八年級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施

蘇靜 石鵬 黃都

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。它顛覆了學(xué)生原本的思維習(xí)慣，在解析宏觀現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，從原子、分子等微觀層面對(duì)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化進(jìn)行再解析，將人們對(duì)世間物質(zhì)的認(rèn)識(shí)從宏觀轉(zhuǎn)向微觀，從表象轉(zhuǎn)向本質(zhì)，從定性轉(zhuǎn)向定量。[1]在初中化學(xué)教學(xué)中穿插化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解生澀概念，使學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用化學(xué)思維去解決實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)而建構(gòu)較為全面的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，提高化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)水平。當(dāng)前我國(guó)各地化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)器材的配置已基本到位，但各初中學(xué)校依然存在著化學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用率低，教師為了追趕化學(xué)教學(xué)進(jìn)度而較少開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中只重視結(jié)論、不重視過(guò)程等問(wèn)題。[2]經(jīng)過(guò)多年醞釀和準(zhǔn)備，我們嘗試于2018年秋季學(xué)期在南寧市第十四中學(xué)八年級(jí)6個(gè)班的學(xué)生中開(kāi)設(shè)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)課程，一方面用來(lái)緩解九年級(jí)因課時(shí)緊張，只能安排部分實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)際困難，另一方面則為了給學(xué)生創(chuàng)造更多自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生增加對(duì)化學(xué)變化的感性認(rèn)識(shí)，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力，初步感悟化學(xué)學(xué)科思維。

一、八年級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)課程的課程設(shè)計(jì)

（一）學(xué)情調(diào)研

通常情況，學(xué)校在八年級(jí)尚未開(kāi)設(shè)化學(xué)課，此時(shí)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)課程會(huì)面臨如下問(wèn)題。首先，學(xué)生不具備化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)尚處于感性認(rèn)識(shí)階段，只能憑借自身經(jīng)驗(yàn)判斷反應(yīng)是否發(fā)生，而對(duì)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)一無(wú)所知。其次，學(xué)生不知曉實(shí)驗(yàn)室安全守則，不了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作規(guī)程，不認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)用的儀器和藥品。最后，學(xué)生不理解探究的過(guò)程，在實(shí)驗(yàn)中往往過(guò)度關(guān)注實(shí)驗(yàn)步驟，忽視對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)儀器和藥品、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)分析和總結(jié)等實(shí)驗(yàn)過(guò)程的探究。盡管有可能會(huì)出現(xiàn)以上問(wèn)題，但開(kāi)課后的結(jié)果是令人振奮的：學(xué)生對(duì)從未接觸過(guò)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出了濃厚的興趣，上實(shí)驗(yàn)課時(shí)不僅熱情高漲，而且動(dòng)手實(shí)驗(yàn)格外認(rèn)真，因此能較好地掌握相關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，學(xué)科能力有所提高，自我效能感有所增強(qiáng)，并對(duì)九年級(jí)化學(xué)課程的開(kāi)設(shè)表現(xiàn)出強(qiáng)烈期待。

（二）課程設(shè)計(jì)

1.課程目標(biāo)設(shè)計(jì)

因?yàn)榘四昙?jí)尚未正式開(kāi)設(shè)化學(xué)課，所以化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)課程可適當(dāng)降低實(shí)驗(yàn)要求，將課程目標(biāo)定位在讓學(xué)生掌握正確的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作方法、能夠準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象這些基礎(chǔ)目標(biāo)上，在達(dá)成基礎(chǔ)目標(biāo)以后，再引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。也就是說(shuō)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重心應(yīng)聚焦于實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作和現(xiàn)象的準(zhǔn)確描述，而不應(yīng)苛求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的具體原理和相關(guān)的化學(xué)知識(shí)。

