基于生成性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

張永樂

基于生成性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

張永樂

（江蘇省徐州市銅山區(qū)清華中學(xué) 江蘇徐州221000）

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)中，教師既要關(guān)注實(shí)驗(yàn)本身的生成性；又要善于分析學(xué)生，注重學(xué)生的親身體驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)有效的問題情境，引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。文章通過兩個(gè)案例探討了基于生成性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)。

生成性；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的基礎(chǔ),是化學(xué)學(xué)習(xí)的最重要載體。在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中，實(shí)驗(yàn)在引導(dǎo)學(xué)生生成知識，培養(yǎng)學(xué)生思維能力和探究能力,全面提高學(xué)生的化學(xué)素質(zhì)方面都起到重要的作用。由于初中學(xué)生知識水平的限制，很多經(jīng)典化學(xué)實(shí)驗(yàn)在教材中的設(shè)計(jì)僅僅是簡單列舉實(shí)驗(yàn)步驟，要求學(xué)生記住相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。至于前輩科學(xué)家在設(shè)計(jì)和探究實(shí)驗(yàn)過程中的不懈的探索，巧妙的思考，完美的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)則沒有體現(xiàn)。因此，如果只是按部就班的進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),那么無疑只會(huì)讓學(xué)生機(jī)械地成為實(shí)驗(yàn)的觀察者和記錄者，結(jié)論和知識的記憶者，不但學(xué)生興趣和動(dòng)機(jī)得不到激發(fā)，思維和探究能力也得不到培養(yǎng)，更不利于學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展。

基于此,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)中,教師既要分析實(shí)驗(yàn)的原理、目的，關(guān)注實(shí)驗(yàn)本身的生成性；又要善于分析學(xué)生的現(xiàn)有知識認(rèn)知水平和可能的最近發(fā)展區(qū)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣、動(dòng)機(jī)和心理需求,注重學(xué)生的親身體驗(yàn)；從知識的生成性的角度出發(fā),創(chuàng)設(shè)有效的問題情境，引領(lǐng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，從一個(gè)學(xué)習(xí)主人的角度去探究實(shí)驗(yàn),去體會(huì)自己所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)一步步的走向成功的過程，在思維和探究中完成教學(xué)目標(biāo)，從而達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。

下面列舉兩個(gè)重要的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì),與大家共同探討。

案例1.空氣中氧氣含量的測定實(shí)驗(yàn)

教材中在介紹“空氣中含有氮?dú)?、氧氣、二氧化碳和水蒸氣等多種成分的氣體”后，直接告訴學(xué)生“已知紅磷固體能夠與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成五氧化二磷固體”，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來確定空氣中氧氣的含量。至于為什么選擇紅磷作為實(shí)驗(yàn)藥品，實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)要求，實(shí)驗(yàn)的操作步驟注意事項(xiàng)等等都沒有細(xì)致的分析，只是在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生思考下列問題。

(1)紅磷在集氣瓶中燃燒，觀察到什么現(xiàn)象？消耗了什么氣體?

(2)待集氣瓶冷卻到室溫后，把導(dǎo)氣管插入盛水的燒杯中，打開止水夾，觀察到什么現(xiàn)象？

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否接近于事實(shí)?若相差較大，請分析產(chǎn)生誤差的原因。

(4)能否用蠟燭代替紅磷進(jìn)行相同實(shí)驗(yàn)，為什么?

如果按照這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)去進(jìn)行教學(xué)，即使現(xiàn)象很明顯，實(shí)驗(yàn)很成功，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)束后學(xué)生的收獲又是什么呢？我想不外乎就是在預(yù)設(shè)的實(shí)驗(yàn)過程中，“熱熱鬧鬧”的記住幾個(gè)現(xiàn)象和相關(guān)的結(jié)論，學(xué)生的真正意義上的思維在哪兒？學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的興趣又在哪兒？學(xué)生能力的培養(yǎng)和發(fā)展又在何方？

因此在這個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)中我根據(jù)學(xué)習(xí)的生成性進(jìn)行了以下的教學(xué)設(shè)計(jì)：

