芻議在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)

劉從生

摘要：實(shí)驗(yàn)，是化學(xué)學(xué)科得以建立的根基，在化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中具有不可替代的重要作用，在培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)方面的作用更是不容忽視。本文結(jié)合初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，從觀察能力、探究意識(shí)、思維能力、科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新能力等五個(gè)方面展開(kāi)思考與探討，揭示其在培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)方面所起的重要作用。本文對(duì)于今后進(jìn)一步做好初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定的啟發(fā)和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)；觀察能力；探究意識(shí)；思維能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-1578（2018）25-0151-02

化學(xué)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的根基。作為一門(mén)自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是學(xué)生獲取化學(xué)知識(shí)的重要途徑，也是發(fā)展學(xué)生思維能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的重要手段。教學(xué)實(shí)踐表明：講解十遍不如讓學(xué)生動(dòng)手做一遍實(shí)驗(yàn)。當(dāng)然，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師要加強(qiáng)指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，理解實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的化學(xué)原理。這樣既可以利用視聽(tīng)結(jié)合使學(xué)生獲得生動(dòng)的感性知識(shí)，形成化學(xué)概念，也可以促進(jìn)學(xué)生在觀察能力、探究意識(shí)、思維能力、科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新能力等方面得到提升，培養(yǎng)其相應(yīng)的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

1.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)觀察能力素養(yǎng)

觀察，就是有目的的看，觀察能力是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最基本的能力。學(xué)會(huì)正確地觀察，是化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)、思維能力培養(yǎng)的開(kāi)始。沒(méi)有觀察，就不可能有專(zhuān)注的學(xué)習(xí)與思考。利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生遵照實(shí)驗(yàn)流程動(dòng)手操作，細(xì)致地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果，學(xué)生的觀察能力素養(yǎng)就能得到大幅度的提升。

如在學(xué)習(xí)“空氣中氧氣含量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生剛開(kāi)始往往只是被實(shí)驗(yàn)中絢麗多彩的景象所吸引。我們先讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象，即紅磷的燃燒，放出熱能，有大量的白煙產(chǎn)生。而冷卻后，發(fā)現(xiàn)有水進(jìn)入反應(yīng)容器內(nèi)，大約占到反應(yīng)容器容積的五分之一左右。教師對(duì)這些觀察到的現(xiàn)象表示肯定的同時(shí)，又提出僅觀察到這些是不夠的。進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“由表及里”的觀察，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)中的白煙其實(shí)是懸浮在氣體中的固態(tài)顆粒。

另外，紅磷保證足量才能消耗盡鐘罩內(nèi)氧氣，冷卻至室溫后，打開(kāi)止水夾，在大氣壓的作用下，鐘罩內(nèi)有水進(jìn)入。其實(shí)，進(jìn)入水的體積就是實(shí)驗(yàn)中消耗的氧氣的體積。這個(gè)實(shí)驗(yàn)也就證實(shí)了一個(gè)結(jié)論：空氣中氧氣的含量約為五分之一。

上述實(shí)驗(yàn)化學(xué)方程式為：4P+5O2點(diǎn)燃2P2O5

剛接觸化學(xué)，實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)現(xiàn)象極大地刺激了學(xué)生的好奇心，引發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣與探究熱情。但這時(shí)觀察到的只是表象，學(xué)生無(wú)法對(duì)其作出科學(xué)的評(píng)價(jià)和合理的分析。教師的適時(shí)介入，可以引導(dǎo)學(xué)生更加明確觀察的目的，指導(dǎo)學(xué)生觀察方法，更加清楚地知道觀察實(shí)驗(yàn)操作步驟中應(yīng)注意的事項(xiàng)以及實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象等，從而能較系統(tǒng)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，避免了盲目的、看熱鬧的、主次不分的不良觀察，為提升觀察能力素養(yǎng)奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)探究意識(shí)素養(yǎng)

無(wú)論是演示實(shí)驗(yàn)還是動(dòng)手操作，其目的都是要讓學(xué)生思考其中的化學(xué)原理。也就是要讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，掌握實(shí)驗(yàn)操作方法的基礎(chǔ)上，探索化學(xué)新的知識(shí)點(diǎn)。探索中需要學(xué)生提出猜想，進(jìn)而驗(yàn)證猜想，獲得化學(xué)結(jié)論。這種通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的新知探索有利于學(xué)生探究意識(shí)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