2.課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

由于八年級(jí)學(xué)生不具備系統(tǒng)的化學(xué)知識(shí)，若選擇難度較大、較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，很可能會(huì)讓學(xué)生產(chǎn)生挫敗感，并對(duì)化學(xué)學(xué)科產(chǎn)生恐懼，于是我們決定選擇生活中的常見(jiàn)物質(zhì)，且該物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象比較直觀明顯，實(shí)驗(yàn)涉及的相關(guān)化學(xué)知識(shí)亦較為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。據(jù)此我們厘定了以下6個(gè)實(shí)驗(yàn)（如表1），準(zhǔn)備用6個(gè)課時(shí)，在南寧市第十四中學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究，旨在為學(xué)生后續(xù)化學(xué)學(xué)科課程的學(xué)習(xí)奠定經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。

以上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅貼近日常生活，涉及的相關(guān)化學(xué)知識(shí)比較簡(jiǎn)單，且基本包含了所有初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作規(guī)則以及初中化學(xué)知識(shí)建構(gòu)所需的關(guān)鍵經(jīng)驗(yàn)。

3.基本教學(xué)原則

第一，確保實(shí)驗(yàn)安全。第一節(jié)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課，必須對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全教育，讓學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)室的基本規(guī)則，防患于未然。對(duì)于那些需要進(jìn)行加熱操作的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，教師要特別注意規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，一旦發(fā)現(xiàn)學(xué)生有危險(xiǎn)行為，教師應(yīng)及時(shí)制止。教師在配制實(shí)驗(yàn)用酸、堿溶液藥品時(shí)，以在反應(yīng)中能觀察到明顯現(xiàn)象的濃度為宜。

第二，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)要因材施教。原則上，教師應(yīng)及時(shí)為有實(shí)驗(yàn)困難的學(xué)生提供“腳手架”，幫助其完成實(shí)驗(yàn)任務(wù);同時(shí)引導(dǎo)動(dòng)手能力較強(qiáng)的學(xué)生進(jìn)一步思考實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的化學(xué)原理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)。

第三，注重啟發(fā)思考，培養(yǎng)化學(xué)思維。課堂教學(xué)是一個(gè)師生互動(dòng)、動(dòng)態(tài)生成的過(guò)程。探究性的課堂問(wèn)題能激發(fā)課堂活力，激活學(xué)生思維。[3]學(xué)生不具備系統(tǒng)的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，正是教師啟發(fā)學(xué)生思考、培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)思維能力的大好時(shí)機(jī)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要鼓勵(lì)學(xué)生用科學(xué)的語(yǔ)言描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并對(duì)產(chǎn)生該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的原因進(jìn)行大膽猜測(cè)、推理論證，拋開(kāi)所謂“正確答案”的束縛，基于自己的思考，得出自己的結(jié)論。這種以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)的思維路徑的形成，可以大大提高學(xué)生今后化學(xué)學(xué)習(xí)的效率，有利于學(xué)生理解化學(xué)學(xué)習(xí)的意義。

第四，實(shí)驗(yàn)報(bào)告當(dāng)堂完成。學(xué)生在經(jīng)過(guò)動(dòng)手操作、觀察現(xiàn)象、分析思考之后，完整記錄化學(xué)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，是對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的再認(rèn)識(shí)過(guò)程，可促進(jìn)學(xué)生從理論到實(shí)驗(yàn)再?gòu)膶?shí)驗(yàn)到理論的思維形成過(guò)程，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。[4]因此，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的填寫(xiě)應(yīng)貫穿整個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生養(yǎng)成“邊實(shí)驗(yàn)邊記錄”的良好習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)報(bào)告最好當(dāng)堂、自主完成。

4.課程評(píng)估

基于化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)課程的目標(biāo)設(shè)定，本課程將主要采用實(shí)驗(yàn)考核的方法進(jìn)行評(píng)估，考核內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述、實(shí)驗(yàn)報(bào)告填寫(xiě)等。在考核前進(jìn)行簡(jiǎn)單復(fù)習(xí)，可減輕學(xué)生的心理負(fù)擔(dān)，考核重點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范?？己藢?shí)驗(yàn)可選擇“二氧化碳的制備、收集和驗(yàn)滿”，包括藥品的取用、裝置氣密性檢查、二氧化碳的驗(yàn)滿等基本實(shí)驗(yàn)操作，以及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察、描述、分析、解釋等思維活動(dòng)。之所以選擇這個(gè)實(shí)驗(yàn)作為課程學(xué)習(xí)的考核點(diǎn)，是因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)在安全性、綜合性和成功率等方面都比較好，也是后續(xù)獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、分析和總結(jié)的重要節(jié)點(diǎn)。

