通過課堂化學(xué)實驗促進高中生科學(xué)素養(yǎng)提高

李志飛 陸曄

摘要：實施課堂化學(xué)實驗可以促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成，但需要教師兼顧科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵，恰當(dāng)運用教學(xué)策略，在實驗前精心設(shè)計實驗步驟，關(guān)注實驗細節(jié)，在實驗過程中及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。本文通過三節(jié)有學(xué)生分組實驗的研究課案例分析，淺淡了如何通過課堂化學(xué)實驗促進高中生科學(xué)素養(yǎng)的提高。

關(guān)鍵詞：課堂觀察；化學(xué)實驗；學(xué)生分組實驗；科學(xué)素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（201２）０4-0026-0３中圖分類號：G６３２．４１文獻標(biāo)識碼：Ｂ

doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１２．０4．０11

我國頒布的《２００１～２００５ 年中國青少年科學(xué)技術(shù)普及活動指導(dǎo)綱要》中認為科學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵應(yīng)包括：科學(xué)態(tài)度、科學(xué)知識和技能、科學(xué)方法、科學(xué)行為習(xí)慣。高中生科學(xué)素養(yǎng)是主要指學(xué)生對科學(xué)的了解程度，包括科學(xué)知識和技能、對科學(xué)的理解、科學(xué)的思維方法、與自然有關(guān)的人文精神、價值觀以及運用科學(xué)知識和方法解決問題的意識和能力。其基本內(nèi)涵應(yīng)包括：科學(xué)意識、科學(xué)知識、科學(xué)能力、科學(xué)思維和方法以及科學(xué)人文品質(zhì)。高中化學(xué)實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要陣地之一。通過對中國期刊網(wǎng)近２０年有關(guān)“化學(xué)實驗、科學(xué)素養(yǎng)”為題的論文檢索，有５０余篇相關(guān)的研究論文。研究的內(nèi)容主要包括：強調(diào)化學(xué)實驗對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要性；改進化學(xué)實驗教學(xué)，轉(zhuǎn)變教育理念，改進師生關(guān)系提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；新課程理念下化學(xué)實驗與科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)策略探討等［１－４］。相當(dāng)一部分的論文內(nèi)容以工作總結(jié)體會為主。結(jié)合具體教學(xué)案例分析探討如何進行高中生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的論文很少。本文結(jié)合２０１１年南京市假期教師培訓(xùn)班安排的三節(jié)有學(xué)生分組實驗的研究課案例分析淺淡如何通過課堂化學(xué)實驗促進高中生科學(xué)素養(yǎng)的提高。

案例一：《選修一：化學(xué)與生活》生命的基礎(chǔ)物質(zhì)——糖類

本節(jié)課教師設(shè)計了兩個學(xué)生分組實驗。

實驗一：葡萄糖的銀鏡實驗，教師將課本上的教師演示實驗改成學(xué)生的分組實驗。

教師提供試劑為：氨水、硝酸銀溶液、葡萄糖溶液。

課堂實錄：

教師：（講授）葡萄糖可以和新制的銀氨試劑反應(yīng)，這就是銀鏡實驗。

學(xué)生： 聽講（表情期待）。

教師：（講授）銀氨試劑容易分解，所以使用時要現(xiàn)配。配制方法是：在硝酸銀溶液中逐滴滴加氨水，直到最初產(chǎn)生的白色沉淀恰好溶解，這時配好的溶液就是銀氨溶液。（教師邊講邊示范）

學(xué)生：聽講（有部分學(xué)生開始交流討論并在裝試劑的提籃中尋找對應(yīng)試劑）。

教師：（講授）現(xiàn)在就請你們自己配制銀氨試劑并滴加葡萄糖溶液，水浴加熱后觀察實驗現(xiàn)象。

學(xué)生：動手實驗（兩人一組，配合較好）。

教師：（講授）現(xiàn)在你們手中的試管里發(fā)生了什么變化？有銀生成的實驗小組請把試管舉起來。

學(xué)生：把手中試管舉起來（只有一組由于速度較慢，試管仍在水浴加熱，未能舉起，其余小組都將試管舉起）。

實驗二：①驗證淀粉的水解條件及水解產(chǎn)物。②驗證淀粉水解程度。教師同樣將課本上的教師演示實驗改成學(xué)生的分組實驗。

教師提供試劑為：硫酸、氫氧化鈉溶液、淀粉、硝酸銀溶液、氨水、碘水、蒸餾水。

課堂實錄：

教師：（講授）多糖可以在催化劑條件下進行水解，水解的最終產(chǎn)物為單糖。淀粉就是一種多糖，請自己設(shè)計實驗，驗證淀粉的水解條件及水解產(chǎn)物?，F(xiàn)在可以開始。

學(xué)生：聽講后準(zhǔn)備實驗。（一部分學(xué)生表現(xiàn)積極，表情興奮，開始在裝試劑的提籃中尋找實驗試劑；另一部分學(xué)生表情迷惑，四處觀望后也開始準(zhǔn)備實驗；還有一部分學(xué)生完全沒動手實驗。）

