摘要:實驗是化學教學活動中最有效的一種教學形式,對于發展學生的學科素養有著重要意義。因此,在新課改的背景下有效提升化學實驗教學水平成為教學研究的重要內容。以推動新課改、促進課程標準落實為目的,采取案例分析等方法對如何提高九年級化學實驗教學水平進行研究,并從以下幾個方面提出參考建議:規范實驗過程,引導實驗探究;運用技術優勢,改進實驗教學;引導合作探究,提高實驗效率;促進拓展探究,鼓勵創新實驗。
關鍵詞:新課改;化學實驗;教學設計;實踐策略
化學是一門以實驗為主的基礎自然科學?;瘜W實驗是形成化學理論的基礎,它既可以將化學學科的基本理論、基本知識和基本技能通過典型實驗的設計、分析和操作,來幫助學生鞏固課堂知識,又有助于培養學生的獨立思考、分析和操作能力。正是因為化學實驗蘊含如此寶貴的育人價值,新修訂的義務教育化學課程標準才圍繞學生學科素養發展要求,提出了“充分認識化學實驗的價值,積極開展科學探究與實踐活動”這一建議。但是,從九年級化學實驗教學實際情況來看,實際效果并不理想。所以,教育工作者應深入研究新課程標準,抓住課程改革的機遇,探索研究提高九年級化學實驗教學水平的有效策略。
1運用技術優勢,改進實驗教學
新課標提到要注重發揮現代信息技術的作用,積極探索現代信息技術與化學實驗的深度融合,合理運用計算機模擬實驗。在課程資源開發與利用中提到要關注以移動智能網絡終端、大數據分析技術和虛擬現實技術為代表的個性化學習與評價系統的發展,并適時引入到化學教學實踐之中。基于此,教師在化學實驗教學指導中,應積極引入信息技術,利用技術優勢改進演示實驗、探究實驗等教學活動,提高實驗教學水平。
例如在學習了“構成物質的基本微粒”的相關內容后,為了促使學生進一步探索分子的特征,教師要整合教材內容,利用數字化教學資源、依托虛擬實驗平臺,引導展開實驗探索。
在課堂教學中,教師進行了如下引導:(1)視頻引入。在課堂上播放科普節目《加油向未來》片段,讓學生觀看視頻,思考“將裝有熱水的鐵桶,倒扣入冰塊、液氮、常溫水中,哪一個變癟”以引導學生回顧物質三態變化的相關知識并現場作答,引出已學知識點:分子之間有間隔。(2)模擬孔明燈實驗。在學習“分子之間有間隔”這一知識點的過程中,教師要求學生舉例說明生活中可以用“分子之間有間隔”解釋的例子,并根據學生回答引出第一個探究實驗——孔明燈,進而提出問題:我們能在課堂上放飛孔明燈嗎?結論當然是不可能,因為教室環境不合適,存在安全風險?;诖?,教師引出虛擬實驗的3D交互課件,讓學生在教室中模擬燃放孔明燈,以調動他們的好奇心和求知欲。在虛擬實驗中,教師組織學生分組進行放飛孔明燈的模擬實驗,從宏觀現象中體驗分子間隔的改變,最后經由小組探討得出結論:分子之間有間隔,當氣體受熱時分子之間的間隔變大,密度減?。划斨亓π∮诟×r,孔明燈就會上升。(3)模擬檢驗氧氣實驗。教師引導學生學習“同種分子的化學性質相同”這一知識,并播放視頻《檢驗氧氣實驗》片段,當帶火星的木條伸入裝有氧氣的集氣瓶中時,木條復燃,證明了氧氣具有助燃性。接著引導學生猜測:當帶火星的木條伸入液氧中會產生怎樣的現象?教師鼓勵學生猜測說明原因,并引導他們進入虛擬實驗平臺進行實驗驗證。學生分組合作,從3D器材庫中取出裝在燒杯中的液氧,看到它上方產生大量的白霧,將帶火星的木條伸入其中,發現復燃了,木條繼續伸入燒杯底部,火焰越來越旺。學生由此得出實驗結論:同種分子的化學性質相同,氧氣和液氧都是由氧分子構成,液氧也有助燃性。在傳統課堂教學中,因為液氧不易獲得,學生基本沒有實驗機會,只能觀看視頻學習。但是在虛擬實驗平臺上,逼真的虛擬實驗器材和資源讓學生有了實驗操作的機會,也讓學生通過觀察實驗現象對于分子的特征有了更加直觀而深刻的認識。(4)總結拓展。教師利用課件與學生共同總結本課所涉及的分子特征;引導學生通過虛擬實驗平臺進行拓展探究,嘗試VR實驗,進一步認識構成物質的基本微粒。
綜上所述,在信息技術的支持下,虛擬實驗能夠構建直觀環境,促使學生從多角度觀察實驗器材、藥品及實驗現象的關鍵要點,也能將化學反應的微觀過程、抽象復雜的物質結構等可視化,幫助學生通過化學現象到化學本質,進而更好地理解各類化學反應的機理,提高科學實驗能力。當然,信息技術與初中化學實驗的融合還處于探索階段,教師應以辯證的觀點看待這一現象,合理引入信息技術,讓學生能夠在虛擬和現實的環境中都能夠獲得實驗體驗,從而有效培養學生的實驗探索能力,同時也能夠優化課堂教學模式,真正提升化學教學質量。
2引導合作探究,提高實驗效率
