初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究性課題的設(shè)計(jì)視角

（江蘇省昆山市亭林中學(xué)215341）

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究性課題的設(shè)計(jì)視角

郭秉杰（江蘇省昆山市亭林中學(xué)215341）

根據(jù)初中化學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求，本文結(jié)合案例從以下幾方面提出初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課題的設(shè)計(jì)：根據(jù)不同學(xué)生層次制定符合多維度、多層次的教學(xué)目標(biāo)，創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生探究的情境、確定具有探究?jī)r(jià)值的問題，設(shè)計(jì)突出學(xué)生主體性的實(shí)施方案等方面來(lái)進(jìn)行課題設(shè)計(jì)，以期全面提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。

課題設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力

化學(xué)教學(xué)中“探究性實(shí)驗(yàn)”就是模仿科學(xué)家的科學(xué)思想和科研精神，把現(xiàn)行教材中某些經(jīng)典內(nèi)容的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為由學(xué)生自己動(dòng)手的探索性實(shí)驗(yàn)、研究性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的訓(xùn)練，提高學(xué)生對(duì)信息的加工能力、動(dòng)手能力、操作能力，創(chuàng)新能力、創(chuàng)新成果的表達(dá)能力。本文擬就初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究性課題的設(shè)計(jì)視角進(jìn)行探討。

一、制定符合不同學(xué)生層次的多維度、多層次的教學(xué)目標(biāo)

探究性課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)是由探究活動(dòng)的主題與主體來(lái)確定。為了保證探究課題的順利實(shí)施，教師在設(shè)計(jì)探究課題目標(biāo)時(shí)，首先需要了解學(xué)生主體，即學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備、技能儲(chǔ)備，情感儲(chǔ)備等情況，同時(shí)由于初中學(xué)生的個(gè)體差異較大，具備不同的發(fā)展?jié)撃?，因此課題目標(biāo)的設(shè)計(jì)，還應(yīng)注意到學(xué)生的差異性。因此設(shè)計(jì)滿足不同層次的學(xué)生主體的教學(xué)目標(biāo)，以尊重和滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。

案例1：二氧化碳的制取和收集實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在中考復(fù)習(xí)階段，有學(xué)生提出：二氧化碳能溶于水，可否用排水法收集？如果能，為什么？排水法收集與排空氣法收集氣體，哪一種方法更好呢？針對(duì)學(xué)生提出的問題，在復(fù)習(xí)氣體的制備時(shí)進(jìn)行以下設(shè)計(jì)：

（一）二氧化碳的制取與收集

1．結(jié)合自己小組掌握的知識(shí)組裝實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的發(fā)生裝置，并檢查裝置的氣密性；

2．添加藥品，制取二氧化碳；

3．分別用向上排空氣法和排水法收集一小試管氣體，用橡皮塞塞好，備用；（試管的體積相同）

4．分別向小試管中滴加兩滴管的石灰水，振蕩，觀察石灰水變渾濁的情況。

（二）問題討論與交流

1.所用的裝置的氣密性如何檢查？

2.用向上排空氣法收集二氧化碳?xì)怏w如何驗(yàn)滿？

3．用排水法收集二氧化碳?xì)怏w什么時(shí)候開始收集？判斷集滿的標(biāo)志是什么？

4．兩試管中滴加等量石灰水，振蕩過程中，石灰水變渾濁的程度一樣嗎？為什么？

5．你認(rèn)為能用排水法收集二氧化碳?xì)怏w的原因是什么？

6．你對(duì)兩種收集二氧化碳?xì)怏w的方法有什么評(píng)價(jià)？

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)并對(duì)提出的問題進(jìn)行討論分析，不同層次的學(xué)生對(duì)上面6個(gè)問題的理解和掌握程度不同，大多數(shù)學(xué)生對(duì)前三個(gè)問題都有較好的回答，后面3個(gè)問題要求比較高，經(jīng)過師生的共同討論最終學(xué)生明白和理解了二氧化碳?xì)怏w能用排水法收集是因?yàn)槎趸嫉囊莩鏊俾蚀笥谄淙芙馑俾剩潘ㄊ占瘹怏w比排空氣法收集氣體優(yōu)越：不僅收集的氣體純凈而且容易驗(yàn)滿等優(yōu)點(diǎn)，甚至有的學(xué)生提出用排水法收集氣體比較快等觀點(diǎn)。這樣的實(shí)驗(yàn)課題的設(shè)計(jì)不僅知識(shí)的目標(biāo)順利達(dá)到，還使理解層次較高的學(xué)生從中得到知識(shí)的升華和加深。

