化學深度實驗的教學探索

摘 要：從日常教學中的一些現(xiàn)象引發(fā)對深度實驗的思考，主要從理解深度、實驗深度、教學關(guān)系這三方面解釋其內(nèi)涵和價值。在教學實踐中主張從原點開始，站穩(wěn)學生的立場，注重體驗歷程，以此來喚醒學生的“主體意識”，促進學生的思維發(fā)展。

關(guān)鍵詞：深度實驗；主體意識；思維發(fā)展

一、緣起：由“興趣”引起的思考

初中化學教師或許熟悉類似的經(jīng)歷：新學期開始，由于教材安排了大量的學生實驗，前兩周的化學課幾乎都在實驗室中度過，學生表現(xiàn)出了強烈的興趣。在教師的指導(dǎo)下，學生好像掌握了所教的實驗內(nèi)容，但是又好像不會思考，只會按部就班進行實驗，對實驗的意義所知甚少。到了講授物質(zhì)構(gòu)成的奧秘等理論部分時，很多學生覺得索然無味，畏難情緒開始生長，期中考試以后，更是兩極分化開始。

思考一：學生對化學的興趣是真是偽？

化學屬于自然科學，通過幾節(jié)課引起學生的興趣還是比較簡單的，特別是剛接觸化學，只要幾個簡單的小實驗就能讓學生興趣盎然，但是為什么學生的興趣不能長久地保持下去？為什么會出現(xiàn)這樣的情況？興趣的消失是因為實驗教學內(nèi)容設(shè)計得不合理導(dǎo)致喪失信心？還是因為過多的膚淺體驗最終導(dǎo)致了興趣喪失？

思考二：教師對實驗本身的內(nèi)涵與功能理解是否到位？

盡管教材是對課程標準的一次再創(chuàng)造、再組織，教材編寫也必須依據(jù)課程標準，但是你領(lǐng)會了教材的編排意圖嗎？對于教材中所選的實驗內(nèi)容尤其是那些經(jīng)典實驗，教師是否掌握其來龍去脈？我們在避免“教教材”的同時，是否注意到了又出現(xiàn)一種“去教材化”傾向？是不是認為教材是可有可無的教學資源，索性不研究教材，把過去的“以本為本”改為完全脫離教材，從一個極端走向另一個極端？我們認識到中學化學實驗最主要的功能就是“讓學生通過實驗學習化學”了嗎？

思考三：教學過程中除了考點，還應(yīng)該讓學生經(jīng)歷什么？

在實驗教學中，我們除了考點，是否注重了科學思想、科學方法的教育？在一些重要的實驗中我們能不能讓學生重溫科學家當年研究的歷程？學生能否體驗前人的經(jīng)歷、思想，學會科學的思維方法，在主動探求中掌握知識的重點？

在這些思考的背后，隱藏著同樣的問題：我們?nèi)绾卫斫鈱嶒灲虒W的功能？如何通過合理的設(shè)計、恰當?shù)捏w驗讓學生通過實驗來學習化學？是否可以更純粹地去探究化學，僅僅是為了獲得思考的快樂、思維的提升？

《教育解釋學》給出了部分啟示：師生都應(yīng)該是理解者。教師應(yīng)該理解教材，理解實驗，理解學生。由診斷者變?yōu)檠芯空撸芍R管理者成為經(jīng)驗建構(gòu)者，由技術(shù)行動者成為實踐智慧擁有者。學生則應(yīng)該通過實驗去理解化學，從“空的容器”到具有不同經(jīng)驗的擁有者，從經(jīng)驗擁有者到經(jīng)驗建構(gòu)者[1]，這就是深度實驗該有的理解。