教師：學(xué)生實驗時開始巡視。

學(xué)生：開始進行驗證淀粉的水解條件的實驗。（一部分學(xué)生在淀粉溶液中滴加硫酸后加熱；一部分學(xué)生在淀粉溶液中滴加氫氧化鈉溶液后加熱；一部分學(xué)生在淀粉溶液中不加任何試劑進行加熱；還有一部分學(xué)生以上三種情況都考慮到了所以做了三組對照實驗。）

教師：（邊巡視邊講解）現(xiàn)在需要驗證淀粉的水解產(chǎn)物，你們準(zhǔn)備用什么試劑？

學(xué)生：銀氨試劑。（少數(shù)學(xué)生，大多數(shù)學(xué)生注意力仍集中在手中進行的實驗。）

教師回答：對，可以開始了。（沒有對學(xué)生的第一步操作進行點評并且沒有提醒學(xué)生加堿中和淀粉的水解液。）

學(xué)生：開始進行驗證淀粉水解產(chǎn)物的實驗。（一部分學(xué)生開始配制銀氨試劑，另一部分學(xué)生還在進行上一步驗證淀粉水解條件的實驗。）

學(xué)生：繼續(xù)實驗（沒有實驗小組的銀氨實驗成功）。

教師：邊巡視邊關(guān)注時間，由于實驗時間較長，教師停止了實驗。

教師：（提問）現(xiàn)在請實驗小組匯報實驗結(jié)論。

學(xué)生：匯報實驗。

教師：（講解淀粉水解條件以及如何檢驗淀粉水解產(chǎn)物，并提出此銀鏡實驗成功的關(guān)鍵是實驗進行前在淀粉水解溶液里滴加氫氧化鈉溶液將溶液性質(zhì)調(diào)成堿性。）

學(xué)生：聽講（部分學(xué)生開始討論）。

教師：（講授）請回家思考如何驗證淀粉水解程度。（由于第一步實驗時間較長，原安排實驗沒有進行。）

課堂觀察反思：教師設(shè)計的兩個學(xué)生分組實驗取得了不同的實驗效果。實驗一取得了滿意的效果，學(xué)生通過葡萄糖的銀鏡實驗理解并掌握了葡萄糖有還原性這一知識點，實驗成功的關(guān)鍵是教師將實驗的關(guān)鍵步驟也是實驗操作的難點——銀氨試劑的配制，給學(xué)生做了示范，學(xué)生仔細觀察后進行模仿，實驗取得成功。準(zhǔn)確的實驗觀察能力正是科學(xué)素養(yǎng)的組成部分，實驗一成功的鍛煉并培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力。實驗二的效果不理想，雖然教師在實驗結(jié)束后對實驗設(shè)計和實驗成功關(guān)鍵步驟進行了回顧總結(jié)，但實驗耗時過長并影響了全部實驗的實施。教師對本實驗的預(yù)設(shè)是一個全開放的實驗，即在教師不進行任何指導(dǎo)藥品試劑全部自選的情況下學(xué)生進行實驗。這樣一部分學(xué)生能根據(jù)教師提出的實驗?zāi)康暮芸煸O(shè)計出實驗操作步驟進行實驗（這其中也會有一部分學(xué)生的設(shè)計是錯誤的），另一部分基礎(chǔ)較弱的學(xué)生可能根本無法設(shè)計出實驗操作步驟。教師如果能更細致的設(shè)計此實驗，可以使學(xué)生在實驗時的目的性可操作性得到加強。例如，本實驗可以設(shè)計為先讓學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康膶懗鲎约旱膶嶒灧桨?，教師請幾位學(xué)生讀出自己的實驗方案，全班交流討論選出最優(yōu)方案。讓每個學(xué)生都明確實驗如何操作并了解實驗成功關(guān)鍵點之后再動手實驗，這樣可更有效的培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、動手能力、小組合作能力，這些也是科學(xué)素養(yǎng)的組成部分。

案例二：《化學(xué)必修一》碳酸鈉與碳酸氫鈉

本節(jié)課教師設(shè)計了一組學(xué)生分組實驗對碳酸鈉與碳酸氫鈉的以下性質(zhì)進行了對比①溶解性及水溶液的酸堿性，②與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的快慢。

教師提供試劑：固體碳酸鈉、固體碳酸氫鈉、蒸餾水、酚酞、鹽酸。

課堂實錄：

教師：（講授）大家猜想碳酸鈉、碳酸氫鈉能不能溶于水？請大家動手實驗驗證自己的猜想。注意：沒有講明藥品用量時，我們?nèi)∮霉腆w藥品只要蓋滿試管底部，液體水只要１～２mL。