如，“燃燒的條件”演示實(shí)驗(yàn)。開(kāi)始，吸引學(xué)生的自然還是實(shí)驗(yàn)的表象：銅片上的白磷竟然會(huì)無(wú)緣無(wú)故燃燒起來(lái)了。在學(xué)生驚訝的目光中，我趁機(jī)拋出問(wèn)題：白磷為什么會(huì)無(wú)緣無(wú)故就燃燒起來(lái)，為什么紅磷沒(méi)有燃燒？它們屬于同一物質(zhì)嗎？可燃物的燃燒條件又是什么？通過(guò)對(duì)這些問(wèn)題的探究，師生互動(dòng)總結(jié)出燃燒的條件。實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒(méi)有到此為止，還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探究問(wèn)題——白磷在熱水中會(huì)不會(huì)燃燒呢？這個(gè)問(wèn)題馬上吸引了學(xué)生的注意力，他們學(xué)習(xí)的激情被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)了。有的同學(xué)說(shuō)：不能，因?yàn)樯罱?jīng)驗(yàn)告訴我們，“水火不容”嘛！也有的同學(xué)說(shuō)：能，只要讓熱水中的白磷和氧氣充分接觸。誰(shuí)也說(shuō)服不了誰(shuí)！怎么辦？馬上實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。教師演示實(shí)驗(yàn)步步推進(jìn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，熱水中的白磷只要接觸到氧氣就能燃燒。學(xué)生看到白磷只要接觸氧氣就火星四射時(shí)，歡呼雀躍，非常興奮。整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生們會(huì)被其中蘊(yùn)含的探究意識(shí)的魅力深深吸引，逐漸培養(yǎng)了學(xué)生探究意識(shí)素養(yǎng)。

上述實(shí)驗(yàn)化學(xué)方程式為：4P+5O2點(diǎn)燃2P2O5

3.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)思維能力素養(yǎng)

學(xué)生剛接觸化學(xué)時(shí)，往往把注意力放在物質(zhì)變化絢麗多彩的表象上，卻沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)的理性思考。這時(shí)，教師應(yīng)通過(guò)問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)來(lái)逐步打開(kāi)學(xué)生的思維，培養(yǎng)其思維能力素養(yǎng)。

在演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)中不可避免有一些“反常”現(xiàn)象的發(fā)生。比如：在演示實(shí)驗(yàn)“用過(guò)氧化氫與二氧化錳制取氧氣，并檢驗(yàn)”中，有時(shí)帶火星的木條沒(méi)有復(fù)燃，只是火星更明亮，欲燃又止?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為：2H2O2MnO22H2O+O2↑。

又如：“空氣中氧氣含量的測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中，時(shí)常出現(xiàn)進(jìn)入鐘罩內(nèi)的水不足容積的五分之一。為什么會(huì)出現(xiàn)這些“反常”的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？其實(shí)，這是一個(gè)培養(yǎng)學(xué)生思維能力的良好契機(jī)，在教學(xué)中，我們不僅不應(yīng)忽視這些“反常”，反而要利用這一契機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生提出猜想， 通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，幫助他們透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，積極主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)探究的活動(dòng)中來(lái)，從而培養(yǎng)其思維能力素養(yǎng)。

4.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度素養(yǎng)

通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在活動(dòng)中不僅掌握了化學(xué)的學(xué)習(xí)方法，形成了過(guò)程性的化學(xué)知識(shí)與技能，更重要的是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)猜想、觀察、嘗試、驗(yàn)證等思維過(guò)程，體驗(yàn)了化學(xué)學(xué)習(xí)中實(shí)事求是的價(jià)值觀，養(yǎng)成其一絲不茍的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。很好地體現(xiàn)與實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的三維目標(biāo)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有不少規(guī)范性的操作，如儀器的使用與操作規(guī)范。其中還包括遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)則， 注意實(shí)驗(yàn)的安全和節(jié)約藥品等習(xí)慣的養(yǎng)成。實(shí)驗(yàn)中還要求學(xué)生對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要如實(shí)記錄與填寫(xiě)。為了達(dá)到這個(gè)目的，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我認(rèn)真進(jìn)行示范，對(duì)學(xué)生嚴(yán)格要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行具體的指導(dǎo)。如，在學(xué)習(xí)“酸的化學(xué)性質(zhì)”時(shí)，我們進(jìn)行了鹽酸和帶銹鐵釘反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察到鐵釘銹斑為鹽酸所溶解，從而鐵釘表面顯得光鮮亮麗。由于鹽酸溶液過(guò)量，當(dāng)銹斑消失后，鐵釘和鹽酸還會(huì)繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣，我們還能觀察到鐵釘?shù)谋韺硬粩嘤袣馀菝俺龅默F(xiàn)象。為此，我要求學(xué)生如實(shí)填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并嘗試對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行化學(xué)原理剖析。