二、思索：深度實驗的教學意蘊

把深度實驗放在深度教學視閾下進行解釋，它至少包含三個方面的意思。

（一）深度實驗是關(guān)于理解深度的解釋

深度理解是基于對實驗的價值的認識?；瘜W作為一門自然科學，實驗教學是其進行教學的重要手段，是訓練實驗技能和培養(yǎng)科學素養(yǎng)的必要方法，是養(yǎng)成良好心理品質(zhì)的重要途徑，是化學學科教學內(nèi)容的一個重要組成部分，它就是學生要學、教師要教的基本內(nèi)容。化學實驗是化學教學中概念、規(guī)律教學必不可少的基礎(chǔ)?；瘜W實驗還是實現(xiàn)化學教學課程目標的基本方法。它是搞好教學的重要基礎(chǔ)，學生通過實驗進行體驗，從而掌握化學知識，獲得科學研究的方法，感悟其背后蘊藏的科學思想，培養(yǎng)學生的思維能力，發(fā)展其思維，讓思維成為學生人格發(fā)育不可或缺的部分，從而促進人的完善。

只有在這種認識的牽引下，我們才能真正清楚“深度實驗”意味著什么，“深度”在何處。所以作為一名化學教師，就必須認真研究，深入理解實驗，尤其是經(jīng)典實驗。只有充分理解了每一個實驗，在進行實驗教學的時候，才會有的放矢，游刃有余，才會把學生引向科學的大門，否則，我們只會浮于表面只關(guān)注考點而忽視人的發(fā)展。

（二）深度實驗是關(guān)于實驗深度的解釋

玻利亞說：“在教一個科學的分支（或一個理論、一個概念）時，我們應(yīng)讓孩子重蹈人類思想發(fā)展中那些最關(guān)鍵的步子。當然我們不應(yīng)該讓他們重蹈過去的無數(shù)個錯誤，而僅僅是重蹈關(guān)鍵性步子?！弊鳛橐幻瘜W教師，在進行實驗教學時，我們首先要做的，就是弄明白每一個實驗的關(guān)鍵步子在哪里，深度理解實驗所蘊含的價值，其次才是思考如何讓學生重新走好這些關(guān)鍵的步子，最后讓學生深度體驗這一實驗。這就是深度教學視閾下對實驗教學的解釋。即便是演示實驗，也能說明這一問題。

例如，講授二氧化錳是加熱分解氯酸鉀的催化劑時，老師演示實驗，將氯酸鉀和二氧化錳的混合物裝入試管加熱，學生觀察發(fā)生的現(xiàn)象……過了幾分鐘，老師象征性地詢問學生：你們發(fā)現(xiàn)了什么？學生說看到有氣泡冒出，老師用帶火星的木條檢驗，木條復(fù)燃，然后直接告訴學生“氯酸鉀加熱會生成氧氣，向過氧化氫溶液分解一樣，其中二氧化錳是催化劑”，然后寫出反應(yīng)的文字表達式，其實許多學生還沒有明白為什么不是二氧化錳產(chǎn)生氧氣，有的同學甚至認為二氧化錳就是專門的催化劑，催化劑就是二氧化錳，他們都沒有得到真正的理解[2]。

學習建立都源自體驗，體驗是學生學習的權(quán)利。但在課堂上，有時并不是這樣。在上述案例中，教師沒有給學生留下獲得體驗的時間、空間和權(quán)利。之所以只是快速帶過實驗，原因就在于他更看重的是“傳授知識、強調(diào)結(jié)果”。他以完成教學任務(wù)為目標，沒有讓學生體驗實驗的快樂，也就無法讓學生發(fā)現(xiàn)驚奇的現(xiàn)象，并最終激發(fā)學生熱愛化學的情感。因為學生沒有體驗，更談不上深度實驗，沒有對所學知識進行加工，所以深度學習在這里沒有發(fā)生。這一實驗的關(guān)鍵步子在哪里？其實就是二氧化錳能改變氯酸鉀分解的速度。在深度理解這一概念的基礎(chǔ)上，在設(shè)計實驗時，只需要在做這個實驗的同時在旁邊做一個直接加熱氯酸鉀的實驗和加熱二氧化錳的實驗作對比，學生一看很容易就能明白。當對這一實驗進行加工時，深度教學就發(fā)生了。

（三）深度實驗是對教學關(guān)系的解釋

《禮記·學記》說：“學然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也；知困，然后能自強也。故曰教學相長也?！鄙疃葘嶒瀸τ凇敖虒W相長”可以有兩種理解。

