立足創(chuàng)新化學基礎實驗 引領探尋學科教學本真

楊大強

摘要：通過對2018江蘇省初中化學實驗教學說課比賽的26位選手的選題歸類、統(tǒng)計與分析，呈現(xiàn)了當前江蘇省初中化學教師實驗創(chuàng)新教學的發(fā)展趨勢與研究方向，并列舉3例加以闡述，且在此基礎上產(chǎn)生2點思考。

關鍵詞：實驗教學;創(chuàng)造創(chuàng)新;學科本真

文章編號：1008-0546（2019） 11-0087-04

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn. 1008-0546.2019.11.024

江蘇省初中化學實驗教學說課比賽活動，是江蘇省教育廳“關于開展促進中小學實驗實踐教學活動”的賽事之一。由省教育廳教育裝備與勤工儉學管理中心組辦，自2008年開始，每2年舉辦一屆，迄今已舉辦過6屆，參賽人員由各大市按照省廳分配的名額組織選拔，全省每屆共計26名選手進行角逐。說課比賽活動開展以來，全省各設區(qū)市都十分重視此項賽事，為了能充分展示本市實驗創(chuàng)新及實驗改進探索的成果，并力爭在比賽巾取得優(yōu)異成績，各設區(qū)市基本都是經(jīng)歷了縣（市）區(qū)的預賽、大市的復賽兩個階段，層層選拔、嚴格把關，因而，初中化學實驗教學說課比賽也成了全省初中化學教師實驗教學與創(chuàng)新展示的舞臺。

隨著新時代中國基礎化學教育改革與發(fā)展的不斷深入，對中學教師積極開展實驗教學的探索和研究也提出了更高的要求，實驗教學說課的要求也隨之發(fā)生變化。對2018年全省26位選手說課的主題選擇、實驗創(chuàng)新等諸多“亮點”與“特點”進行深入地研究與探討，有助于更好地開展初中化學實驗教學及相關賽事活動;有利于拓展初中化學教師的實驗研究視野;更有益于提高初中化學實驗教學的質量與水平;對高中化學教師開展實驗創(chuàng)新研究也有極大的啟發(fā)與借鑒作用。

一、實驗教學說課要求

實驗教學說課有以下幾點要求：（1）說課要點：實驗教學目標、實驗方案設計、實驗操作要領、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗教學評價。（2）說課重點：實驗創(chuàng)新及其在教學中的融合應用，體現(xiàn)實驗教學設計思想與效果，鼓勵新技術、新方法、新材料的應用。（3）說課時間：10分鐘。（4）說課表述：以PPT文稿演示，語言流暢，表述清晰。（5）實驗操作：規(guī)范、熟練，效果明顯。

二、實驗教學說課選題歸類

由于說課課題自選，因而選手們說課的課題涉及面比較廣泛，觸及到初中化學的多個實驗視角，將26位選手的說課內(nèi)容按照“實驗研究領域或方向”“涉及的課本知識內(nèi)容”進行歸類統(tǒng)計（見表1），能從中發(fā)現(xiàn)當前全省初中化學教師實驗教學創(chuàng)新研究的動態(tài)、方向及成果。

從表1可以看出，選手們的選題主要集中在“無現(xiàn)象發(fā)生的反應探究”“微觀粒子性質探究”“定量實驗方案的改進”以及實驗儀器、用品的創(chuàng)新等方面。

按照26個說課主題從實驗的“趣味化、生活化、微型化、清潔化、探究化、數(shù)字化”6個不同的創(chuàng)新特征角度進行統(tǒng)計分類（見表2），還可以看出選手們在實驗研究及創(chuàng)新方面的別具匠心，以及實驗教學創(chuàng)新的發(fā)展趨勢與研究方向。

三、三大創(chuàng)新“亮點”

1.實驗取材的“生活化”

化學是一門實驗性和應用性很強的學科，化學器材、藥品以及化學變化、現(xiàn)象，生活中無時不在、無處不有，因而多位選手基于生活經(jīng)驗，密切聯(lián)系社會實際，將實驗創(chuàng)新融合于生活之中。由表2可以看出，實驗取材的“生活化”頻率最高，成為本次比賽的第一大創(chuàng)新“亮點”。

