初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的策略

李月

【摘 要】化學(xué)學(xué)科教學(xué)的本質(zhì)規(guī)律決定了應(yīng)當(dāng)重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊，以此作為關(guān)鍵性的科學(xué)探究能力培養(yǎng)途徑。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，論述了在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的策略，提出教師要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意圖，以小組合作與教師指導(dǎo)相結(jié)合的方式推進(jìn)實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生以規(guī)范的方式完成實(shí)驗(yàn)記錄，并鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);科學(xué)探究能力

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要性

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（ 2011年版） 要求：“在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)以實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)探究活動(dòng)，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力?！被瘜W(xué)教學(xué)中的科學(xué)探究包含實(shí)驗(yàn)探究，以及查閱資料、調(diào)查、推理等活動(dòng)。其中實(shí)驗(yàn)探究是重要的探究形式，能夠體現(xiàn)化學(xué)作為一門基礎(chǔ)自然科學(xué)的本質(zhì)特征?，F(xiàn)代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的始祖培根曾提到：“最好的論證當(dāng)然就是實(shí)驗(yàn)?！睂?shí)驗(yàn)法重視精確地控制變量，開展嚴(yán)密的操作與思維活動(dòng)，從客觀事實(shí)中發(fā)現(xiàn)物質(zhì)變化的恒定規(guī)律，是科學(xué)探究的基礎(chǔ)。

二、初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的策略

以化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)科學(xué)探究能力，便必須要讓學(xué)生身體力行地做實(shí)驗(yàn)。以往的教學(xué)中也安排學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，但是活動(dòng)方式較為簡(jiǎn)單，與該部分教學(xué)的重要性不相匹配。教師要遵循化學(xué)教學(xué)自身的規(guī)律，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

（一）引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意圖

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是開展實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，只有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)符合邏輯，實(shí)驗(yàn)結(jié)果才有意義。教師要讓學(xué)生的大腦“動(dòng)”起來，使學(xué)生的思維參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段中，而非只讓學(xué)生被動(dòng)地接受整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案。

1.明確實(shí)驗(yàn)探究的目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)是具有目標(biāo)性的活動(dòng)，其中每個(gè)步驟都圍繞目標(biāo)設(shè)計(jì)，選材、操作方式、記錄方式等都與實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)息息相關(guān)。教師在課堂中開展實(shí)驗(yàn)探究前，要先讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，發(fā)展參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的內(nèi)在驅(qū)力。教師可以在教學(xué)中運(yùn)用提問，讓學(xué)生在內(nèi)心建立活動(dòng)目標(biāo)，并思考怎樣在目標(biāo)的牽引下從事探究。

例如，“二氧化碳的制取與性質(zhì)”這個(gè)實(shí)驗(yàn)分為五個(gè)步驟。如果學(xué)生缺少目標(biāo)思維，在探究中便只會(huì)依據(jù)課本完成操作，在過程中也容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。教師可以先讓學(xué)生讀課本中的說明性文字，然后提問：“怎樣收集二氧化碳？”“如何驗(yàn)證我們收集到了二氧化碳？”針對(duì)“二氧化碳的性質(zhì)”探究方面，師生共同回顧已經(jīng)學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，對(duì)讓學(xué)生注意到二氧化碳可以溶于水產(chǎn)生碳酸、二氧化碳不支持燃燒等特征。然后，師生共同閱讀關(guān)于探究二氧化碳性質(zhì)的三個(gè)步驟，分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意圖。借助這樣的教學(xué)，起到了以問促思的作用，讓學(xué)生理解了探究目標(biāo)以及各個(gè)步驟和探究目標(biāo)之間的關(guān)系。

2.師生共同生成實(shí)驗(yàn)方案

學(xué)生具備了關(guān)于實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和原理的知識(shí)后，便有了設(shè)想實(shí)驗(yàn)方案的初步能力。以往教學(xué)中大多根據(jù)教材中給定的實(shí)驗(yàn)方案開展實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的思維并未參與其中，在實(shí)驗(yàn)探究過程中，學(xué)生也只是機(jī)械跟隨教師操作。為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)思維，在最大程度上激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，由教師來引導(dǎo)學(xué)生生成實(shí)驗(yàn)方案。

以“氧氣的制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)為例，這個(gè)實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)課程中最早的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)之一，在上課時(shí)學(xué)生也是初次接觸化學(xué)實(shí)驗(yàn)材料。教師可以先讓學(xué)生觀察材料，讓學(xué)生根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，說說材料的用法。在師生交流之中，讓學(xué)生了解每項(xiàng)材料的使用方法。其次，教師引導(dǎo)學(xué)生從“生成氣體”和“收集氣體”兩方面功能思考，說說實(shí)驗(yàn)方案。