1.實(shí)驗(yàn)原理的生成性討論

首先展示一瓶密封的空氣樣品，然后設(shè)問：這就是我們要探究的實(shí)驗(yàn)樣本，集氣瓶要注意什么？學(xué)生及時(shí)討論馬上得出答案，防止與外界空氣互相擴(kuò)散，樣品必須不變，集氣瓶必須密封。這樣學(xué)生對裝置的氣密性及防止裝置漏氣，防止樣品氣體與外界氣體的互相擴(kuò)散都有了明確認(rèn)識。然后引導(dǎo)學(xué)生討論：如何測定一瓶密閉空氣中氧氣的含量。學(xué)生經(jīng)過討論后歸納出2種方法，一是直接測定法（教師及時(shí)評價(jià)：由于同學(xué)們知識水平的和我們實(shí)驗(yàn)室條件的限制，這種方法實(shí)際不可行）；二是間接測定法——利用一些方法除去氧氣，測出剩下的氣體體積，減少的即為氧氣的體積。這種基于實(shí)驗(yàn)原理上的思維分析，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，滿足了學(xué)生內(nèi)部探究需求，促進(jìn)了思維主動(dòng)而全面的發(fā)展。

2.藥品選擇生成性討論

在明確實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)問題情境：根據(jù)你所了解的知識，你認(rèn)為除去氧氣的試劑的選擇和反應(yīng)后生成物應(yīng)該具備什么條件？學(xué)生經(jīng)過討論分析得出：應(yīng)該只與空氣中的氧氣反應(yīng)，必須將氧氣反應(yīng)完，即藥品必須過量，而且最后的生成物不能為氣體——體積和氧氣比較可以忽略。這時(shí)，我沒有讓學(xué)生進(jìn)一步討論，而是根據(jù)學(xué)生實(shí)際直接給出現(xiàn)有答案并簡單評價(jià)：方法一用鐵和水、氧氣的生銹反應(yīng)。需要較長的時(shí)間，不利于課堂演示；方法二用紅磷和氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷。優(yōu)點(diǎn)：只與氧氣反應(yīng)，生成物為固體，反應(yīng)快，缺點(diǎn)：五氧化二磷對人體和環(huán)境有害。

3.實(shí)驗(yàn)步驟生成性討論

設(shè)計(jì)問題情境：如果讓你去完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)的操作應(yīng)該怎樣進(jìn)行？實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)注意什么？學(xué)生討論后很快得出：裝置必須密封，即使不能密封，點(diǎn)燃紅磷插入操作也要迅速；紅磷必須足量；反應(yīng)后裝置必須回復(fù)到原始條件，即冷卻至室溫；實(shí)驗(yàn)中要注意環(huán)保。

伴隨著討論的一步步進(jìn)行，學(xué)生在接觸化學(xué)的一開始就親自體會(huì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)之美，而在動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生思維的嚴(yán)密性、發(fā)散性，實(shí)驗(yàn)探究能力，都得到鍛煉和培養(yǎng)。相應(yīng)的，在隨后實(shí)驗(yàn)演示中，學(xué)生像觀察一個(gè)呱呱墜地的新生命一樣用期待的目光看著自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)一步步走向成功，探究成功后喜悅溢于言表。甚至當(dāng)老師出現(xiàn)些許誤差，學(xué)生馬上群情激昂，對老師的演示進(jìn)行指正，這種全情投入的學(xué)習(xí)狀態(tài)絕不是僅讓學(xué)生作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)旁觀者所能達(dá)到的。而最后的知識的生成正是讓學(xué)生主動(dòng)地體驗(yàn)探究過程，用科學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法，在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中逐步形成，并最終養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。

案例2.鐵冶煉的化學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)