例如：獲得本次比賽一等獎第一名的蘇州市學府中學的沈郁娟老師，利用生活中常見的打火機（如圖1），從燃料、原理等方面創(chuàng)設情境，提出問題：丁烷具有什么性質？讓學生觀察日常生活中的打火機、進行猜想、通過“百度”搜索得知：丁烷具有輕微的不愉快氣味、易液化、氣化，具有可燃性等性質。通過實驗1：丁烷液化、氣化而引發(fā)的體積變化以及利用電子天平測定變化前后的質量，使學生認識到物理變化中，分子本身不變、空隙大小改變、分子很小。再通過實驗2：聞丁烷的氣味，點燃丁烷觀察現(xiàn)象及燃燒后的產(chǎn)物性質檢驗，引領學生從宏觀辨識到微觀探析，認識到分子是不斷運動的;化學變化中分子改變;分子不同，其化學性質也不同。最后，通過讓學生畫圖表示物理變化中分子的聚集狀態(tài);拆裝分子模型，簡單模擬化學變化中分子的變化，進行模型建構認知;用微粒的觀點解釋水的蒸發(fā)與分解。沈老師的這節(jié)課，從生活的視角進行切入，取材于隨處可見之中，從“創(chuàng)設情境-提出問題-猜想假設-查閱資料-實驗驗證-分析解釋-模型建構-問題解決”構思整個教學過程，行云流水、設計得非常完美，博得了評委們高度的一致認可。

2.實驗現(xiàn)象的“趣味化”

化學是一門充滿趣味與興致的學科，具有很強的動機激發(fā)功能，無論是觀察到的五彩繽紛的實驗現(xiàn)象，還是不斷探索的神秘的微觀世界;無論是千絲萬縷的生活聯(lián)系，還是層出疊現(xiàn)的創(chuàng)新物質，不僅充分激發(fā)學生的化學學習興趣，還能給化學學科及實驗創(chuàng)新帶來一派別具一格、趣味盎然的生機景象。實驗現(xiàn)象的“趣味化”成為本次比賽的第二大創(chuàng)新“亮點”。

例如：獲得本次比賽一等獎第三名的揚州市廣陵區(qū)北洲中學的王慧老師，為了能讓學生生動、形象、直觀地感受到微粒的存在及相關的性質，以“干冰”為載體，對教材中微粒性質的實驗進行了改進，設計了以下3組趣味化實驗：（1）“懸浮”的氣泡（如圖2），即將于冰倒進一個透明容器內(nèi)，噴上少量氣泡，容器中的氣泡會“懸浮”在于冰上方充滿CO2氣體的氣層中而不下落直至破裂，但氣泡在空氣中會很快就會下落。（2）“會跳舞”的硬幣（如圖3），即取柱狀干冰，將硬幣豎直插入干冰中，干冰升華而成的CO2微粒在運動過程中會不斷撞擊硬幣，而發(fā)出抖動的聲響。（3）“吞吐”氣球的集氣瓶（如圖4），即將一個直徑稍大于集氣瓶口的氣球置于瓶口上方，并將其放入裝有干冰的燒杯中，氣球會慢慢地進入集氣瓶中;再取出集氣瓶去除表面于冰，輕輕拎起氣球，氣球連同集氣瓶一起被提起;用一條微熱的毛巾裹在瓶壁上，氣球逐漸上升直至完全脫離集氣瓶。實驗的起始，用液態(tài)CO2滅火器現(xiàn)場制備干冰，栓塞打開的那一瞬間，猛烈的“嗤嗤”聲給學生帶來聽覺上的沖擊與震撼。通過上述3組實驗，對學生進行創(chuàng)造想象力的培養(yǎng)，鼓勵學生對微觀世界進行大膽想象，并做出相對合理的解釋，同時讓學生深切體會到“生活處處皆化學”“化學就在身邊”。

3.實驗手段的“數(shù)字化”

