九年級(jí)化學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)策略的探究

江蘇省南京市玄武區(qū)教師發(fā)展中心(210016) 陸建源

“實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新意識(shí)”是中學(xué)化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)之一,開展學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)是提高學(xué)科核心素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生探究能力的重要方法。因此,開展學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)在化學(xué)教學(xué)中有著舉足輕重的地位。如何按照化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求,有效地開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng),提高核心素養(yǎng)呢? 筆者認(rèn)為,關(guān)鍵在于實(shí)施有效的學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)策略。

1 整合實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生“探究和創(chuàng)新”興趣

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)指的是學(xué)生自主或者和他人合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)操作、觀察現(xiàn)象、探究性質(zhì)、制取物質(zhì)、交流討論等實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在2011年版的《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》上要求學(xué)生至少完成“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”等8個(gè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。顯然,要培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新興趣,僅僅完成8個(gè)實(shí)驗(yàn)是不夠的,還需要融入一些具有探究性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1.1 設(shè)計(jì)操作型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高實(shí)驗(yàn)操作技能

萬(wàn)丈高樓平地起,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)是由基本實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練開始的。大部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作如藥品的取用、物質(zhì)的加熱等可以在9年級(jí)化學(xué)第1單元學(xué)完后,安排一次學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來(lái)強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)基本操作和常用儀器使用技能的訓(xùn)練。但有些實(shí)驗(yàn)基本操作如過(guò)濾、蒸餾等可以在課堂上采用邊講邊實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行強(qiáng)化。如在講授“水的凈化”時(shí),就可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,邊聽(tīng)邊操作。有些實(shí)驗(yàn)基本操作還可以利用網(wǎng)絡(luò)軟件來(lái)強(qiáng)化訓(xùn)練,如仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等。雖然是虛擬的,但也能讓學(xué)生熟悉化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的功能和構(gòu)造,了解操作該儀器的基本方法,便于在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中順利操作。

1.2 設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究興趣

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中融入一些生活化、趣味化、貼近學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)也能有效激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣,加深對(duì)化學(xué)概念的理解,提高探究的興趣。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中,設(shè)計(jì)一些便于學(xué)生理解的數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn),能起到事半功倍的效果。讓數(shù)據(jù)說(shuō)話,既有直觀性又有探究性。如對(duì)課本中“測(cè)定空氣中氧氣含量”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),增加“數(shù)字化傳感器”來(lái)測(cè)定紅磷和白磷燃燒后剩余氧氣的含量?jī)?nèi)容(見(jiàn)圖1),強(qiáng)化燃燒條件及測(cè)定氧氣含量的探究。在初中化學(xué)中,利用數(shù)字化裝置進(jìn)行探究的實(shí)驗(yàn)很多,如測(cè)定空氣中氧氣的含量,中和滴定中溶液pH的測(cè)定、二氧化碳溶于水后溶液pH 的變化、物質(zhì)燃燒前后溫度的變化等。

設(shè)計(jì)一些趣味性實(shí)驗(yàn)也可培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣,通過(guò)那些奇妙的現(xiàn)象和引人入勝的分析,可讓學(xué)生大開眼界,主動(dòng)探究學(xué)習(xí)。

圖1 測(cè)定紅磷和白磷燃燒后剩余氧氣的含量裝置圖

1.3 設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新興趣

設(shè)計(jì)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要方法有：①將教科書上的討論、資料卡片、化學(xué)·技術(shù)·社會(huì)、調(diào)查和研究等欄目中的相關(guān)內(nèi)容設(shè)計(jì)成實(shí)驗(yàn),如將調(diào)查和研究欄目中的“測(cè)定本地區(qū)雨水的pH”設(shè)計(jì)成實(shí)驗(yàn),把學(xué)生分成若干小組用不同的實(shí)驗(yàn)器材(pH 試紙、pH 計(jì)、pH 數(shù)字化傳感器等),測(cè)定雨水的pH,并完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)告;②將課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),如將課外實(shí)驗(yàn)“自制白糖晶體”,改為“自制硫酸銅晶體”,學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和藥品用量,并讓學(xué)生將制得的晶體在班級(jí)中進(jìn)行交流和展示,使實(shí)驗(yàn)既有創(chuàng)新性、探究性又有趣昧性;③從化學(xué)期刊上遴選相關(guān)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,在選擇學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)內(nèi)容時(shí),應(yīng)對(duì)相關(guān)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行篩選,并進(jìn)行必要的改進(jìn),從而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。