1.“教”的主體是教師，“學”的主體也是教師，也就是說，教師的教學過程是自身專業(yè)化成長的過程，因為深度理解，深刻思考必定促使教師發(fā)展。

2.“教”的主體是教師，“學”的主體是學生，也就是教師的“教”和學生的“學”兩方面相互影響，相互促進，共同得到提高，教師在教的過程中，不但關(guān)注了教，更關(guān)注到了學生的學，而學生在體驗過程中掌握了化學知識，獲得科學研究的方法，感悟到了蘊藏的科學思想，培養(yǎng)了思維能力，從而促進人的完善。最終，師生都得到了完善。

三、探尋：深度實驗的教學實踐

（一）理解的深度：從原點開始

課程標準是教學實施者進行學科教學設(shè)計與實施的唯一根據(jù)，各種版本的教材則是具體體現(xiàn)課程標準要求和內(nèi)容的主要文本資源之一。從這個角度來講，教師理解教材，應(yīng)該是“一標多本”下的教材，這樣才能取“為我所用”的態(tài)度，樹立“尊重教材，而不拘泥于教材”的理念，靈活、創(chuàng)造性地使用好教材，從“教教材”向“用教材教”轉(zhuǎn)變。

楊振寧教授在上海接受記者采訪時，曾將他取得成功的奧秘歸結(jié)為這樣一句話：“要站在問題開始的地方，要面對原始的問題，而不要淹沒在文獻的海洋里。”這不僅道出了一位杰出科學家的治學之道，而且對于化學教學也有極大的啟示：化學教學同樣不能淹沒在結(jié)論和題目的海洋里，而應(yīng)將活生生的化學現(xiàn)象和化學過程，返璞歸真地展現(xiàn)開來，多讓學生面對原汁原味的化學問題，引導(dǎo)他們?nèi)ビH歷化學概念的形成過程、化學規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程以及化學問題的解決過程，等等。

教材中編排了許多經(jīng)典的實驗，比如蠟燭的燃燒、空氣中氧氣含量的測定等。作為教師，就必須要明白每一個經(jīng)典實驗所蘊含的價值，它體現(xiàn)了科學思想、科學方法，一個經(jīng)典實驗的教學，就是一段化學史的再現(xiàn)。作為教師，必須加以深度理解，然后在實踐中繼續(xù)感悟。

以空氣組成的測定為例：教師在閱讀教材時，是否想過S、C、Mg、Na、蠟燭等都可以滿足和空氣中的O2 發(fā)生燃燒反應(yīng)的條件，為什么P 是最佳選擇？ 對這個探究性實驗來說，為什么以Hg 方案最為理想？（通過與Hg 方案的對比）實施磷方案時，最重要的前提假設(shè)是什么？（磷可以把空氣中的O2 用盡）采用 磷 方案時，除去經(jīng)典的體積測定法外，還能想到哪些方法？[3]

再如探究二氧化碳溶于水是否發(fā)生化學變化這一探究實驗。看上去就是一個簡單的對比實驗，但是它的背后其實是科學探究中的變量控制思想。當二氧化碳、水、某種新物質(zhì)都有可能使石蕊變色時，我們該如何設(shè)計一個實驗，一一進行排除驗證？這個實驗對我們以后分析問題設(shè)計方案時會不會起到作用，首先取決于我們是否清楚地理解了該實驗的意義。

當我們不惜花較多時間與精力去理解教材感悟經(jīng)典之后，當我們追述當年科學家對某一規(guī)律的探究和思考的時候，我們才能把科學大師在重大發(fā)現(xiàn)中所顯示的創(chuàng)造性的研究風格和獨特的思維方法，在教學中體驗得淋漓盡致。對于學生來說，這樣學習的意義會更為深遠。

（二）設(shè)計的角度：從學生出發(fā)

教師的教學設(shè)計必須從學生出發(fā)。奧蘇伯爾說：“影響學習的唯一最重要的因素就是學生已經(jīng)知道了什么，要探明這一點，并應(yīng)據(jù)此進行教學?！碧K霍姆林斯基也說，“學生就其天性來講，是富有探索精神的探索者，是世界的發(fā)現(xiàn)者”。自由和探索是學生的天性和本義，教育就應(yīng)順應(yīng)這種天性，堅守這一本義，從學生出發(fā)，堅守學生立場，引導(dǎo)并促進他們進一步去探索和發(fā)現(xiàn)。

