初中化學實驗教學中培養學生科學探究能力的策略

李月

【摘 要】化學學科教學的本質規律決定了應當重視實驗教學模塊，以此作為關鍵性的科學探究能力培養途徑。本文結合教學實踐經驗，論述了在化學實驗教學中培養學生科學探究能力的策略，提出教師要引導學生認識實驗設計的意圖，以小組合作與教師指導相結合的方式推進實驗操作活動，引導學生以規范的方式完成實驗記錄，并鼓勵學生改進實驗方案。

【關鍵詞】初中化學;實驗教學;科學探究能力

一、實驗教學對于培養學生科學探究能力的重要性

《義務教育化學課程標準》（ 2011年版） 要求：“在教學中創設以實驗為主的科學探究活動，提高學生的科學探究能力。”化學教學中的科學探究包含實驗探究，以及查閱資料、調查、推理等活動。其中實驗探究是重要的探究形式，能夠體現化學作為一門基礎自然科學的本質特征。現代實驗科學的始祖培根曾提到：“最好的論證當然就是實驗。”實驗法重視精確地控制變量，開展嚴密的操作與思維活動，從客觀事實中發現物質變化的恒定規律，是科學探究的基礎。

二、初中化學實驗教學中培養學生科學探究能力的策略

以化學實驗教學培養科學探究能力，便必須要讓學生身體力行地做實驗。以往的教學中也安排學生做實驗，但是活動方式較為簡單，與該部分教學的重要性不相匹配。教師要遵循化學教學自身的規律，通過優化實驗教學過程培養學生的科學探究能力。

（一）引導學生認識實驗設計意圖

實驗設計是開展實驗的基礎，只有實驗設計符合邏輯，實驗結果才有意義。教師要讓學生的大腦“動”起來，使學生的思維參與到實驗設計階段中，而非只讓學生被動地接受整個實驗方案。

1.明確實驗探究的目標

實驗是具有目標性的活動，其中每個步驟都圍繞目標設計，選材、操作方式、記錄方式等都與實驗的目標息息相關。教師在課堂中開展實驗探究前，要先讓學生明確實驗目標，發展參與實驗探究活動的內在驅力。教師可以在教學中運用提問，讓學生在內心建立活動目標，并思考怎樣在目標的牽引下從事探究。

例如，“二氧化碳的制取與性質”這個實驗分為五個步驟。如果學生缺少目標思維，在探究中便只會依據課本完成操作，在過程中也容易出現錯誤。教師可以先讓學生讀課本中的說明性文字，然后提問：“怎樣收集二氧化碳？”“如何驗證我們收集到了二氧化碳？”針對“二氧化碳的性質”探究方面，師生共同回顧已經學習過的內容，對讓學生注意到二氧化碳可以溶于水產生碳酸、二氧化碳不支持燃燒等特征。然后，師生共同閱讀關于探究二氧化碳性質的三個步驟，分析實驗設計的意圖。借助這樣的教學，起到了以問促思的作用，讓學生理解了探究目標以及各個步驟和探究目標之間的關系。

2.師生共同生成實驗方案

學生具備了關于實驗目標和原理的知識后，便有了設想實驗方案的初步能力。以往教學中大多根據教材中給定的實驗方案開展實驗，學生的思維并未參與其中，在實驗探究過程中，學生也只是機械跟隨教師操作。為培養學生的科學探究能力，應轉變傳統的教學思維，在最大程度上激發學生的主動性，由教師來引導學生生成實驗方案。

以“氧氣的制取與性質”實驗為例，這個實驗是初中化學課程中最早的幾個實驗之一，在上課時學生也是初次接觸化學實驗材料。教師可以先讓學生觀察材料，讓學生根據對實驗原理的理解，說說材料的用法。在師生交流之中，讓學生了解每項材料的使用方法。其次，教師引導學生從“生成氣體”和“收集氣體”兩方面功能思考，說說實驗方案。

（二）小組合作開展實驗操作

實驗操作能夠讓學生在做中學，是培養學生科學探究能力的關鍵環節。初中學生的科學探究能力不強，教師要以小組合作的方式開展實驗操作活動，以同伴合作為學生提供支持，并開展個別化的指導。

1.組內開展有序分工

化學實驗中操作步驟繁多，對每個步驟都有具體而精確的要求，實驗小組也必須在有序分工的基礎上開展活動。依據初中化學實驗的難度，一般以每三人構成一組為宜。每個化學實驗都不相同，因此并沒有固定不變的分工方式。具體的分工方式由學生來自主調節，這要求學生具有較強的實驗管理能力。在教學中教師可以提出“分工操作，共同觀察”的規則，提示學生在進行每個操作之前明確步驟的要求和復雜程度，操作的結果則要由學生一起來確認。

例如，實驗“常見金屬的性質”中涉及鎂、鐵、鋅、鋁、銅五種金屬，又包含探究每種金屬物理性質和化學性質的五種實驗活動，分支活動項目非常多，很考驗學生的合作能力。教師在每個小組中設一名小組長，由這名小組長來負責協調活動。在每個分支活動實施前，組長先與組員溝通，分派不同的任務，然后組員有默契地開展合作。如在探究不同金屬在稀硫酸中的變化時，一名學生負責加入不同的金屬塊，一名學生負責向試管中滴加稀硫酸，一名學生則照看現場、確保過程無誤，三人共同確認實驗現象，有序推進活動。小組合作的方式體現了學生的自主性，也可以通過同伴互助的機制為學習活動提供支持，能夠讓學生親歷科學探究的主要環節，促進學生內化科學探究經驗。