教材中實(shí)驗(yàn)是：“讓我們通過實(shí)驗(yàn)來研究鐵冶煉的化學(xué)原理，……判斷反應(yīng)中生成了什么物質(zhì)”。

很多老師在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)中往往把產(chǎn)物的探究作為重點(diǎn)，本人不敢茍同。姑且不說這個(gè)實(shí)驗(yàn)中有諸多值得商榷的地方，如生成的能被磁鐵吸引的黑色固體可以是氧化亞鐵、四氧化三鐵等。單就實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平的實(shí)際，本人淺見是：氧化還原反應(yīng)在初中階段屬于拓展部分，因此反應(yīng)原理（即化學(xué)方程式）可以由老師根據(jù)得失氧的關(guān)系直接講解。這樣既可以回避掉實(shí)驗(yàn)中不嚴(yán)密的地方（當(dāng)然這些知識可以作為探究活動(dòng)讓學(xué)生進(jìn)行課外探究），同時(shí)可以將本方程式的配平（初中化學(xué)方程式書寫的一個(gè)難點(diǎn)）及時(shí)練習(xí)鞏固。然后讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，大膽地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置和操作的設(shè)計(jì)，對比實(shí)際煉鐵的裝置和步驟，讓學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)的密切聯(lián)系。

鑒于此，這個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程設(shè)計(jì)為如下幾個(gè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行生成性學(xué)習(xí)。

1.根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件，要想使此反應(yīng)發(fā)生需要哪些儀器，怎樣組裝？實(shí)驗(yàn)裝置中要注意什么？

2.反應(yīng)后生成物如何檢驗(yàn)？所需藥品和儀器有哪些，應(yīng)怎樣連接？

3.結(jié)合一氧化碳的性質(zhì)，你認(rèn)為在加熱反應(yīng)過程中還需要注意哪些問題，怎樣在裝置和操作中體現(xiàn)出來？

4.你有幾種方法處理尾氣（討論結(jié)果見下圖3、4、5）；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，操作應(yīng)怎樣進(jìn)行？

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

學(xué)生在討論后很快得出實(shí)驗(yàn)儀器,裝置的連接，實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)等等見圖1)。此時(shí)，我并沒有利用課件進(jìn)行展示，而是讓一個(gè)美術(shù)功底比較好的同學(xué)到黑板上按照學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行板畫。伴隨著一個(gè)個(gè)儀器在黑板上逐一顯示出來，并按照設(shè)計(jì)預(yù)期巧妙的組合到一起，學(xué)生興趣激昂，學(xué)習(xí)氛圍特別濃厚。當(dāng)學(xué)生的設(shè)計(jì)圖（圖1）完整地在黑板上體現(xiàn)出來后，我進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生分析：與教材中裝置圖（圖2）比較，二者有何區(qū)別？這樣學(xué)生大膽分析，類比歸納，找出實(shí)驗(yàn)內(nèi)在規(guī)律，拓展了思維空間，進(jìn)而培養(yǎng)和提升了學(xué)生的求異思維，發(fā)散思維的能力。整個(gè)教學(xué)過程，學(xué)生思維不斷由活躍逐漸進(jìn)入到深層次的思考，思維的深度和創(chuàng)新意識都得以訓(xùn)練和培養(yǎng)。

煉鐵實(shí)驗(yàn)原理可以說是初中階段最復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，步驟繁瑣，知識點(diǎn)較多，如不親力親為，理解和記憶便比較困難。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，我以學(xué)生現(xiàn)有的知識水平為基點(diǎn)，循序引導(dǎo)，讓學(xué)生的知識自主生成，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)全由學(xué)生自己討論、板畫，又親眼見證了自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程一點(diǎn)點(diǎn)地在黑板上展示出來，學(xué)生的自信心和成功感油然而生，知識的記憶和體會(huì)的深刻與前不可同日而語。

知識的生成絕不是單方面的講解和被動(dòng)的接受，而是交互意義上的主動(dòng)構(gòu)建?！白寣W(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)探究過程，在知識的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過程中養(yǎng)成科學(xué)的態(tài)度，獲得科學(xué)的方法，在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力?！币虼耍處熢趯?shí)驗(yàn)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，注重學(xué)生的親身體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和評價(jià)，然后探究、分析、比較、歸納，使學(xué)生積極主動(dòng)地獲取化學(xué)知識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

［1］趙禮明.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何激發(fā)學(xué)生積極的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012，（4）：12-14

［2］中華人民共和國教育部制訂.全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2011

1008-0546（2013）07-0066-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2013.07.024