隨著現(xiàn)代科學技術的迅猛發(fā)展，以計算機為代表的現(xiàn)代信息技術在教育領域的應用越來越廣泛，人們越來越深刻地認識到現(xiàn)代信息技術對于教育教學改革和發(fā)展的重要性，現(xiàn)代信息技術作為深化教育改革的突破口和制高點已逐漸成為人們的共識[1]。將實驗創(chuàng)新與“數(shù)字化”實驗進行深度融合，改變傳統(tǒng)的實驗教學結構，通過定量的數(shù)據(jù)分析解釋、佐證化學變化中的定性問題，拓展實驗教學的時空與廣度，使得信息技術與化學實驗在促進學生科學素養(yǎng)提升方面優(yōu)勢互補，已越來越多地在廣大化學教師中產(chǎn)生共鳴、趨于認同，數(shù)字化實驗教學的成功案例如雨后春筍、層出不窮。實驗手段的“數(shù)字化”也成為本次比賽的第三大“亮點”。

例如：獲得本次比賽一等獎第二名的南京市中橋中學的金晶老師，在教材“奇妙的二氧化碳”基礎上，圍繞“紅與紫的變化”，借助于壓力傳感器及溫度傳感器進行了創(chuàng)新實驗探究。在CO2與H2C03的相互轉化這個問題上，教科書中只安排了“升高溫度”與“減小壓強”CO2溶解變化的2個演示實驗，而不能反映“降低溫度”或“增大壓強”C02的溶解變化。為了使學生深刻認識壓強與溫度對氣體溶解度的影響，深度理解C02與H2CO3之間的相互轉化，初步建立“變化觀”與“平衡觀”，金老師利用了300mL注射器、智能數(shù)字實驗盤、便攜式氣泡水機等實驗器材及C02氣彈等實驗藥品，完成了H2C03和CO2轉化過程中紫色石蕊試液顏色的改變和C02濃度的變化之間關系的實驗探究，實驗數(shù)據(jù)處理如圖5所示。利用數(shù)字化實驗所呈現(xiàn)的連續(xù)性過程，促使學生多角度、動態(tài)化地深度分析，實現(xiàn)了從定性到定量不同的視角認識CO2與H2C03之間的相互轉變過程，培養(yǎng)了學生基于證據(jù)推理的意識，促進了知識的深度理解，為高中階段的溶解平衡和化學反應平衡的學習打下了初步基礎。

四、兩點啟發(fā)與思考

1.借鑒經(jīng)典設問，挖掘創(chuàng)新資源

教科書中的基礎實驗是教育教學專家們經(jīng)過千錘百煉、反復論證后編入教科書的，它們不僅經(jīng)典而且具有權威性，是我們進行實驗創(chuàng)新的基礎與源泉。實驗創(chuàng)新切莫將教科書束之高閣，而是要認真解讀、研究經(jīng)典。能否在原有教科書實驗的基礎上進行適度整合、深度挖掘、改進創(chuàng)新，關鍵在于是否有一雙善于發(fā)現(xiàn)的“眼睛”、有一個勤于思考的“頭腦”。本次參與說課比賽的26位選手，都是江蘇省13個大市經(jīng)過認真選拔、專家們精心指點打造而成的，代表著當下江蘇省初中化學實驗創(chuàng)新的最高水準，從中不難看出，他們對教科書原有的實驗進行了高水平的創(chuàng)造與創(chuàng)新，所展示的課件既源于教材而又高于教材，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)造能力能起到很好的促進作用。

美國的奧斯本被譽為“創(chuàng)造學之父”，他提出過許多創(chuàng)造技法，其中奧斯本設問法是設問法中最為典型的一種技法。該法的具體內(nèi)容可分為以下9個方面：能否改變、能否增擴、能否縮減、能否代用、能否他用、能否借用、能否顛倒、能否重組、能否調(diào)整[2]。從表2中可以看出，本次比賽實驗的“趣味化、生活化、微型化、清潔化、探究化、數(shù)字化”6個不同的創(chuàng)新特征與視角，充分體現(xiàn)了“創(chuàng)造學之父”的9個設問之內(nèi)涵?！澳芊窀淖儭本褪且笪覀兏淖兯季S方式，克服定勢思維、從眾心理和權威意識，挖掘同一實驗方案、實驗裝置的多樣性，或常用實驗儀器及藥品的不同功能與用途。例如，注射器并非只僅僅用來抽取氣體或液體，它還可以代替長頸漏斗;充當?shù)喂?改裝成水電解器;用熔蠟將頂端的小孔堵上，插入泡沫塑料板上做成小量筒。再如，燒杯不僅僅是盛放溶液、配置液體的容器，用它罩在火焰上方，還可以用來收集甲烷、氫氣等氣體燃燒產(chǎn)物進行驗證?！澳芊翊谩本褪且笪覀兺卣寡劢缫暯牵瑥纳钪腥グl(fā)現(xiàn)，在生活中去尋找，收集各種材料和用品，如廢棄的藥瓶、盛放藥片的塑料凹槽、一次性水筆芯、一次性針管和輸液管、泡沫塑料;廚房中的調(diào)味品、堿面、小蘇打、明礬;家庭藥箱中殘留的雙氧水、灰錳氧、酒精、碘伏等，它們都是化學實驗的替代品和實驗創(chuàng)新不可多得的原始性材料。

