巧用實(shí)驗(yàn)　彰顯素養(yǎng)

摘 要：“實(shí)驗(yàn)”，初中化學(xué)永恒的議題！初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常重要的，若能巧用實(shí)驗(yàn)不僅能培養(yǎng)學(xué)生探索的能力，又能引導(dǎo)學(xué)生積極地實(shí)踐和探索，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，同時(shí)還能彰顯學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：巧用實(shí)驗(yàn);核心素養(yǎng);深度學(xué)習(xí);模型建構(gòu)

初中化學(xué)的核心素養(yǎng)主要指以培養(yǎng)學(xué)生完美人格和終身學(xué)習(xí)能力為宗旨，指導(dǎo)學(xué)生從更高的視野和境界上自我發(fā)展。受考試導(dǎo)向的影響，有些老師只關(guān)注學(xué)生的分?jǐn)?shù)而忽視了他們的能力發(fā)展，所以很多學(xué)生擁有豐富的理論知識(shí)卻缺乏實(shí)踐能力，慢慢成為“理論的巨人、行動(dòng)的侏儒”?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的重要途徑和第一平臺(tái)，結(jié)合自己多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)來提高學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

一、 巧用實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生獲取科學(xué)知識(shí)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，化學(xué)的感性認(rèn)識(shí)主要靠實(shí)驗(yàn)提供，重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)是素質(zhì)教育的重要標(biāo)志;它側(cè)重于研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，以及物質(zhì)轉(zhuǎn)化的規(guī)律和制造方法。在義務(wù)教育階段，實(shí)驗(yàn)在化學(xué)學(xué)習(xí)中占有重要的地位;它注重的是學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，使學(xué)生學(xué)會(huì)質(zhì)疑、樂于探索、互助合作、努力求知、體驗(yàn)科學(xué)研究的過程及感受成功的喜悅。巧用實(shí)驗(yàn)不僅是建構(gòu)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與學(xué)習(xí)基本技能的需要，也是認(rèn)識(shí)和研究物質(zhì)組成及變化過程與方法的需要，同樣也是提高科學(xué)素養(yǎng)的需要。

如設(shè)計(jì)“水的組成”時(shí)，我以水的組成發(fā)現(xiàn)史為主線來設(shè)計(jì)：

1. 在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，水曾經(jīng)被認(rèn)為是一種元素。如我國(guó)古代“陰陽五行說”和古希臘“四元素說”。

2. 直到18世紀(jì)末，才最終揭開水的真相。表演當(dāng)年普里斯特利“空瓶生水”的魔術(shù)（點(diǎn)燃干燥的氫氣與空氣混合氣）激發(fā)學(xué)生興趣，提問：水霧從哪來？這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)芙沂舅慕M成嗎？為什么普里斯特利與卡文迪許都多次成功進(jìn)行了該實(shí)驗(yàn)，卻與揭開水的組成真相擦肩而過呢？引導(dǎo)學(xué)生觀看視頻資料，通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)歷史情景產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)性問題。

3. 拉瓦錫也完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，同樣無法說服當(dāng)時(shí)的人們，那他要怎樣才能成功說服大家呢？一扇門拉不開又要進(jìn)入房間，該怎么辦？——推開它！引導(dǎo)學(xué)生逆向思考，化合生成水不行，那就分解水。借助視頻幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件所限，拉瓦錫讓水蒸氣通過燒紅的槍管促使水分解，效率低。1900年伏打電池誕生了，現(xiàn)在我們站在巨人的肩膀上，在現(xiàn)代科技力量的支持下可以通過電解讓水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣。

4. 現(xiàn)場(chǎng)演示“電解水”實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)觀察、分析、討論。通過實(shí)驗(yàn)得出電解水生成氫氣與氧氣的結(jié)論，進(jìn)而得出水是由氫、氧兩種元素組成的正確結(jié)論。

5. 歷史的車輪滾滾前行，1803年道爾頓提出原子學(xué)說、1811年阿伏加德羅提出分子學(xué)說，人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)從宏觀進(jìn)入微觀、從定性走向定量;蓋·呂薩克通過實(shí)驗(yàn)精確測(cè)定，同溫同壓下：2體積的氫氣與1體積的氧氣恰好完全反應(yīng)生成2體積的水蒸氣，結(jié)合資料（同溫同壓下，氣體的體積比等于分子的個(gè)數(shù)比）引導(dǎo)學(xué)生借助磁力貼推斷出水分子構(gòu)成。學(xué)生分組活動(dòng)，學(xué)生代表上臺(tái)展示，用磁力貼來模擬這個(gè)反應(yīng)微觀過程。為什么水分子不是這樣的（教師故意擺錯(cuò)），引發(fā)學(xué)生積極思考，根據(jù)信息做出判斷，發(fā)展學(xué)生宏微辨析能力。為后續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)式打下伏筆，體驗(yàn)物質(zhì)的組成和構(gòu)成是通過大量實(shí)驗(yàn)得出的，并不是隨意臆造的，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