選取一個公開課上經(jīng)常出現(xiàn)的場面，它在我們的課堂上可能也曾經(jīng)發(fā)生過。

“下面請同學們看大屏幕，根據(jù)素材，回答兩個問題，然后設(shè)計一個方案，來驗證我們的猜想?！闭f完，點出PPT，出示素材。

“給你們3分鐘。同桌之間也可以相互討論一下，好！現(xiàn)在開始。”

于是老師開始巡視，偶爾也和一些同學耳語一番。過了不久，老師看看時間，說：“好，時間到，現(xiàn)在開始交流?！庇谑蔷椭该瑢W發(fā)言。開始時老師是和藹可親，滿面微笑，可是接連幾個學生的回答都不對，老師的臉色就有點掛不住了——于是就用殷切而期盼的目光，滿懷希望地找到了一位以為一定能準確回答的同學：“某某同學，你來回答。”可是沒有想到，這位同學也回答錯了。老師終于失態(tài)：“某某，你怎么也回答錯了？”下課以后如果說課，執(zhí)教老師往往會說：“這節(jié)課本來在……試教時效果很好的，沒有想到這個班級的同學不配合?！盵4]

這個教學片段反映了許多教學理念和教學行為方面的問題，這里我們只從教學立場的角度略作分析。

有時候我們應(yīng)該思考：閱讀一個素材，或者思考兩個問題，或者設(shè)計一個方案，用3分鐘時間，你是根據(jù)什么確定的？如果不幸我們說課的時候有幸被其他老師問到這個問題，我們可能會含糊其辭。其實我們或者評委都知道：一堂課45分鐘，一般有好幾個環(huán)節(jié)，而某個環(huán)節(jié)只能給你3分鐘。你想出來是3分鐘，想不出也是3分鐘，否則就是你不“配合”。有的老師如果發(fā)現(xiàn)時間緊張，還會“貪污掉”半分鐘或一分鐘。問題是，閱讀這個素材，思考兩個問題，設(shè)計一個方案，不僅學生看不完、回答不了，有時候即使教師自己也不行。作為聽課老師，我也常常完成不了這些任務(wù)。

基于學生立場設(shè)計教學，就是教師改變設(shè)計教學的思維方式，做到從學生的立場出發(fā)設(shè)計教學，基于學生的視角去思考教學內(nèi)容的演繹方式，使教學一開始就基于學生的認知發(fā)展層面。這就意味著教的過程其實是學生學習的過程，只有了解學生學習需求的教學，效果才能事半功倍，才能更好地為學生的發(fā)展服務(wù)，這就是我們所說的設(shè)計要有“度”，角度要對準學生，深度要瞄準目標，廣度要指向未來。

（三）實驗的厚度：從體驗落腳

經(jīng)典的實驗往往具有典型的意義，但一個小實驗或許更能體現(xiàn)一般意義。

《金屬的化學性質(zhì)》一課分為三個部分，金屬與氧氣的反應(yīng)、金屬與酸的反應(yīng)、金屬與鹽溶液的反應(yīng)。

在金屬與氧氣的反應(yīng)這部分內(nèi)容中，學生學習到了鋁在常溫下抗腐蝕性能比較好，知道了鋁的抗腐蝕性能好是因為鋁在常溫下能與氧氣反應(yīng)，生成一層致密的氧化鋁薄膜的緣故。

在進行到第三部分比較鋁和銅的活動性時，書上要求將打磨過的鋁絲浸入到硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象。老師不動聲色，對學生說：“這樣，我直接給你們每人一片鋁箔，你們只要將硫酸銅溶液直接滴在鋁箔上，就能看出現(xiàn)象了?！?/p>

學生照做了，沒有明顯現(xiàn)象，紛紛說，沒有現(xiàn)象，說明鋁的活動性在銅之后，但是他們又注意到了書上的彩圖，兩者明明是可以反應(yīng)的。在思考一番之后，學生想起一上課就學到的，鋁的表面有一層致密的氧化鋁薄膜，老師給的鋁箔沒有打磨過。當他們問老師拿了砂紙打磨后再往上滴硫酸銅溶液時，他們發(fā)現(xiàn)立刻有紅色物質(zhì)生成了。他們不但知道了問題在哪里，而且還體驗到了鋁和氧氣確實在常溫下能生成一層致密的氧化鋁薄膜，在打磨之后他們得到了正確的結(jié)論。