（二）小組合作開展實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)操作能夠讓學(xué)生在做中學(xué)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。初中學(xué)生的科學(xué)探究能力不強(qiáng)，教師要以小組合作的方式開展實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)，以同伴合作為學(xué)生提供支持，并開展個(gè)別化的指導(dǎo)。

1.組內(nèi)開展有序分工

化學(xué)實(shí)驗(yàn)中操作步驟繁多，對(duì)每個(gè)步驟都有具體而精確的要求，實(shí)驗(yàn)小組也必須在有序分工的基礎(chǔ)上開展活動(dòng)。依據(jù)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的難度，一般以每三人構(gòu)成一組為宜。每個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都不相同，因此并沒有固定不變的分工方式。具體的分工方式由學(xué)生來自主調(diào)節(jié)，這要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)管理能力。在教學(xué)中教師可以提出“分工操作，共同觀察”的規(guī)則，提示學(xué)生在進(jìn)行每個(gè)操作之前明確步驟的要求和復(fù)雜程度，操作的結(jié)果則要由學(xué)生一起來確認(rèn)。

例如，實(shí)驗(yàn)“常見金屬的性質(zhì)”中涉及鎂、鐵、鋅、鋁、銅五種金屬，又包含探究每種金屬物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的五種實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，分支活動(dòng)項(xiàng)目非常多，很考驗(yàn)學(xué)生的合作能力。教師在每個(gè)小組中設(shè)一名小組長(zhǎng)，由這名小組長(zhǎng)來負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)活動(dòng)。在每個(gè)分支活動(dòng)實(shí)施前，組長(zhǎng)先與組員溝通，分派不同的任務(wù)，然后組員有默契地開展合作。如在探究不同金屬在稀硫酸中的變化時(shí)，一名學(xué)生負(fù)責(zé)加入不同的金屬塊，一名學(xué)生負(fù)責(zé)向試管中滴加稀硫酸，一名學(xué)生則照看現(xiàn)場(chǎng)、確保過程無誤，三人共同確認(rèn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有序推進(jìn)活動(dòng)。小組合作的方式體現(xiàn)了學(xué)生的自主性，也可以通過同伴互助的機(jī)制為學(xué)習(xí)活動(dòng)提供支持，能夠讓學(xué)生親歷科學(xué)探究的主要環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生內(nèi)化科學(xué)探究經(jīng)驗(yàn)。

2.實(shí)施實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中可能遇到困難，因此教師要在各小組間巡視，針對(duì)學(xué)生的問題展開個(gè)別化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。學(xué)生在操作的過程中，教師可以針對(duì)易錯(cuò)點(diǎn)展開有意識(shí)的觀察，如觀察學(xué)生在滴加稀硫酸時(shí)是否將金屬樣品完全浸沒，觀察學(xué)生使用坩堝鉗的方式是否正確，觀察學(xué)生在將金屬樣品放入試管時(shí)能否做到先將試管橫放等等，也可對(duì)學(xué)生的合作方式進(jìn)行觀察，提出改進(jìn)的意見。當(dāng)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題時(shí)，教師予以糾正并說明原因，通過師生對(duì)話和示范等方法讓學(xué)生掌握正確的探究方法。教師實(shí)施個(gè)別化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，可以使“教”適應(yīng)“學(xué)”，順應(yīng)不同小組學(xué)生在能力上的差異。如果教師發(fā)現(xiàn)了較為普遍的不當(dāng)操作，可以讓全班暫停活動(dòng)，進(jìn)行統(tǒng)一講解。通過這種方式，將學(xué)生自主與教師指導(dǎo)有效結(jié)合起來，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)操作實(shí)驗(yàn)的良好環(huán)境。

（三）借助實(shí)驗(yàn)記錄優(yōu)化思維

實(shí)驗(yàn)記錄是實(shí)驗(yàn)探究的重要環(huán)節(jié)，是“學(xué)”的活動(dòng)的有機(jī)組成部分。開展實(shí)驗(yàn)記錄活動(dòng)，可以提升學(xué)生從事科學(xué)探究活動(dòng)的規(guī)范性，也能夠起到優(yōu)化思維的作用，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。