二、課程實(shí)施的實(shí)際效果

對(duì)比分析南寧市第十四中學(xué)八年級(jí)學(xué)生在課程實(shí)施前后的變化，可以知道課程實(shí)施的實(shí)際效果。

（一）學(xué)生描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的準(zhǔn)確性得到提升

由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)考核均涉及“二氧化碳的制備、收集和驗(yàn)滿”，我們從該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中抽取了3個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（包括“導(dǎo)管口有氣泡冒出”“固體表面有氣泡產(chǎn)生”“燃著的木條熄滅”）和1個(gè)簡(jiǎn)單的分析判斷（即“裝置氣密性良好”）的數(shù)據(jù)進(jìn)行了準(zhǔn)確率統(tǒng)計(jì)（如表2）。

“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”安排在第4課時(shí)，基礎(chǔ)較好的班級(jí)（21班、22班）在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析判斷準(zhǔn)確率已經(jīng)達(dá)到較高水平，基礎(chǔ)薄弱的班級(jí)經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)，在簡(jiǎn)單現(xiàn)象的描述和簡(jiǎn)單判斷方面，準(zhǔn)確率得到了很大提升，部分班級(jí)（19班）甚至在考核時(shí)有趕超較好班級(jí)的趨勢(shì)。但是，“固體表面有氣泡產(chǎn)生”這個(gè)現(xiàn)象描述，觀察對(duì)象為整個(gè)錐形瓶中的藥品，部分學(xué)生不能準(zhǔn)確描述，甚至還出現(xiàn)了準(zhǔn)確率大幅度下降的情況。這說(shuō)明，在沒(méi)有明確指定觀察對(duì)象時(shí)，學(xué)生描述現(xiàn)象的準(zhǔn)確率會(huì)大幅度下降。

（二）學(xué)生化學(xué)思維初步形成

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程實(shí)施前期（第1—2課時(shí)），我們?cè)L談了部分學(xué)生。當(dāng)被問(wèn)到“你覺(jué)得在實(shí)驗(yàn)課上你遇到的最大困擾是什么”時(shí)，大部分學(xué)生回答“不會(huì)填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告”“不知道正確的反應(yīng)現(xiàn)象是什么，也不懂自己填寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)不對(duì)”。學(xué)生有這樣的表現(xiàn)，說(shuō)明在此前的學(xué)習(xí)中存在思維固化問(wèn)題，認(rèn)為“答案”有正確和錯(cuò)誤之分，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的“答案”也應(yīng)有“正確的現(xiàn)象”和“錯(cuò)誤的現(xiàn)象”之別。

到課程實(shí)施后期（第5—6課時(shí)），大部分學(xué)生已經(jīng)學(xué)會(huì)根據(jù)客觀現(xiàn)象，自行組織語(yǔ)言填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行一定程度的分析。雖然結(jié)果不一定準(zhǔn)確，但是已經(jīng)可以說(shuō)明：大部分學(xué)生開(kāi)始學(xué)會(huì)自行描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，其化學(xué)思維已初步形成。

（三）學(xué)生提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到提高

“對(duì)人吸入和呼出氣體的探究”實(shí)驗(yàn)，在對(duì)比人吸入和呼出氣體的水蒸氣含量多少時(shí)，采用的是“將一片玻璃片放置在空氣中，然后對(duì)另一片干燥玻璃片哈氣，對(duì)比兩片玻璃片上的現(xiàn)象”的方法。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有學(xué)生提出下面的看法：在比較人吸入和呼出的氣體中水蒸氣的含量多少時(shí)，向干燥的玻璃片哈氣，有水霧生成，是因?yàn)楹舫鰵怏w的溫度較高，遇到溫度較低的玻璃片后水蒸氣液化，而放置在空氣中的玻璃片與空氣中的水蒸氣沒(méi)有溫度差，所以無(wú)明顯現(xiàn)象，所以采用干燥玻璃片比較水蒸氣含量多少的實(shí)驗(yàn)并不準(zhǔn)確。