2.實施實驗指導

學生在實驗操作過程中可能遇到困難，因此教師要在各小組間巡視，針對學生的問題展開個別化實驗指導。學生在操作的過程中，教師可以針對易錯點展開有意識的觀察，如觀察學生在滴加稀硫酸時是否將金屬樣品完全浸沒，觀察學生使用坩堝鉗的方式是否正確，觀察學生在將金屬樣品放入試管時能否做到先將試管橫放等等，也可對學生的合作方式進行觀察，提出改進的意見。當發現學生的問題時，教師予以糾正并說明原因，通過師生對話和示范等方法讓學生掌握正確的探究方法。教師實施個別化實驗指導，可以使“教”適應“學”，順應不同小組學生在能力上的差異。如果教師發現了較為普遍的不當操作，可以讓全班暫停活動，進行統一講解。通過這種方式，將學生自主與教師指導有效結合起來，為學生創設操作實驗的良好環境。

（三）借助實驗記錄優化思維

實驗記錄是實驗探究的重要環節，是“學”的活動的有機組成部分。開展實驗記錄活動，可以提升學生從事科學探究活動的規范性，也能夠起到優化思維的作用，提升學生的科學探究能力。

1.養成實驗記錄習慣

記錄是指對實驗現象的記錄，應當發生在整個實驗過程中。以往教學時，教師發現許多學生喜愛動手操作和觀察討論，但是沒有做記錄的好習慣，有些學生在要上交記錄單時才根據記憶匆匆完成記錄，只當是完成一項學習任務。實質上，記錄是一種搜集實驗證據的重要活動，應當具備規范性和科學性。全程做實驗記錄是一項重要的科學探究素養，應在平時的學習活動中養成。平時教師要提醒學生隨時記錄，如在“常見金屬的性質”這個實驗中，學生完成用砂紙打磨金屬樣品、導電實驗、用酒精燈加熱金屬材料等環節后，都要即時記錄觀察結果，直至最后生成完整的實驗報告。經過長期性的訓練，學生就會習慣成自然，自發地在科學探究活動中表現出勤做實驗記錄的好習慣。

2.使用學科規范語言

化學實驗的結果通過數字、文字、公式等形式表述，要求使用學科規范語言。表述實驗結果的能力，是科學探究能力的一部分。語言與思維是一體的，針對語言表述方法開展訓練，可以提升學生的思維素養，培養學生在科學探究方面的嚴謹態度。

教師可以針對學生做實驗記錄和報告單的語言提出具體要求，指導學生使用簡明扼要、邏輯性強的語言來表述。如果學生在記錄中出現典型錯誤，教師可以利用錯誤資源開展教學。如在進行“物質溶解過程中的能量變化”這個實驗時，很多學生在實驗報告單中寫道：“氫氧化鈉使溫度升高。”教師在課堂中指出，這樣的表述中沒有體現實驗中的主要物質以及不同物質之間的關系，更適宜的表述是：“氫氧化鈉溶于水后，溶液溫度升高。”開展這樣的教學，可以促進學生從實驗活動的本質角度進行思考，讓學生學會反思自己記錄實驗結果的方式，發展規范的記錄能力。

（四）鼓勵學生創新實驗方式

相同目標的實驗可以用不同的方式來完成，實驗中的不同環節也可通過引入其他器材和方法來優化。在教學實踐中，教師不必拘泥于教材給出的方法，可以引導學生對實驗的步驟設置、操作方法、用品器材等進行反思，讓學生提出創新性的實驗改進方法，再在自己的實驗中加以運用。讓學生創新實驗方式，使學生真正成為實驗的主體，對于培養學生的科學探究能力具有深遠的意義。

例如，在“二氧化碳的制取和性質”實驗中，有很多學生發現將二氧化碳倒入裝有兩個蠟燭的燒杯時，實驗不容易把握。由于二氧化碳比空氣重，理論上應當是較低的蠟燭先滅，但是如果傾倒時二氧化碳先碰到上面的蠟燭，就會導致它先滅。教師請學生想一想是否可以改進實驗，以規避現在的問題。學生在思考時想出了兩個新的設計：用玻璃片隔開燒杯和蠟燭，以及用導氣管將二氧化碳導入裝有蠟燭的燒杯中。師生先共同討論方案的可行性，然后學生再在探究實踐中驗證自己的想法。借助這種方式，可以培養學生在實驗探究方面的自覺意識和批判性思維能力，提升學生自主開展科學探究活動的能力。

三、結束語

在課程改革不斷推進的背景下，初中化學教學強調要從知識本位走向能力本位。實驗教學將動手與動腦結合起來，重視讓學生在過程與方法的維度達標，是培養學生科學探究能力的重要途徑，能夠幫助學生掌握科學探究的原則與方法。教師要在實驗設計、實驗操作、實驗記錄、實驗創新方面引導學生，以提升初中化學教學的質量，發展學生的學科素養。

【參考文獻】

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