總之,在每一次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中,均可設(shè)置幾個(gè)探究性實(shí)驗(yàn),有利于培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和創(chuàng)新興趣。例如9年級(jí)上學(xué)期中學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)內(nèi)容可進(jìn)行如下整合(見(jiàn)表1)。

表1 9年級(jí)化學(xué)上學(xué)期學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)內(nèi)容的整合

2 選擇實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的模式,強(qiáng)化“探究和創(chuàng)新”意識(shí)

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的模式選擇是指怎樣讓學(xué)生去做好化學(xué)實(shí)驗(yàn)。具體包括如下2個(gè)方面：一是要根據(jù)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的內(nèi)容確定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方式和教師的參與程度;二是要確定好學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和評(píng)價(jià)方式。

2.1 采用“驗(yàn)證式”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)模式,鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力

學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)課是學(xué)生進(jìn)行自主探究活動(dòng)的最佳時(shí)段,也是提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能和掌握實(shí)驗(yàn)方法的有效途徑。“驗(yàn)證式”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)模式就是提供成熟的實(shí)驗(yàn)方案、必要的儀器和試劑,由學(xué)生在課程規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi),按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),同時(shí)完成預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、記錄和書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全過(guò)程。如以“掌握技能”為目的的“驗(yàn)證式”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)可采用：器材介紹、操作示范、自主體驗(yàn)、合作體驗(yàn)、匯報(bào)評(píng)議的“驗(yàn)證式”活動(dòng)模式。如在“過(guò)濾”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中,可先進(jìn)行漏斗、濾紙、燒杯等器材介紹。然后教師示范濾紙的折疊方法,制成過(guò)濾器。學(xué)生進(jìn)行自主體驗(yàn),自行制作,并和同學(xué)交流。在學(xué)生基本完成的基礎(chǔ)上,教師組織學(xué)生交流,指出需改進(jìn)的地方,展示做得好的過(guò)濾器。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行天然水的過(guò)濾操作示范,學(xué)生隨之進(jìn)行自主體驗(yàn)、交流討論、全班匯報(bào)評(píng)議。這樣,既能讓學(xué)生有成功的體驗(yàn),又能及時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)技能。

2.2 采用“探究式”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)模式,激發(fā)學(xué)生的探究意識(shí)

“探究式”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)模式就是教師提出問(wèn)題,學(xué)生進(jìn)行相關(guān)探究的一種學(xué)習(xí)活動(dòng)。該實(shí)驗(yàn)活動(dòng)模式的基本流程為：提出問(wèn)題、查閱資料、制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(設(shè)計(jì)裝置)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、得出結(jié)論、開展交流反思和評(píng)價(jià)等。如紅磷燃燒過(guò)程中壓強(qiáng)和溫度變化的實(shí)驗(yàn)探究可以采用該模式。

提出問(wèn)題：紅磷燃燒過(guò)程中體系內(nèi)的壓強(qiáng)和溫度是如何變化的,為什么?

查閱資料：利用溫度和壓強(qiáng)傳感器測(cè)出紅磷燃燒前后的溫度和壓強(qiáng)變化。

制定計(jì)劃：利用三頸瓶進(jìn)行裝置設(shè)置(見(jiàn)圖2)。

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置圖

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：在實(shí)驗(yàn)室里,在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)。

得出結(jié)論：根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

交流評(píng)價(jià)：全班交流結(jié)論和原因,并評(píng)價(jià)。

探究式實(shí)驗(yàn)活動(dòng)有利于提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣,提高學(xué)生的思維能力,對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)也有一定的促進(jìn)作用。

2.3 采用“設(shè)計(jì)式”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)模式,培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度

“設(shè)計(jì)式”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)模式就是依據(jù)實(shí)驗(yàn)題目,制定實(shí)驗(yàn)方案,師生或生生討論設(shè)計(jì)方案;教師審查方案;開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng),撰寫實(shí)驗(yàn)小論文或制得實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品;實(shí)驗(yàn)過(guò)程評(píng)定等。如“物質(zhì)的制取”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)可采用如下“設(shè)計(jì)式”實(shí)驗(yàn)活動(dòng)模式：依據(jù)制取的物質(zhì)設(shè)計(jì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)方案、討論實(shí)驗(yàn)方案、選擇最佳的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)室制取物質(zhì)、產(chǎn)品展示、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)等。例如,制取硫酸銅晶體可以從：銅、稀硫酸、氧氣,氧化銅、稀硫酸,銅、濃硫酸,硫酸銅固體、水等多種反應(yīng)物開始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,選擇最佳的實(shí)驗(yàn)方案開展實(shí)驗(yàn),并將制得的硫酸銅晶體進(jìn)行展示,最后交流討論完善方案。