1.養(yǎng)成實(shí)驗(yàn)記錄習(xí)慣

記錄是指對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄，應(yīng)當(dāng)發(fā)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中。以往教學(xué)時(shí)，教師發(fā)現(xiàn)許多學(xué)生喜愛動(dòng)手操作和觀察討論，但是沒有做記錄的好習(xí)慣，有些學(xué)生在要上交記錄單時(shí)才根據(jù)記憶匆匆完成記錄，只當(dāng)是完成一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)。實(shí)質(zhì)上，記錄是一種搜集實(shí)驗(yàn)證據(jù)的重要活動(dòng)，應(yīng)當(dāng)具備規(guī)范性和科學(xué)性。全程做實(shí)驗(yàn)記錄是一項(xiàng)重要的科學(xué)探究素養(yǎng)，應(yīng)在平時(shí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)中養(yǎng)成。平時(shí)教師要提醒學(xué)生隨時(shí)記錄，如在“常見金屬的性質(zhì)”這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生完成用砂紙打磨金屬樣品、導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)、用酒精燈加熱金屬材料等環(huán)節(jié)后，都要即時(shí)記錄觀察結(jié)果，直至最后生成完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。經(jīng)過長(zhǎng)期性的訓(xùn)練，學(xué)生就會(huì)習(xí)慣成自然，自發(fā)地在科學(xué)探究活動(dòng)中表現(xiàn)出勤做實(shí)驗(yàn)記錄的好習(xí)慣。

2.使用學(xué)科規(guī)范語言

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果通過數(shù)字、文字、公式等形式表述，要求使用學(xué)科規(guī)范語言。表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力，是科學(xué)探究能力的一部分。語言與思維是一體的，針對(duì)語言表述方法開展訓(xùn)練，可以提升學(xué)生的思維素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)探究方面的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。

教師可以針對(duì)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)記錄和報(bào)告單的語言提出具體要求，指導(dǎo)學(xué)生使用簡(jiǎn)明扼要、邏輯性強(qiáng)的語言來表述。如果學(xué)生在記錄中出現(xiàn)典型錯(cuò)誤，教師可以利用錯(cuò)誤資源開展教學(xué)。如在進(jìn)行“物質(zhì)溶解過程中的能量變化”這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)報(bào)告單中寫道：“氫氧化鈉使溫度升高。”教師在課堂中指出，這樣的表述中沒有體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的主要物質(zhì)以及不同物質(zhì)之間的關(guān)系，更適宜的表述是：“氫氧化鈉溶于水后，溶液溫度升高?！遍_展這樣的教學(xué)，可以促進(jìn)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的本質(zhì)角度進(jìn)行思考，讓學(xué)生學(xué)會(huì)反思自己記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方式，發(fā)展規(guī)范的記錄能力。

（四）鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式

相同目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)可以用不同的方式來完成，實(shí)驗(yàn)中的不同環(huán)節(jié)也可通過引入其他器材和方法來優(yōu)化。在教學(xué)實(shí)踐中，教師不必拘泥于教材給出的方法，可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的步驟設(shè)置、操作方法、用品器材等進(jìn)行反思，讓學(xué)生提出創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法，再在自己的實(shí)驗(yàn)中加以運(yùn)用。讓學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方式，使學(xué)生真正成為實(shí)驗(yàn)的主體，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力具有深遠(yuǎn)的意義。

例如，在“二氧化碳的制取和性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中，有很多學(xué)生發(fā)現(xiàn)將二氧化碳倒入裝有兩個(gè)蠟燭的燒杯時(shí)，實(shí)驗(yàn)不容易把握。由于二氧化碳比空氣重，理論上應(yīng)當(dāng)是較低的蠟燭先滅，但是如果傾倒時(shí)二氧化碳先碰到上面的蠟燭，就會(huì)導(dǎo)致它先滅。教師請(qǐng)學(xué)生想一想是否可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，以規(guī)避現(xiàn)在的問題。學(xué)生在思考時(shí)想出了兩個(gè)新的設(shè)計(jì)：用玻璃片隔開燒杯和蠟燭，以及用導(dǎo)氣管將二氧化碳導(dǎo)入裝有蠟燭的燒杯中。師生先共同討論方案的可行性，然后學(xué)生再在探究實(shí)踐中驗(yàn)證自己的想法。借助這種方式，可以培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究方面的自覺意識(shí)和批判性思維能力，提升學(xué)生自主開展科學(xué)探究活動(dòng)的能力。

三、結(jié)束語

在課程改革不斷推進(jìn)的背景下，初中化學(xué)教學(xué)強(qiáng)調(diào)要從知識(shí)本位走向能力本位。實(shí)驗(yàn)教學(xué)將動(dòng)手與動(dòng)腦結(jié)合起來，重視讓學(xué)生在過程與方法的維度達(dá)標(biāo)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要途徑，能夠幫助學(xué)生掌握科學(xué)探究的原則與方法。教師要在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新方面引導(dǎo)學(xué)生，以提升初中化學(xué)教學(xué)的質(zhì)量，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

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