學習建立多源自體驗，而不論刺激學習的外部因素是什么：教師、教材、有趣的實驗。只有當學習者進行了體驗，至少某種程度上進行了體驗，學習才會發(fā)生。只有通過轉(zhuǎn)化學習者的體驗，這些外部影響因素才能起作用。因此，體驗是學生學習的權(quán)利。

但在習以為常的灌輸式教學中，教師沒有給學生留下獲得體驗的時間、空間和權(quán)利。原因就在于教師更看重的是“傳授知識、強調(diào)結(jié)果”。如王尚文先生所說：“學生，仿佛是教師的附屬；教學，仿佛是一種入侵，一種心靈殖民行為?！斌w驗學習是作為一個學習的過程，而不是結(jié)果。過程是通往結(jié)果的大道，結(jié)果是過程的自然到達。學習的旨趣不是先在于結(jié)果，而是先在于過程之中。后者的意義常常大于前者。正如保羅·弗萊雷指出，那種“強調(diào)結(jié)果”的思想，是一種教育“銀行”式的觀念：“教育因此成為一種存放的行為，學生是倉庫，教師是存款人，教育中沒有交流。 教師只是關(guān)注正式材料并實施存放，學生的學習是容納、接受、記憶和重復(fù)。這種教育的銀行觀念，其允許學生行動的范圍僅僅是接受、整理和保管存款。實際上，他們只是讓學生有機會成為一個材料收集或者儲存東西的目錄者而已。”但是在將來的問題解決中，學生自身的能力被磨滅了。他們的改造力和創(chuàng)造力都缺失了。所以說，我們在學習的過程中，要提出或者設(shè)置有價值的問題，讓學生有一個思考、體驗的過程，學生只有通過質(zhì)疑、實踐才能真正成為學習的主人。

在體驗過程中，教師不僅應(yīng)該給學生學習提供時間、空間和條件，而且應(yīng)該觀察學生并給以真正的引導(dǎo)和幫助。要重視學生的“思維發(fā)展”，巧妙合理設(shè)置問題。沒有問題的引領(lǐng)，學生就會丟失思維的方向；沒有問題的解決，學生的思維就沒有山的起伏、水的靈動。教師要善于啟發(fā)學生進行思考和交流，提升學生的思維品質(zhì)。所有教學的核心問題是思維品質(zhì)的問題，有沒有一種良好的思維習慣，取決于教師教學過程中能不能創(chuàng)造條件讓學生多動腦筋，互相交流，運用自己的知識經(jīng)驗去解決未知的問題。這是一個激活、加工、組接、應(yīng)用的過程，是一個深度學習的過程。

四、結(jié)語

深度實驗不但指向?qū)W習的深度，實驗的深度，更是指向教與學的發(fā)展過程，它同時建構(gòu)師生的知識經(jīng)驗、思維習慣、情感投入的綜合關(guān)系。當教師意識到深入理解教材時，意識到他所面對的是一個個具體的學生時，意識到他的教應(yīng)該是從學的角度去教時，深度教學就發(fā)生了。當學生進入到興奮的學習狀態(tài)時，當學生的知識結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性改變時，深度學習的意義也就自然形成了。

深度實驗還需要解決一個學習反思的問題，只有啟發(fā)學生在學習之中自覺反思產(chǎn)生問題意識，面對新問題不再彷徨、不再退縮，而是勇敢面對，甚至能自覺分析并解決的話，深度學習就進入到一個更為顯著的效果階段了。好在，任何一個微小的進步，就是深度學習的一種反映。

參考文獻：

[1] 鄧友超.教育解釋學[M].北京：教育科學出版社，2009：113.

[2] 潘麗明，耿雁冰.尊重——深度教學的起點[J].中學化學教學參考，2012（10）：15.

[3] 宋心琦. 再談中學化學實驗教學改革（上）[J].化學教學，2013（3）：5.

[4] 耿雁冰，潘麗明.學生立場——有效教學的基點[J].化學教與學，2012（5）：38.