以歷史為主線，通過一系列的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，把“知識(shí)內(nèi)容”轉(zhuǎn)化成“學(xué)習(xí)任務(wù)”，能夠制造認(rèn)知沖突，挑戰(zhàn)學(xué)生認(rèn)知角度，吸引學(xué)生主動(dòng)思考深度學(xué)習(xí)，并豐富學(xué)生認(rèn)識(shí)思路，形成認(rèn)識(shí)方法。在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生建立“宏—微—符”認(rèn)知觀點(diǎn)，通過探究實(shí)驗(yàn)了解水、氫氣、氧氣的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，同時(shí)還從物質(zhì)的微觀層面理解了水分子的結(jié)構(gòu)，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)決定應(yīng)用”的觀念。通過觀察氫氣燃燒及電解水兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)收集各種證據(jù)，對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)及變化提出可能的假設(shè)、分析推理，認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象與模型之間的聯(lián)系，依據(jù)氫氣在氧氣中燃燒生成水而水電解又生成氫氣與氧氣，建立分析物質(zhì)的組成，既可以通過“合”的方式又可以通過“分”的方式，建立研究物質(zhì)組成的一般思路，學(xué)生初步建立“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的素養(yǎng)。

二、 巧用實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生探究能力

人類對(duì)物質(zhì)本質(zhì)的理解是通過觀察、感知或通過驗(yàn)證獲得的。故此，對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的研究應(yīng)盡可能地符合科學(xué)研究的方法，并將探究的問題設(shè)計(jì)成幾個(gè)小問題層層推進(jìn)，減小難度，方便學(xué)生利用現(xiàn)有的知識(shí)獲取答案。只有這樣，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，并將學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性效益最大化;學(xué)生積極地獲得化學(xué)知識(shí)、理解和解決化學(xué)問題，全面提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)能力，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)膯l(fā)與引導(dǎo)，要善于鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用已經(jīng)掌握的知識(shí)去探究問題。例如在講解氫氣燃燒時(shí)，我先點(diǎn)燃裝著氫氣與氧氣混合氣體的“空瓶子”，接著引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象。提出問題1. 你們觀察到什么現(xiàn)象？學(xué)生很快回答：聽到尖銳的爆鳴聲，還看到瓶壁上有水霧產(chǎn)生。繼續(xù)提問2. 為什么會(huì)有尖銳的爆鳴聲？水霧從哪來？真是無中生有嗎？馬上用“擦肩而過的真相”視頻幫助學(xué)生解惑，原來空瓶?jī)?nèi)有玄機(jī)，瓶子中預(yù)先裝入氫氣與氧氣的混合氣體，點(diǎn)燃時(shí)氣體爆炸并生成水。展示（資料在線：氫氣的性質(zhì)），提出問題3. 現(xiàn)在老師要重演歷史，完成氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)，我們能馬上點(diǎn)燃導(dǎo)管口的氫氣嗎？要求學(xué)生根據(jù)觀察的現(xiàn)象，結(jié)合資料在線分析、討論并做出解釋，并且要求學(xué)生寫出反應(yīng)的表達(dá)式。跟進(jìn)提問4. 在剛才老師的實(shí)驗(yàn)中能證明氫氣的密度小于空氣嗎？最后總結(jié)性提問5. 事實(shí)上，當(dāng)年普里斯特利和卡文迪許完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)就能揭示水不是一種元素，為什么可以這么認(rèn)為？你能說出推斷的依據(jù)嗎？這一系列的問題，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情;又幫助學(xué)生回憶已學(xué)過的氧氣與二氧化碳?xì)怏w相關(guān)知識(shí)，創(chuàng)造平臺(tái)讓他們能展示自己的智慧;同時(shí)還引導(dǎo)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的定性理解并培養(yǎng)他們的合作學(xué)習(xí)能力，初步幫助學(xué)生建立“宏—微—符”的認(rèn)知觀點(diǎn)。

