例談初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的素養(yǎng)教育

摘 要：實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是使學(xué)生通過(guò)親身經(jīng)歷體驗(yàn)科學(xué)探究的一種有效途徑。作為義務(wù)教育階段化學(xué)課程的啟蒙教師，不但要認(rèn)真解讀教材文本，更應(yīng)深入挖掘?qū)嶒?yàn)教材背后的教育價(jià)值，讓學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中得到有效提升。

關(guān)鍵詞：測(cè)定空氣中氧氣含量;實(shí)驗(yàn)教學(xué);素養(yǎng)教育

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》明確指出：“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念;引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力;引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境的相互關(guān)系，理解科學(xué)的本質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。”

科學(xué)探究是義務(wù)教育階段化學(xué)課程中的五個(gè)一級(jí)主題之一，它包含了四個(gè)二級(jí)主題，它對(duì)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011版）》規(guī)定要培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，完成8個(gè)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。學(xué)習(xí)和運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)探究方法，離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，因此科學(xué)探究既作為學(xué)習(xí)方式，又作為學(xué)習(xí)內(nèi)容和目標(biāo)，貫穿在其他各個(gè)主題的學(xué)習(xí)中。

作為義務(wù)教育階段化學(xué)課程的啟蒙教師，我們不但要認(rèn)真解讀實(shí)驗(yàn)教材文本，更應(yīng)深入挖掘?qū)嶒?yàn)教材背后的教育價(jià)值，讓學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中得到有效提升。在此，下文將以解讀人教版教材中的“測(cè)定空氣中氧氣含量”實(shí)驗(yàn)為例，談?wù)剬?duì)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中素養(yǎng)教育的初步認(rèn)識(shí)。

一、 對(duì)教材和學(xué)情的初步分析

1. 人教版九年級(jí)化學(xué)教材把對(duì)“空氣的認(rèn)識(shí)”安排在上冊(cè)第二單元第1課題，作為初中化學(xué)中接觸具體化學(xué)物質(zhì)知識(shí)的開(kāi)端，這樣的編排符合“從學(xué)生熟悉的事物入手，進(jìn)行科學(xué)教育”的原則，也可以比較順利地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入化學(xué)世界探索物質(zhì)的奧秘。

2. 盡管小學(xué)自然課對(duì)空氣和氧氣已略有介紹，但由于空氣看不見(jiàn)摸不著，學(xué)生只知道它的重要性，卻不清楚空氣到底是什么。所以教材以“空氣是由什么組成的”作為本課題的第一板塊，先介紹了法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫對(duì)空氣成分研究的有關(guān)實(shí)驗(yàn)和貢獻(xiàn)，而后仿照設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的“測(cè)定空氣里氧氣的含量實(shí)驗(yàn)”，最后簡(jiǎn)介了空氣中的其他組成成分。

二、 “測(cè)定空氣中氧氣含量”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的普遍現(xiàn)狀

1. 照本宣科地完成演示實(shí)驗(yàn)，缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入推理。教師演示完實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察到燒杯中的水沿導(dǎo)管進(jìn)入集氣瓶約上升1/5體積，教師就引導(dǎo)學(xué)生下結(jié)論“空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為1/5”。當(dāng)時(shí)學(xué)生會(huì)認(rèn)同我們給出的結(jié)論，但這只是被老師告知的結(jié)論，學(xué)生并沒(méi)有經(jīng)歷自己內(nèi)心真正的思維推理和演繹，也沒(méi)有落實(shí)反思與交流，因此根本談不上發(fā)展學(xué)生的探究能力和科學(xué)素養(yǎng)。

2. 過(guò)度重視對(duì)實(shí)驗(yàn)的記憶。具體表現(xiàn)為：以背實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象、結(jié)論，背考點(diǎn)為主要任務(wù)，強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)結(jié)論，弱化了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，這樣與新課程理念、素養(yǎng)教育背道而馳。

3. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)重點(diǎn)有偏差。把教學(xué)重點(diǎn)放在了誤差的討論上，而忽視了這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理背后的教育價(jià)值。這樣的教學(xué)只停留在文本表層，忽略了科學(xué)實(shí)基本方法、基本觀念的滲透。

三、 “測(cè)定空氣中氧氣含量”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深層解讀

1. 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題串，重視科學(xué)推理過(guò)程

我們?cè)谶M(jìn)行這個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，如果只是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察水的回流認(rèn)識(shí)空氣中氧氣含量約為1/5，就顯得很膚淺，也沒(méi)有價(jià)值。因此，我認(rèn)為在教學(xué)該實(shí)驗(yàn)時(shí)可以設(shè)計(jì)以下幾個(gè)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行推理：