二、創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生探究的問題情境

情境是激發(fā)學(xué)生探究欲望的前提，也是促進(jìn)學(xué)生形成和發(fā)展科學(xué)探究能力的必要措施?；瘜W(xué)課堂教學(xué)中依據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)各種生動(dòng)活潑的問題情境，激發(fā)學(xué)生的興趣，點(diǎn)燃其思維的火花，使學(xué)生以積極的心態(tài)，投入到教學(xué)活動(dòng)中，從而提高化學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量，所以恰當(dāng)?shù)那榫吃O(shè)計(jì)也是化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課題的重要視角。

案例2：中和反應(yīng)教學(xué)問題情境設(shè)計(jì)

（一）實(shí)驗(yàn)探究過程：

1．向盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中滴加酚酞試液2-3滴，觀察并測(cè)量溫度；

2．向燒杯中逐滴滴加稀鹽酸至溶液剛好變?yōu)闊o(wú)色；觀察此過程溶液溫度的變化；

3．取反應(yīng)后的溶液少許，滴加一滴氫氧化鈉溶液，觀察顏色的改變；

4．用玻璃棒蘸取反應(yīng)后的溶液，放在酒精燈火焰上灼燒，觀察現(xiàn)象。

（二）問題討論：

1．向氫氧化鈉溶液中滴加酚酞試液后，有什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么？

2．滴加稀鹽酸后，溶液變成無(wú)色，此時(shí)溶液顯什么性？此過程中，溶液的酸堿性和pH如何變化？

3．向反應(yīng)后的溶液中滴加一滴氫氧化鈉溶液，有什么現(xiàn)象？說(shuō)明了什么問題？

4．玻璃棒上的白色固體是氫氧化鈉溶液和稀鹽酸中的溶質(zhì)嗎？如果不是，那是什么物質(zhì)？

5．溶液顏色變化的過程中，溫度是如何變化的？說(shuō)明了什么？

（三）師生共同討論形成中和反應(yīng)的概念和特征

上述中和反應(yīng)概念的建立，通過細(xì)致透徹的問題設(shè)計(jì)，將氫氧化鈉溶液和稀鹽酸混合過程中溶液的酸堿性的改變、溶液的酸堿度的變化、溶液溫度的變化以及生成物的檢驗(yàn)和判斷等關(guān)鍵的問題讓學(xué)生深入的思考和討論，激發(fā)了學(xué)生的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的思維能力，使知識(shí)的難點(diǎn)得以順利解決。

三、確立具有探究?jī)r(jià)值的問題

探究課題的根源在于問題。問題的空間有多大，探究的空間就多大，但并不是所有問題都具有價(jià)值。限于初中學(xué)生的認(rèn)知能力不是很高，初中化學(xué)適合在課堂中進(jìn)行探究的問題難度和規(guī)模不應(yīng)太大，但應(yīng)具有真實(shí)性，一定的開放性等特點(diǎn)。因此，在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，挖掘有探究?jī)r(jià)值的實(shí)驗(yàn)課題，進(jìn)行實(shí)施，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)能力和素養(yǎng)，有著重要的意義。

案例3：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能（原電池實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)）

問題引入：生活中我們用到很多電池，如干電池、紐扣電池、可充電電池等，這些電池是如何產(chǎn)生電能的？

情景引入：在18世紀(jì)90年代末期，意大利物理學(xué)家伏打發(fā)明了伏打電池，他把不同的金屬板連接后浸入一種電解液（相當(dāng)于我們所學(xué)的某些酸堿鹽的溶液）組成了第一個(gè)直流電源：用容器盛鹽水，把插在鹽水中的銅片、鋅片連接起來(lái)，電流就產(chǎn)生了。

演示實(shí)驗(yàn)：用導(dǎo)線將銅片、鋅片、電流計(jì)、電鍵連接起來(lái)，然后插入硫酸銅溶液中，電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，一段時(shí)間后，拿出金屬片發(fā)現(xiàn)銅片上有固體析出。

引導(dǎo)分析：鋅比銅活潑，當(dāng)鋅和銅用導(dǎo)線連接插入硫酸銅溶液中，便形成回路。鋅原子失去電子，電子順著導(dǎo)線經(jīng)過電流計(jì)流到銅片上，溶液中的銅離子得到電子變成銅原子，大量的銅原子聚集在一起，從而在銅片上看到有銅析出。

提出問題：通過上面的實(shí)驗(yàn)我們知道活潑性不同的金屬在一些酸、堿、鹽的溶液中通過導(dǎo)線連接可以形成原電池，生活中的一些水果的汁液也顯酸性，鹽水也具有導(dǎo)電性，能選擇合適的材料試制作原電池，體驗(yàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能嗎？