新課標繼續提倡以小組為單位合作開展探究活動。在九年級化學實驗教學中,組織學生合作探究已經成為廣受認可的一種教學模式。但是,從實驗探究過程以及結果來看,小組合作學習中還存在一定的問題,如小組內部分工不合理、組員之間的交流不充分、教師的指導不及時、有些組員的實驗參與度不高等。對此教師應基于課程標準要求,對小組合作教學模式進行深入研究,并結合具體實驗進行組織和引導,促使學生真正展開合作,切實做到優勢互補、集思廣益,高效完成實驗探究任務。
例如在“基礎實驗6:粗鹽的初步提純”的實驗指導中,教師根據實驗特點組織學生分組探究,并明確目標要求:與他人合作開展化學實驗,并與他人交流和評價探究過程及結果。(1) 將學生劃分為不同的實驗小組,并確定組長,要求學生在組長的帶領下,合理地分配任務,即2~3個學生進行實驗(爭取每一步過程都有不同的學生進行操作),1人記錄實驗過程和實驗現象,另外1人匯報交流,確保每個人都參與到實驗中來。(2) 在分組實驗探究中,各組學生分工合作,有的記錄實驗過程和實驗現象;有的學生進行分享交流;有的學生評價實驗過程及實驗結果等等。教師則通過課堂巡視參與其中,與各組學生進行互動交流,監督指導分組實驗過程。(3) 教師為各組學生提供展示評價的機會,引導學生進行自評和互評,表達在分組實驗中的收獲與不足,為學生繼續進行分組實驗探究奠定基礎。
在這一案例中,學生通過分組實驗共同完成了學習任務,并在相互啟發和相互幫助中,獲得了物質分離、提純的方法,在參與體驗中掌握了稱量、溶解、過濾和蒸發等實驗基本操作技能以及溶解、過濾和蒸發的實驗基本操作,深入理解了對于溶解度隨著溫度的升高而影響不大的氯化鈉,也學會了應用蒸發結晶來提純氯化鈉的技巧。教師對學生的分組探究過程給予了充分的指引,讓學生之間形成有效的溝通和交流,鍛煉了學生之間相互配合的能力,也轉變了學生的思想認識和學習方式,讓他們能夠主動與他人合作進行實驗。
3促進拓展探究,鼓勵創新實驗
新課標強調化學實驗的育人價值,并倡導教師結合教學實際,自主研發跨學科實踐活動,給學生提供更多的活動機會。因此,在九年級化學實驗教學指導中,教師要結合課內知識構建拓展實驗活動,引導學生回歸現實生活自主開展實驗探究,豐富實驗體驗,創新實驗過程,進而提升實驗教學效果。
例如通過九年級課程的學習,學生已經知道了氫氧化鈉具有腐蝕性,并掌握了一定的實驗技巧。因此,教師以“自制葉脈書簽”為主題,拓展實驗教學,引導學生利用家庭中常見的器材,自主設計實驗方案,制作一枚獨特又實用的葉脈書簽,并在課堂上展示實驗成果,匯報實驗過程。在任務的驅動下,學生創新設計實驗方案,親自體驗實驗中的每一個環節,并給出了可行的建議,教師在學生實驗匯報的基礎上進行總結。(1)選擇葉片。所選的用作書簽的葉子要符合兩個要求:葉脈為網狀脈,葉形較寬,一些平行脈如銀杏樹葉、針形葉如松針等均不可??;葉脈清晰、完整,這樣才能確保葉脈不會與葉肉一起被腐蝕掉,也減少去除葉肉時葉脈被刷斷的概率。一般以常綠木本植物為好。如桂花葉、石楠葉、木瓜葉、桉枝葉、茶樹葉、玉蘭葉等。在葉片充分成熟并開始老化時,就可以摘下來作為葉脈書簽的材料。(2)煮沸。用10%的氫氧化鈉(或碳酸鈉)溶液煮葉片。在不銹鋼鍋或鐵鍋內將配好的堿液煮沸后放入洗凈的葉子適量,煮沸,這時常用鑷子或筷子輕輕翻動,防止葉片疊壓,使其均勻受熱。(3)清洗。煮沸5 min左右,待葉子變黑后,撈取一片葉子,放入盛有清水的塑料盆中,用清水洗凈(注意:該操作取放葉子一定不要用手直接取放,防止氫氧化鈉腐蝕手,要用鑷子或夾子取放;動作要輕,避免破壞葉脈)(4)刷葉片。將葉片上殘留堿液漂洗干凈后取出,把葉片平鋪在一塊玻璃上(也可選擇其他平面的容器如盤子),用小毛刷或毛質柔軟的舊牙刷輕輕順著葉脈的方向刷掉葉片兩面已爛的葉肉,一邊刷一邊用小流量的自來水沖洗,直到只留下葉脈(注意:操作要輕,避免刷壞葉脈)。(5)漂白并涂色。將葉脈放入雙氧水中浸泡24 h進行漂白。漂洗后放在玻璃片(或盤子)上晾干。當晾到半干半濕狀時涂上自己喜歡的各種染料。
在這一拓展活動中,教師給予了學生充分的自主權,并鼓勵他們創新思考,形成具有實操價值的實驗報告。通過課堂展示,學生相互欣賞實驗成果,并對實驗過程進行了歸納。這樣的實驗教學充分體現了學生的主體作用,促進學生拓展探究、學以致用,推動了化學實驗教學的創新發展。
4結語
在新課改背景下,有效提高九年級化學實驗教學水平是落實新課程標準的必然要求。上文結合九年級化學實驗教學案例對創新教學策略提出了幾點建議,為相關研究提供了參考,但是其中依然存在諸多不足。所以,教育工作者應繼續展開教研,深入研究課程標準,積極開展化學實驗教學,促進化學實驗教學研究的新發展,并基于新課標理念構建實驗教學新生態,發現和推廣九年級化學實驗教學的新方法、新實踐,培養和展示學生實驗操作的基本技能和科學探究的能力,發展學生的學科核心素養,促進課程改革的不斷深化。