（1）實(shí)驗(yàn)前，集氣瓶中的氣體全部是什么氣體？

（2）為什么紅磷一定要過(guò)量？

（3）紅磷燃燒后生成物是什么狀態(tài)？有沒(méi)有生成新的氣體？能不能選擇燃燒后會(huì)生成氣體的其他物質(zhì)？

（4）紅磷燃燒消耗了氧氣，會(huì)使集氣瓶中的壓強(qiáng)如何變化？水為什么會(huì)回流入集氣瓶？

（5）為什么要冷卻到室溫才能打開(kāi)止水夾？如果沒(méi)有冷卻就提前打開(kāi)，會(huì)有什么影響？

教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情景，設(shè)計(jì)這樣一組有層次、相互關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵性問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，深刻理解實(shí)驗(yàn)推理的基本思路。學(xué)生只有經(jīng)歷了這樣嚴(yán)密的思考和推理，才能實(shí)現(xiàn)探究能力的發(fā)展，落實(shí)素養(yǎng)能力的提升。

2. 關(guān)注化學(xué)發(fā)展史，注重實(shí)驗(yàn)教材淵源

偉大的化學(xué)家拉瓦錫“測(cè)定空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)，被譽(yù)為“最美四大實(shí)驗(yàn)”之一。

然而不少教師在上這一課時(shí)，對(duì)于空氣成分的發(fā)展史往往視而不見(jiàn)，忽視了教材與史實(shí)的聯(lián)系，很唐突地進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，并告知學(xué)生結(jié)論。其實(shí)，我們?cè)诜治龊吞幚斫滩臅r(shí)，不妨多進(jìn)行這樣的思考：拉瓦錫的“測(cè)定空氣中氧氣含量”與教材中的“測(cè)定空氣中氧氣含量”實(shí)驗(yàn)有什么關(guān)系？帶著這樣的疑問(wèn)進(jìn)行備課，才能發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)通過(guò)相同的實(shí)驗(yàn)原理串在一起，引導(dǎo)學(xué)生初步了解該實(shí)驗(yàn)背后的教育價(jià)值。

3. 深層解讀文本，挖掘?qū)嶒?yàn)的教育價(jià)值

關(guān)于實(shí)驗(yàn)原理的具體分析，我們又可以設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)問(wèn)題：“實(shí)驗(yàn)前要檢查裝置的氣密性嗎？為什么？”“能不能在敞口容器中測(cè)定空氣中氧氣含量？”……學(xué)生通過(guò)思考、討論后能找到答案。老師再進(jìn)行適時(shí)分析、歸納出這個(gè)實(shí)驗(yàn)背后的價(jià)值——在密閉體系中，利用壓差法間接證明一種混合氣體且測(cè)定某一成分的體積分?jǐn)?shù)或含量。這就自然而然地滲透了密閉體系下的守恒觀，為后期開(kāi)展質(zhì)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)探究埋下伏筆。

四、 鏈接中考——體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的素養(yǎng)教育

近年來(lái)，各地市的中考不再是考查學(xué)生的死記硬背，而是以檢測(cè)學(xué)生通過(guò)閱讀材料、獲取有效信息、解決實(shí)際問(wèn)題等各方面的能力為目的的考試，這種試題的特點(diǎn)在探究題中得到充分體現(xiàn)。在此，我將以2019年福建省中考化學(xué)試題第17題為例來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)說(shuō)實(shí)驗(yàn)中的素養(yǎng)教育。

（一） 原題再現(xiàn)

某興趣小組開(kāi)展“測(cè)定密閉容器中某種氣體的體積分?jǐn)?shù)”的探究實(shí)驗(yàn)：

【實(shí)驗(yàn)1】用紅磷燃燒的方法測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù);

【實(shí)驗(yàn)2】在集氣瓶?jī)?nèi)壁用水均勻涂附鐵粉除氧劑（其中輔助成分不干擾實(shí)驗(yàn)），利用鐵銹蝕原理測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù);（圖1、圖2略）

（1）實(shí)驗(yàn)1中，紅磷燃燒的主要現(xiàn)象是 ? ?。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開(kāi)K，水能倒吸入集氣瓶中的原因是 ? ?。

（2）為提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都需要注意的事項(xiàng)是 ? ?。

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，連接數(shù)字傳感器，測(cè)得實(shí)驗(yàn)1、實(shí)驗(yàn)2中氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系分別如圖3、圖4所示，依據(jù)圖3、圖4信息， ? ?（填“實(shí)驗(yàn)1”或“實(shí)驗(yàn)2”）的測(cè)定方法更準(zhǔn)確，判斷依據(jù)是 ? ?。