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：學(xué)生利用自己準(zhǔn)備的材料設(shè)計(jì)不同的原電池。

上述案例中通過學(xué)生自己制作各種原電池，使學(xué)生對(duì)原電池有了初步的認(rèn)識(shí)，建立了對(duì)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的認(rèn)識(shí)，同時(shí)通過生活中的一些材料制作原電池，使學(xué)生貼近生活，拉近了化學(xué)與生活的距離，增強(qiáng)了探究的興趣，同時(shí)將課本上的硫酸銅溶液換成生活中的一些水果，體現(xiàn)了綠色化學(xué)的理念，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維。這樣的課題設(shè)計(jì)，有利于學(xué)生體會(huì)化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)化學(xué)的價(jià)值和魅力。

四、設(shè)計(jì)突出學(xué)生主體性的實(shí)施方案

探究活動(dòng)的主體是學(xué)生，因此探究課題的設(shè)計(jì)要充分認(rèn)識(shí)到學(xué)生的主體性，制定以學(xué)生為指向、符合學(xué)生身心發(fā)展、有利于發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)探究方案；讓學(xué)生在遇到問題時(shí)自主思考、探索解決問題的方案。在課題的實(shí)施中，學(xué)生不僅可以獲得知識(shí)，還能切身體驗(yàn)探究過程，并學(xué)會(huì)利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)解決學(xué)習(xí)、生活中遇到的問題。

案例4：燃燒條件的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施方案

在進(jìn)行“燃燒條件”的教學(xué)前，先取兩塊手帕分別浸取酒精與水的混合物(3:1的體積混合)，分別點(diǎn)燃后，一塊放在表面皿上，然后用燒杯罩住，一塊用坩堝鉗夾住，待燃燒結(jié)束后，看到手帕完好無(wú)損時(shí)，教室內(nèi)一片嘩然，學(xué)生面面相覷。我便提出幾個(gè)問題：該實(shí)驗(yàn)中涉及幾種物質(zhì)？?jī)蓧K手帕為什么沒有燒壞？說(shuō)明了燃燒應(yīng)具備什么樣的條件？學(xué)生經(jīng)過討論分析得出：手帕、酒精是可燃物，水不是可燃物；燃燒的是酒精，手帕沒有燒壞：一個(gè)是缺少氧氣，另一個(gè)是水吸熱溫度沒有達(dá)到手帕的著火點(diǎn)，因而都沒有燒壞。因而得到燃燒的三個(gè)條件并明確了三者的關(guān)系是缺一不可的。接著我又做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：分別點(diǎn)燃兩根火柴，學(xué)生觀察到一根豎起來(lái)火焰向上的火柴很快熄滅，而平放的火柴火焰卻不會(huì)熄滅，如此反復(fù)數(shù)次，結(jié)果都一樣。這種設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)情景引入→問題情景→形成知識(shí)→應(yīng)用知識(shí)，使學(xué)生始終處于探究的情境中，主體性得到了充分的體現(xiàn)，形成了能力。

探究課題設(shè)計(jì)的主體是學(xué)生，教師只有了解了學(xué)生，對(duì)學(xué)生傾注真摯的情感，才能真正了解學(xué)生發(fā)展的需要；設(shè)計(jì)的源泉在于問題，以問題驅(qū)動(dòng)為中心的探究設(shè)計(jì)，更利于課題的展開，更能激發(fā)學(xué)生探究的欲望；設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于過程，讓學(xué)生從過程中體會(huì)到探究的價(jià)值和意義，而不是看重探究得到的結(jié)果是什么，這也是探究活動(dòng)不同于其他活動(dòng)的地方。從這些角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課題探究，可以讓學(xué)生在掌握科學(xué)知識(shí)和技能、體驗(yàn)科學(xué)過程和方法的同時(shí)，更能深刻理解科學(xué)探究的本質(zhì)和化學(xué)的學(xué)科價(jià)值。

[1]劉儒德.探究學(xué)習(xí)與課堂教學(xué).北京∶人民教育出版社，2003：91-95.

[2]龐華英,陸偉.問題生成性探究在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的嘗試.化學(xué)教育，2010，31（5）：62-63.

[3]石柏興.設(shè)計(jì)系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究和實(shí)踐.化學(xué)教育，2010，31（11）：22-24.

郭秉杰，男，昆山市亭林中學(xué)，中學(xué)一級(jí)教師。

（責(zé)編 趙建榮）