2.敢于與眾不同，創(chuàng)新永無止境

創(chuàng)新一詞對于多數(shù)人來說，猶如面對一座難以逾越的山峰，總覺得力不從心、仰嘆而止步。其實不然，創(chuàng)新并非前無古人后無來者，我國著名教育家劉佛年說：“什么是創(chuàng)新？我想只要有一點新意思、新思想、新觀念、新設計、新意圖、新做法、新方法，就可稱得上創(chuàng)新”[3]?；瘜W是一門最富創(chuàng)造性的學科，課堂教學雖然以繼承前人的科學成果、文化遺產(chǎn)為主，但并不代表這些都是固定的、機械的，簡單照搬、因循守舊只能是“井底之蛙”，有時只要在教科書原有的實驗基礎上稍微做一點改動與變化，往往就能出其不意，起到出乎意料的效果。有研究表明，創(chuàng)造力雖與智力、天賦因素有關，但不呈正相關，關鍵是否有創(chuàng)造創(chuàng)新的勇氣與精神;是否有“為創(chuàng)造性而教”的意識;是否有“為學生的終身發(fā)展而教”“為未來而教”的理想與信念。要敢于做一個“不乖教師”，這里的“不乖”正如臺灣葉世升老師所說：不是反叛而是尋找，尋找更多能說服自己的理由，尋找更多的思考;也不是不和諧，而是有鮮明的個性、獨立的人格，能不斷地挑戰(zhàn)、勇敢地創(chuàng)造、不息地創(chuàng)新。

誠然，創(chuàng)新需要專業(yè)知識、實驗技能及相應創(chuàng)造性思維的長期積累與生活經(jīng)驗的源源積淀，深厚的義化底蘊是創(chuàng)新的基石，睿智的靈性與感悟是創(chuàng)造的源泉，靈性與感悟并非空穴來風或一蹴而就，常常需要某種啟示物的觸發(fā)而突然閃光的思維力量。哈佛理論告誡我們：人的差別在于業(yè)余時間，而一個人的命運決定于晚上8點到10點，你不能延伸生命的長度，但你可以決定生命的寬度。創(chuàng)新需要閱讀的陪伴，在閱讀中與智者先賢對話，閱讀使得我們向著真理而去，在閱讀中尋找學科教學的本真和源點。閱讀決定一個人的思想寬度，法國17世紀的思想家帕斯卡爾曾說：“思想形成人的偉大”，思想的形成離不開人生閱歷，豐富的閱歷是形成思想的基礎和前提，閱歷沉淀的過程也是思想形成的過程。除了閱讀，還要學會不斷地反思，思考決定一個人的思想深度，在思考中與內(nèi)心自我交流，善思考并勤動手才能出思路、顯奇招。堅持在閱讀中思考，在思考中實踐，在實踐中創(chuàng)新，將知識傳授與實驗的創(chuàng)新創(chuàng)造有機融合成為一種責任、養(yǎng)成一種自覺，實驗創(chuàng)新終有一天會達到“來不可遏，去不可止，藏若影滅，行猶響起”的境界。

致謝：感謝蘇州市學府中學的沈郁娟老師、南京市中橋中學的金晶老師以及揚州市廣陵區(qū)北洲中學王慧老師提供的實驗教學說課比賽的課件。

參考文獻

[1]馬建峰.化學實驗教學論[M].北京：科學出版社，2006：24

[2] 宋曙波.趣味實驗運用于初中化學教學的實踐研究[D].蘇州：蘇州大學碩士學位論文，2016： 15

[3]吳國慶.化學創(chuàng)造性思維培養(yǎng)方略[M].海口：南方出版社，2001：3