再如在講解“電解水”相關(guān)知識(shí)中，先分析當(dāng)年拉瓦錫艱難的完成“水的分解”實(shí)驗(yàn)是因?yàn)槭芸萍紬l件所限（水有很高的熱穩(wěn)定性，即使加熱到1726.85℃，也只能分解0.588%），現(xiàn)在我們站在巨人的肩膀上，依靠發(fā)達(dá)的科技力量支持只需給水通直流電就可以讓水分解了。在演示完“電解水”實(shí)驗(yàn)后設(shè)計(jì)提問1. 在剛才的實(shí)驗(yàn)中我們看到了什么？正負(fù)電極上產(chǎn)生的氣體性質(zhì)一樣嗎？它們分別是什么氣體？你判斷的依據(jù)是什么？學(xué)生依據(jù)已有的知識(shí)儲(chǔ)備，很容易就能回答，并且還有人能直接回答出正負(fù)兩極氣體體積比約為2∶1。然后打鐵趁熱，追問2. 這個(gè)反應(yīng)能揭示水的組成嗎？請(qǐng)你解釋。學(xué)生聯(lián)系氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)很容易就可以根據(jù)“化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變”對(duì)此做出合理解釋，建立變化思想和平衡觀念。跟進(jìn)提問3. 剛才我們完成的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都能揭示水是由氫、氧兩種元素組成的，采用的研究方法是一樣的嗎？引導(dǎo)學(xué)生思考、分析、討論并總結(jié)得出研究物質(zhì)組成可以采用“合”與“分”兩種基本思維方式。這樣講解依據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)，降低學(xué)習(xí)難度，符合學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律，幫助學(xué)生建立證據(jù)推理和模型認(rèn)知的思維方法。

三、 巧用實(shí)驗(yàn)?zāi)芘囵B(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和社會(huì)責(zé)任感

培養(yǎng)科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任感是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的重要組成部分，初中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該學(xué)會(huì)承擔(dān)此重任。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一要教師演示實(shí)驗(yàn)操作標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范操作;必須認(rèn)真遵守操作過程，包括儀器的放置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和記錄等。學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的時(shí)候就是對(duì)教師演示實(shí)驗(yàn)過程的模仿，規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)操作能培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的科學(xué)態(tài)度、幫助學(xué)生樹立崇尚科學(xué)的意識(shí)。二要通過實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題，認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)和資源合理開發(fā)的重要意義，幫助學(xué)生樹立可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)理念。

在學(xué)習(xí)氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，講解氫氣燃燒釋放大量的熱并且只生成水無污染，是一種理想的綠色能源;同時(shí)又提醒學(xué)生要注意使用氫氣前必須進(jìn)行驗(yàn)純實(shí)驗(yàn)，防止使用不純的氫氣引起爆炸進(jìn)行生命安全教育。在本節(jié)教學(xué)中我還小結(jié)性提問：有人說水可以開發(fā)成新能源，而且可以循環(huán)使用。請(qǐng)從水組成的角度來解釋？引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注到化學(xué)變化中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量轉(zhuǎn)化，學(xué)會(huì)關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題，認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)和資源合理開發(fā)的重要性，初步建立可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念;贊賞化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)，明白化學(xué)學(xué)習(xí)的意義所在，從更高的視野上幫助學(xué)生深刻理解化學(xué)、技術(shù)和環(huán)境之間的相互關(guān)系，把情感態(tài)度價(jià)值觀內(nèi)化為學(xué)生的品格，轉(zhuǎn)化為學(xué)生的精神世界，從而與學(xué)科知識(shí)、學(xué)科活動(dòng)融為一體，勇?lián)?zé)任，積極參與有關(guān)化學(xué)問題的社會(huì)決策。

在講解完氫氣燃燒與電解水實(shí)驗(yàn)后，我提問：通過追尋歷史，你認(rèn)為水是一種元素這種錯(cuò)誤觀點(diǎn)固守了二千多年的歷史原因是什么？學(xué)生思考、討論、分析問題時(shí)必然要考慮既有科技落后原因，更有思想被前人所禁錮的原因;應(yīng)該說迷信權(quán)威的影響更多。在教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生不迷信權(quán)威、獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。

總之，學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)提高并不只是依靠課堂上做的有限的一些實(shí)驗(yàn)，而是需要一個(gè)長(zhǎng)期的培養(yǎng)過程。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)將終身學(xué)習(xí)的教學(xué)和教育理念的種子埋在學(xué)生心中，促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的發(fā)展。因此，我們需要改變以往的應(yīng)試教育的觀念，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌l(fā)展，不斷探索和努力，最終實(shí)現(xiàn)“教是為了不教”全面提高學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：余品秀，福建省南平市，福建省南平第一中學(xué)。

文章是福建省南平市基礎(chǔ)教育課程教學(xué)研究課題“初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的案例研究”階段性研究成果。