實驗操作便捷、現象明顯、更適合于學生做分組實驗;實驗中無污染，并節約了藥品，提高了課堂效率。

二、科學探究精神的培養要在實驗教學中善于捕捉思想閃現的火花和創造的靈感。

課堂上，學生有各種異想天開的想法是正常的，這是學生思維活躍的一種表現，有時這往往也是對新事物、新現象迸發出的科學探究的火花，教師對學生合理的想法應該積極地予以鼓勵和引導，使其產生對知識探索的濃厚興趣和科學探究動力。質疑是學生進行科學探究學習的起點，沒有疑問，學生不可能產生探究的興趣和欲望，我們教師應該很好地去鼓勵、把握、挖掘和引導。在探究過程中，學生的一個疑問、一點發現，都可能是極有價值的、生成性的教學資源。如果及時捕捉并放大它，隨時調整教學過程，就能使教學充滿靈性并不斷閃現出富有個性和創造性的光輝，使學習活動和科學探究更加精彩。

例如在初中化學第四單元“自然界的水”，課題2.“水的凈化”中講到活性炭可以過濾水中不溶性物質，還可以吸附掉一些溶解的雜質，除去臭味。通常情況下，老師會利用在水中滴入紅墨水或藍墨水再加入適量的活性炭然后過濾來完成活性炭的吸附性實驗。但該實驗操作過程較長，而且利用濾紙過濾效果不是很明顯，通過一次過濾，濾液中液體顏色并不是無色，而是有淡淡的紅色或藍色，要達到預期效果需要重復進行該實驗2-3次，實驗既費時，又浪費藥品，現象還不明顯。在課堂中在老師的引導下，有同學提出能不能利用家庭中的凈水器過濾水的方法來對此實驗進行改進，同學們經過討論認為可行，于是對活性炭吸附性實驗進行了如下的改進：

利用∪型管、脫脂棉、活性炭和品紅溶液進行該實驗。具體的實驗步驟為：1.在一支∪型管底部加入適量活性炭固體，并在∪型管兩端各塞緊一團脫脂棉來固定活性炭顆粒（脫脂棉的作用是防止活性炭顆粒被液體沖走）。2.將放有活性炭的∪型管固定在鐵架臺上。3.從∪型管的一端倒入一定量的品紅溶液，觀察∪型管另一端液體顏色的變化。實驗中∪型管一端倒入品紅溶液后很快觀察到品紅通過活性炭后另一端得到了無色透明的液體。改進后該套裝置的優點有：1.整套裝置需用的實驗器材少，操作簡便，用∪型管進行實驗，利用滲透原理能在短時間內完成實驗，褪色快，現象明顯，便于對比，提高了課堂效率。2.演示時需要的藥品少，可以重復多次進行試驗，節約資源，便于學生開展分組實驗。3.對教學具有指導性，趣味性強，藥品可回收、無污染、可以構建學生綠色環保和可持續發展理念。

三、科學探究精神的培養要與實驗創新活動有機結合。

在化學實驗教學中，師生應注意挖掘與化學內容相關的生活知識和社會知識，選擇并確定合理的有針對性的專題，用類似科學研究的方法主動地獲取知識、應用知識、解決問題，開展有趣的有創新的實驗活動。在此，教師必須要有意識地鼓勵學生自主選擇、主動探究，引領學生開展對所學知識、技能的實際運用，讓學生親身實踐和體驗，促使學生在思想意識、情感意識和精神境界等方面得到提升，充分激發學生學習的興趣，全面培養學生的質疑意識、創新能力和科學探究精神。師生要以課堂或課后實驗創新為載體或平臺，不失時機地開展初中實驗創新活動，將學生科學探究精神的培養與實驗創新活動高度有機結合起來。

1.創新性實驗為載體培養學生的科學探究精神教師要教會學生科學探究的基本思路和方法。創新性實驗開展過程中一般遵循的步驟是：確定研究課題→查閱資料→制定可行性實驗方案→設計并實施實驗→歸納整理→反思總結形成書面資料→推廣應用。在平時的實驗探究活動中要嚴格規范流程，從一開始就讓學生樹立科學嚴謹的鉆研態度，要確定實驗探究興趣小組，進行任務分工，明確責任，教師要做好實驗探究的指導和督促檢查工作，做到研究有目的、實驗有方案、操作要安全、結果有分析和資料收集要完整。

2.創新性實驗為載體培養學生的科學探究精神要以教材為依托，不斷拓展探究渠道，豐富實驗內容。實驗探究活動中要充分挖掘教材和生活中的資源來進行，課堂教學要以“一英寸寬，一英里深”為教學理念，實驗教學中教師可以引導學生以教材中涉及的演示實驗、課外實驗、實驗活動等欄目或生活中涉及的化學知識為依據制定研究課題，課題的確定要有針對性、趣味性和創新性。實驗設計要注重立意的科學性、操作的可行性、過程的安全性、用品的簡約性、思路的創新性和效果的啟發性。

3.創新性實驗為載體培養學生的科學探究精神要運用教學機智創造性的開展實驗教學活動。教學過程教師和學生不僅是教與學的過程，也是知識的傳授、思想的交流及問題的解決過程，實驗教學中教師要提高課堂的高效性，要培養學生實驗觀察能力，能在稍縱即逝的實驗現象中發現問題，梳理問題，教師要抓住實驗教學中的失誤或存在的問題鼓勵學生進行科學探究。教師在實驗教學中要充分肯定學生在參與實驗中產生的各種思想和想法，積極地予以正面引導，合理的確定研究課題，并予以實施，注重創新性實驗與課本中涉及實驗的對比性，逐步培養學生的科學探究精神。教師還可以前瞻性地提出挑戰性課題，引導學生進行創新性實驗科學探究活動，教師要給學生創設探究的空間，提出的問題都應有一定的挑戰性、探索性，并且設定探究的問題都應落在學生的“最近發展區”，這樣才能極大限度地刺激學生的探究欲望和興趣，才能使學生積極投入到科學探究學習之中。

學生科學探究精神的培養是滲透于整個教育教學之中的，化學創新性實驗對于學生化學學科探究精神的培養提供了很好的演練平臺和提升機會，開放實驗室，在老師的指導下，通過精心的選擇探究課題、進行合理的分工協作、周密的制定研究方案、細致而嚴謹的展開實驗、注重數據的分析和結果的應用，學生在創新性實驗活動中收獲到相互協作動手實驗的樂趣，激發出對化學知識渴求的欲望，活動中增進了師生之間的友誼，提高了化學學習的興趣，進一步培養了學生的科學探究精神，在一定程度上將有助于學生的成長、學生專業的發展和學科綜合素養的提升。

參考文獻：

[1]王祖浩，金惠文主編.義務教育化學新課程教學問題解決方案[M].廣西：廣西教育出版社，2006.

[2]張武全.初中化學實驗教學有效性探究[J].科學大眾·科學教育，2018（9）.

作者簡介：

張武全（1978.12-），男，甘肅武威人，漢族，大學本科學歷，中學一級教師，研究方向：初中化學課堂和實驗教學。