學(xué)生：動手實驗。

教師：（講授）碳酸鈉與碳酸氫鈉的水溶液酸堿性如何？如何驗證？

學(xué)生：（齊聲回答）加酚酞。

教師：那么現(xiàn)在開始驗證。

學(xué)生：（滴加酚酞驗證溶液性質(zhì)）

教師：你們認為碳酸鈉與碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)，哪一個會更快放出氣體？

學(xué)生：討論。

教師：究竟誰說得對，請動手實驗驗證，并請實驗結(jié)束后解釋你看到的現(xiàn)象。

學(xué)生：動手實驗并很快得出結(jié)論，最后由一名學(xué)生解釋了實驗現(xiàn)象。

課堂觀察反思：這是一個很成功的學(xué)生分組實驗。教師在實驗過程中起到了很好的引領(lǐng)作用。本實驗教師沒有動手，教師只是搭好臺階，通過自己設(shè)置的一組提問啟發(fā)了學(xué)生，使學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康囊徊讲皆O(shè)計實驗步驟，最終通過實驗現(xiàn)象歸納出物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。這組實驗很好的鍛煉了學(xué)生的實驗設(shè)計能力。

案例三：《化學(xué)必修一》氨 硝酸

本節(jié)課教師在講解氨氣極易溶于水的性質(zhì)時，設(shè)計了一個學(xué)生分組實驗。每個實驗小組在課前都領(lǐng)到一個收集滿氨氣的小試管。在進行學(xué)生分組實驗之前，教師演示了氨氣溶于水的噴泉實驗。

課堂實錄：

教師：（講授）剛才大家看到了美麗的噴泉，你們想不想自己體驗一次？

學(xué)生：（齊聲回答）想。

教師：你們面前的小試管里已收集滿氨氣，現(xiàn)在請你們將小試管口向下插入水槽中，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)在開始實驗。

學(xué)生：動手實驗。（一部分學(xué)生的小試管內(nèi)液面上升直至充滿試管，一部分學(xué)生的小試管內(nèi)液面未上升或上升不明顯。）

教師：邊巡視邊與學(xué)生交流。

教師：現(xiàn)在請一組匯報他們的實驗。（教師請一組實驗成功的小組進行匯報。）

學(xué)生：匯報實驗并解釋了試管內(nèi)液面上升的原因。

教師：（結(jié)束學(xué)生實驗進入下一環(huán)節(jié)，沒有對實驗未成功的小組進行分析。）

課堂觀察反思：這是一個指導(dǎo)學(xué)生對實驗細節(jié)進行觀察分析的好機會，可惜被教師忽視了。我們觀察分析了本次實驗失敗學(xué)生的實驗操作，發(fā)現(xiàn)這些學(xué)生在領(lǐng)到教師分發(fā)的收集滿氨氣的小試管后，都將小試管口向上插在了試管架上。我們都知道氨氣的密度小于空氣，這樣的操作使氨氣極易外逸，到教師發(fā)布口令學(xué)生進行實驗時，小試管內(nèi)的氨氣已所剩不多，實驗效果當(dāng)然大打折扣。如果教師這樣處理實驗：在實驗結(jié)束后問一聲，是否有學(xué)生沒有看到預(yù)期的實驗現(xiàn)象，然后帶領(lǐng)學(xué)生分析實驗失敗原因。這樣的處理就不會讓學(xué)生帶著遺憾走出課堂，同時也能加深學(xué)生對本節(jié)課學(xué)到的氨氣密度小于空氣這一知識點的印象。因此，教師在實驗過程中要關(guān)注細節(jié)及時利用課堂生成的教學(xué)資源促進學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的形成。

本文通過三節(jié)有學(xué)生分組實驗的研究課案例分析，淺淡了如何通過課堂化學(xué)實驗促進高中生科學(xué)素養(yǎng)的提高。在教學(xué)實踐中，需要教師運用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，根據(jù)學(xué)情細致地設(shè)計實驗；在實驗開始之前，要為學(xué)生鋪路搭橋；在學(xué)生動手實驗之時，及時發(fā)現(xiàn)問題，為學(xué)生解疑答惑。教學(xué)中把培養(yǎng)科學(xué)意識居于首位，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)科學(xué)知識的興趣、愛科學(xué)，渴求科學(xué)知識的心理傾向和用科學(xué)的態(tài)度來認識客觀世界的敏銳感、思維習(xí)慣?？茖W(xué)知識是基礎(chǔ)，要充分發(fā)揮其載體作用，利用學(xué)生各學(xué)科中已經(jīng)掌握的科學(xué)知識去掌握新知識?？茖W(xué)能力是科學(xué)素養(yǎng)的核心，要強化實踐操作能力，注意培養(yǎng)學(xué)生實施調(diào)查，設(shè)計步驟的能力；信息搜集、處理、使用能力；觀察實驗?zāi)芰Γ约翱茖W(xué)思維能力?？茖W(xué)方法是人們揭示客觀世界奧秘、獲得新知識、探索真理的工具。思維方法是人們認識世界和改造世界的精神活動形式、方式和程序的總稱。高中階段學(xué)生尤其需要掌握觀察、操作與實驗的方法以及參與探究活動的方法、收集與利用信息的方法；需要培養(yǎng)逆向思維、側(cè)向思維、發(fā)散性思維方法、收斂性思維等。另外，不僅要培養(yǎng)嚴(yán)謹細致的科學(xué)作風(fēng)，實事求是的科學(xué)態(tài)度，更應(yīng)注重學(xué)生人文精神的培養(yǎng)。

參考文獻

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