開(kāi)始銹斑溶解，是稀鹽酸與鐵銹反應(yīng)生成了氯化鐵和水。

化學(xué)方程式為：6HCl+Fe2O32FeCl3+3H2O。

隨后，鐵釘冒出氣泡是鹽酸和鐵反應(yīng)生成了氯化亞鐵和氫氣。

化學(xué)方程式為：2HCl+FeFeCl2+H2↑。

這樣，學(xué)生體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)事求是的觀察與思考的重要性，培養(yǎng)了他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

另外，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，我都要花五六分鐘，指導(dǎo)學(xué)生洗滌和整理實(shí)驗(yàn)儀器，堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)藥品整理復(fù)原，保證桌面清潔干凈。做好實(shí)驗(yàn)的善后工作。對(duì)于實(shí)驗(yàn)的成功與失敗如實(shí)記錄并進(jìn)行原因分析。這樣，長(zhǎng)期堅(jiān)持，日積月累，學(xué)生的科學(xué)態(tài)度素養(yǎng)自然就得以形成。

5.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新能力素養(yǎng)

江澤民說(shuō)過(guò)“創(chuàng)新是一個(gè)民族進(jìn)步的靈魂，是一個(gè)國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的不竭動(dòng)力?！眲?chuàng)新能力素養(yǎng)是學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的基礎(chǔ)上，形成的對(duì)新問(wèn)題和新情境有意識(shí)的努力加以解決的能力傾向。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力素養(yǎng)是我們著力追求的教學(xué)目標(biāo)。問(wèn)題是創(chuàng)新的動(dòng)力，是思考的源泉。因此，我們要設(shè)計(jì)層層深入的問(wèn)題鏈，引發(fā)學(xué)生的思考。要通過(guò)問(wèn)題引發(fā)學(xué)生的好奇心，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

例如：教學(xué)中和反應(yīng)“在NaOH溶液中加入稀HCl”的實(shí)驗(yàn)。 我把教材中的實(shí)驗(yàn)改為三步驟進(jìn)行。

步驟一：“向盛有NaOH溶液的試管中慢慢滴入稀HCl”，并設(shè)計(jì)了三個(gè)問(wèn)題組織討論：

①當(dāng)把這兩種物質(zhì)放在一起，有明顯的現(xiàn)象發(fā)生嗎？

②如果這兩種物質(zhì)被我們有意識(shí)地放在一起，卻沒(méi)有發(fā)生明顯的化學(xué)現(xiàn)象，能不能斷言這兩種物質(zhì)相互之間不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)呢？

③如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明確實(shí)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)呢？

在這些問(wèn)題情景下，教師逐步引導(dǎo)以酚酞作指示劑來(lái)證明。

步驟二：教師提出問(wèn)題：“酚酞遇堿變什么色呢？”學(xué)生答：“紅色。”繼而教師演示：以酚酞作指示劑，滴有酚酞的NaOH溶液呈紅色，慢慢滴入稀HCl溶液，并搖晃，發(fā)現(xiàn)溶液紅色慢慢退去。教師問(wèn)：“溶液紅色褪去說(shuō)明什么？ ”學(xué)生討論后回答“說(shuō)明溶液中NaOH沒(méi)有了，也就是NaOH與滴入的稀HCl發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)?！比缓蟮贸鼋Y(jié)論：滴入的鹽酸與氫氧化鈉發(fā)生中和反應(yīng)，紅色褪去，表明稀HCl和NaOH反應(yīng)后酸堿中和，溶液呈現(xiàn)中性。反應(yīng)化學(xué)方程式為：NaOH+HClNaCl+H2O。

步驟三：假如返滴NaOH溶液，溶液呈堿性，溶液會(huì)變紅嗎？

先學(xué)生討論，然后學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，結(jié)果一目了然。

這樣的逐級(jí)設(shè)計(jì)，既循循善誘，又訓(xùn)練和整合了學(xué)生的思維，發(fā)展了其逆向思維能力，也使學(xué)生的探究意識(shí)得以發(fā)揮，滿(mǎn)足了學(xué)生的創(chuàng)新欲望。這樣日積月累逐漸培養(yǎng)起學(xué)生的創(chuàng)新能力素養(yǎng)。

綜上所述，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)是我們化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。本文結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討了在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)觀察能力、探究意識(shí)、思維能力、科學(xué)態(tài)度、創(chuàng)新能力等的學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)。同行們通過(guò)各種不同的途徑或許能達(dá)到“殊途同歸”之目的，正所謂教無(wú)定法， 因材施教。不過(guò)，教學(xué)也有法可循，那就是抓好學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成。讓我們從初中化學(xué)開(kāi)始，抓開(kāi)頭化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中良好習(xí)慣的養(yǎng)成，日積月累、循序漸進(jìn)，這對(duì)提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和人文素養(yǎng)都是大有裨益的。