（4）結(jié)合你的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，若要尋找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物，用圖1或圖2測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，該替代物應(yīng)滿足的條件是 ? ?（寫(xiě)兩點(diǎn)）。

【實(shí)驗(yàn)3】測(cè)定用排空氣法收集到的集氣瓶中的二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。（如圖5，圖6）

問(wèn)題：

（5）甲同學(xué)設(shè)計(jì)圖5所示裝置進(jìn)行測(cè)定，濃氫氧化鈉的作用是 ? ?（用化學(xué)方程式表示）。

（6）乙同學(xué)提出，僅利用圖6所示裝置，在不添加其他試劑的前提下，也能測(cè)得集氣瓶中二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，操作方法?? ?。

（二） 本題知識(shí)考點(diǎn)分析

本試題以“測(cè)定密閉容器中某種氣體的體積分?jǐn)?shù)”為核心線索，揉合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述與分析、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、反思與拓展，在實(shí)驗(yàn)探究中進(jìn)行分析和推理，充分體現(xiàn)省考綱“初中化學(xué)學(xué)業(yè)考試準(zhǔn)確地反映初中畢業(yè)生達(dá)到《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》所規(guī)定的化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)水平”的要求;充分發(fā)揮了考試對(duì)教學(xué)的導(dǎo)向作用，凸顯學(xué)科特點(diǎn)、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)教師改進(jìn)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以學(xué)生為本，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、提升科學(xué)素養(yǎng);充分體現(xiàn)了知識(shí)的基礎(chǔ)性：面向全體學(xué)生，考查了初中化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、學(xué)科思想與方法，利于學(xué)生今后的可持續(xù)性學(xué)習(xí)發(fā)展;充分體現(xiàn)了科學(xué)性：主、客觀題比例科學(xué)，留給學(xué)生充分思維和解答的時(shí)間。

我們認(rèn)真分析這道題不難發(fā)現(xiàn)，它以“紅磷燃燒法測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)”這個(gè)教材中的實(shí)驗(yàn)為原型，進(jìn)而用鐵粉除氧劑代替紅磷減小實(shí)驗(yàn)誤差，最后拓展為測(cè)定用排空氣法收集的集氣瓶中的二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)層層推進(jìn)，問(wèn)題抽絲剝繭，都回歸到一個(gè)關(guān)鍵：利用密閉體系中產(chǎn)生的壓差來(lái)測(cè)量某一成分的體積分?jǐn)?shù)。在新授“空氣中氧氣含量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果我們都能做到不只停留在實(shí)驗(yàn)的表象上，而能深層次挖掘?qū)嶒?yàn)文本背后的教育價(jià)值，那么不管中考如何設(shè)題，學(xué)生們都將能應(yīng)答如流，因?yàn)樵谄綍r(shí)的教學(xué)中我們注重和培養(yǎng)了探究能力，即素養(yǎng)教育。

總的來(lái)講，本試題針對(duì)多年來(lái)形成的初中化學(xué)“聽(tīng)、記、背、練”的現(xiàn)狀，在一定程度上將科學(xué)探究作為改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的突破口，并強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究是重要的學(xué)習(xí)活動(dòng)和實(shí)踐過(guò)程;檢測(cè)了教師的有效教學(xué)和學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

（三） 反思與感悟

結(jié)合本試題的分析與探究，我們教師在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中注意以下幾個(gè)方面。

1. 從知識(shí)上，要重視基礎(chǔ)、夯實(shí)雙基，使學(xué)生全面掌握知識(shí)。

2. 從方法上，要重視學(xué)生知識(shí)落實(shí)與遷移。

3. 從思想上，要重視回歸教材，處理好練習(xí)、復(fù)習(xí)、考試的頻率關(guān)系。

4. 從能力培養(yǎng)上，要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)思考和推理，讓學(xué)生思維遷移、發(fā)散，開(kāi)拓、活躍，切實(shí)提高分析和解決問(wèn)題的能力，落實(shí)素養(yǎng)教育。

以上是本人以解讀“空氣中氧氣含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)”為例，對(duì)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)思考，“路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索”。只有深入鉆研教材，深挖文本的教育價(jià)值，才能使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到有效提升！

參考文獻(xiàn)：

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[2]黃燕寧.初中化學(xué)有效教學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2015.

作者簡(jiǎn)介：張香珠，福建省三明市，三明市寧化第五中學(xué)。