3 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的評(píng)價(jià)方式,提高“探究和創(chuàng)新”效率

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)中,對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)主要是過(guò)程性評(píng)價(jià),即觀察、記錄學(xué)生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中的表現(xiàn),對(duì)學(xué)生的參與意識(shí)、動(dòng)手能力、合作精神、實(shí)驗(yàn)操作技能、分析和解決問(wèn)題的能力、知識(shí)的理解、數(shù)據(jù)處理技能等進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 依據(jù)課標(biāo)要求,設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)評(píng)價(jià)“樣例

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)評(píng)價(jià)樣例是開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)評(píng)價(jià)的首要任務(wù),實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)樣例一般包括4個(gè)方面：樣例名稱、使用說(shuō)明(包括樣例的使用方法和注意事項(xiàng)、樣例適用的范圍、評(píng)價(jià)等級(jí)說(shuō)明等)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果和實(shí)驗(yàn)成果評(píng)價(jià)。自制凈水器的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)樣例如下。

樣例名稱：自制凈水器。

樣例描述：在學(xué)習(xí)完義務(wù)教育教科書化學(xué)9年級(jí)上冊(cè)(人教版)第4單元課題2“水的凈化”有關(guān)內(nèi)容后,教師讓學(xué)生根據(jù)自己的理解,自行尋找相關(guān)材料,制成一個(gè)凈水器,對(duì)凈水器的大小、形狀等不作限制。

適用范圍：9年級(jí)化學(xué)課程。

評(píng)價(jià)等級(jí)說(shuō)明：學(xué)生的制作方式可多樣,評(píng)價(jià)要點(diǎn)是：①凈水器原理有無(wú)科學(xué)性錯(cuò)誤;②凈水器是否有凈水效果;③凈水器是否是自制且裝置完整。評(píng)價(jià)等級(jí)是：①優(yōu)：原理無(wú)科學(xué)性錯(cuò)誤,凈水效果好,取材方便,自制裝置完整;②良：原理無(wú)科學(xué)性錯(cuò)誤,凈水效果好,自制裝置較完整;③合格：原理無(wú)科學(xué)性錯(cuò)誤,凈水效果一般,自制裝置較完整。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果和評(píng)價(jià)內(nèi)容見(jiàn)表2。

表2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果和評(píng)價(jià)

利用制得的評(píng)價(jià)樣例,讓學(xué)生對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行評(píng)價(jià),也可進(jìn)行學(xué)生間互評(píng)等,為實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的開展提供了依據(jù)和抓手。

3.2 依據(jù)課標(biāo)要求,設(shè)計(jì)“化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告”樣例

實(shí)驗(yàn)報(bào)告是學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后的書面總結(jié),在設(shè)計(jì)時(shí)既要有學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程記錄,又要留有開展實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的空間。

3.3 借助網(wǎng)絡(luò)資源,開展“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)效果”評(píng)價(jià)

將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過(guò)程和評(píng)價(jià)置于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)小組內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的操作、觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程、得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果、依據(jù)評(píng)價(jià)樣例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。這樣既能保障實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全,又能增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、評(píng)價(jià)能力。例如9年級(jí)學(xué)生多使用QQ 進(jìn)行交流,教師可以建立班級(jí)和小組QQ 群進(jìn)行評(píng)價(jià)和交流。在選擇實(shí)驗(yàn)課題時(shí)可以進(jìn)行網(wǎng)上投票,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后上傳有關(guān)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的文件和視頻,方便學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)查看。更為重要的是,教師可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題目,讓學(xué)生在網(wǎng)上填寫,借此來(lái)了解學(xué)生實(shí)驗(yàn)感想和對(duì)教學(xué)的建議,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的提升。除此之外,教師也可以及時(shí)對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià),讓學(xué)生了解自身存在的問(wèn)題。同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò),讓學(xué)生相互評(píng)價(jià),達(dá)到相互學(xué)習(xí)、取長(zhǎng)補(bǔ)短、共同提高的目的。

總之,學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)教學(xué)策略的建構(gòu)應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新能力為理念,科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法為基礎(chǔ),學(xué)科核心素養(yǎng)為目標(biāo)。