此時(shí)，教師可通過(guò)反問(wèn)“那我們能用什么辦法來(lái)檢驗(yàn)水蒸氣的含量呢”，進(jìn)而引出在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，水的檢驗(yàn)通常使用的是無(wú)水硫酸銅，可以通過(guò)比較兩種情況下無(wú)水硫酸銅變藍(lán)的程度和速度，來(lái)比較水蒸氣的含量多少。

雖然學(xué)生尚未具備相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，但是教師在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，仍然要鼓勵(lì)學(xué)生提出質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)。具體的化學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理可不要求學(xué)生掌握，意在給學(xué)生一個(gè)思考的方向，幫助其形成化學(xué)學(xué)科所特有的思維方式，培養(yǎng)其質(zhì)疑和解決問(wèn)題的能力[5]，為九年級(jí)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（四）不同水平的學(xué)生表現(xiàn)出不同的發(fā)展特點(diǎn)

提前開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)課程，讓不同水平學(xué)生的相關(guān)能力都得到了提升，且各有特點(diǎn)。

在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述方面，較高水平的學(xué)生發(fā)展迅速，他們?cè)?—3課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)之后，便已經(jīng)能夠掌握描述簡(jiǎn)單現(xiàn)象的要義，特別是對(duì)“顏色由無(wú)色變?yōu)榧t色”這類(lèi)簡(jiǎn)單而又直觀的現(xiàn)象，描述的準(zhǔn)確率較高;中等水平的學(xué)生發(fā)展較緩慢，但在5—6課時(shí)的學(xué)習(xí)之后，也基本能夠達(dá)到較好水平;較低水平的學(xué)生經(jīng)過(guò)課程學(xué)習(xí)，描述簡(jiǎn)單現(xiàn)象和進(jìn)行簡(jiǎn)單分析判斷的能力也能得到一定程度的提升。對(duì)于比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如“固體表面有氣泡產(chǎn)生”，則只有約60%的學(xué)生能夠掌握。較低水平學(xué)生，描述該現(xiàn)象時(shí)準(zhǔn)確率更低，部分學(xué)生模糊了現(xiàn)象與生成物的概念，直接填寫(xiě)“二氧化碳”。

在實(shí)驗(yàn)操作方面，較高水平的學(xué)生更為謹(jǐn)慎，他們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)之前會(huì)仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)報(bào)告上的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)完成度也較高;中間水平的學(xué)生比較大膽，往往是邊做實(shí)驗(yàn)邊看報(bào)告，實(shí)驗(yàn)完成速度較快，但成功率不高;較低水平的學(xué)生在課程剛開(kāi)始時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)比較畏懼，多采取觀望態(tài)度，需要教師指導(dǎo)和鼓勵(lì)，其中，部分學(xué)生缺乏責(zé)任感，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后不清洗儀器就偷偷離開(kāi)，該行為在教師糾正后得到改善。

三、結(jié)論與展望

本研究嘗試在八年級(jí)開(kāi)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究基礎(chǔ)課程，適當(dāng)減少對(duì)化學(xué)理論知識(shí)本身的關(guān)注，著重提高學(xué)生的動(dòng)手能力和思維水平，可以有效緩解九年級(jí)化學(xué)教學(xué)的壓力，同時(shí)為學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的化學(xué)教學(xué)奠定學(xué)科思維的基礎(chǔ)，并在實(shí)踐中得到了較好的反饋?？傊?，這是一次富有意義的嘗試，為初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)施提供了新的路徑。（題圖為作者石鵬）

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（責(zé)編 白聰敏）