優(yōu)化實驗教學環(huán)節(jié) 提升化學核心素養(yǎng)

黃文煌

《化學課程標準》（以下簡稱《標準》）指出，化學是一門以實驗為基礎的學科，在教學中創(chuàng)設以實驗為主的科學探究活動，有助于激發(fā)學生對科學的興趣，引導學生在觀察、實驗和交流討論中學習化學知識，提高學生的實踐探究能力。學好化學實驗，掌握科學探究的方法，有助于培養(yǎng)與提高學生的綜合實踐探究能力和核心素養(yǎng)。但在教學實踐過程中，有些教師仍然沿襲傳統(tǒng)的教學方法、教學策略、實驗方式等等，無法適應新時代的教育教學要求，這已經(jīng)成為素質(zhì)教育的阻礙。改進化學實驗教學是化學素質(zhì)教育的重要議題，也是新課程改革要解決的重要課題?！敖衩烙谧?，明日復勝于今?！眱?yōu)化化學實驗方式，改進化學教學，能為提高實踐能力、培養(yǎng)核心素養(yǎng)打好堅實的基礎。

一、改進實驗內(nèi)容

1.多樣化實驗吸引學生的注意力

化學實驗是化學教學的重要環(huán)節(jié)，也是最受學生歡迎的教學環(huán)節(jié)。但是，隨著化學學習的深入，學生對一般的實驗，完全可以通過理論推導而進行“思想實驗”，漸漸地對書本上的實驗失去了好奇心。針對這樣的狀況，教師需要適時設計一些具有視覺和思維沖擊力的實驗，讓學生眼前一亮，以提高學生的注意力，增強實驗教學效果。比如：在教學《金屬與酸反應》時，可以設計鐵與稀鹽酸反應、鋅與稀鹽酸反應、鎂與稀鹽酸反應、鈉與稀鹽酸反應等實驗。在實驗中，鐵、鋅、鎂與稀鹽酸反應都有氣泡生成，只是氣泡產(chǎn)生的速率不同，其現(xiàn)象再普通不過。但是，將鈉投入稀鹽酸中，不僅有氣泡產(chǎn)生，還會發(fā)出“嘶嘶”的輕微爆炸聲，金屬鈉在水中不停地跳直至消失。其實驗現(xiàn)象讓人眼前一亮，有利于激發(fā)學生參與實驗的興趣與熱情，加深學生對知識的理解與記憶，并且讓學生體會學習化學的奧妙與樂趣。

2.反?；瘜嶒灱ぐl(fā)學生的積極性

皮亞杰認為，認知沖突是個體已有觀點與新的問題情境互相矛盾而產(chǎn)生的一種心理不平衡，是學習者已建立的認知結構與當前面臨的情境之間的暫時矛盾與沖突，是已有知識和經(jīng)驗與新知識之間存在某種差距而導致心理失衡的一種認知狀態(tài)。引發(fā)認知沖突是提高學生學科知識與實踐能力的重要途徑。比如：教師在教學《二氧化碳的化學性質(zhì)》時，可以設計兩個反常實驗，分別是將二氧化碳倒入梯形的蠟燭和鎂條在二氧化碳中燃燒。通常大家都會認為，二氧化碳不燃燒且不支持燃燒，那么鎂條怎么能在二氧化碳當中燃燒？實際情況到底又會如何？通過實驗自然能見分曉。學生在興奮和焦慮的心理狀態(tài)中，會迫不及待地想?yún)⑴c實驗或觀察實驗，得出二氧化碳不燃燒且不支持燃燒的結論。通過此類實驗，不僅能幫助學生加深理解反應原理，還能讓學生感受到化學實驗的無窮魅力。

3.探究性實驗培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

實驗目的不只是幫助學生習得知識，更重要的是在獲取知識的過程中體驗到知識的形成和發(fā)展，同時提高分析問題和解決問題的能力。在化學活動和探究的基礎上，有意識地設計一些探究性的后續(xù)實驗環(huán)節(jié)，提供學生自主探究的機會，能夠延伸課外實踐，保持學習動力的持久性。比如：在進行《鐵釘生銹》實驗時，在學生持續(xù)觀察一周、取得探究初步成果的基礎上，因勢利導地引導學生思考與探究：還有哪些情況會使鐵器生銹呢？讓學生在課外自行設計實驗，擬出實驗報告。當學生紛紛得出在糖水、醋、醬油、鹽水等情況下鐵器也會生銹的事例時，相信學生基本理解與掌握了金屬防腐、防銹的知識。這個過程鍛煉與提升了學生的實踐探索能力，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神。

二、改換實驗原理

通過改換化學原理進行實驗，可謂獨辟蹊徑，能使實驗教學煥然一新、出奇制勝。這種實驗主要針對物質(zhì)的性質(zhì)、制備實驗以及探究物質(zhì)組成的實驗等，但要注意保留原有實驗的教學意圖和教育功能。比如：在進行《測量空氣中氧氣的體積含量》實驗時，傳統(tǒng)教學都是采用磷燃燒消耗氧氣的化學原理，其中也涉及水與氧氣等量替換的物理原理。在學習鋼鐵銹蝕的條件后，教師可以啟發(fā)學生使用暖寶寶中的發(fā)熱劑（主要包括鐵粉、活性炭、食鹽和水等成分）來代替紅磷；由于改進后實驗的耗氧原理是常溫下的緩慢氧化，使用了生活中的物品進行實驗。又如：在進行《燃燒的條件》實驗時，通常演示《燒不壞的手絹》的實驗，并告訴同學，雖然手絹有與氧氣接觸，其實燃燒的條件之一是可燃物的溫度需要達到其著火點。在學習銨態(tài)氮肥之后，學生已然清楚銨態(tài)氮肥受熱易分解，產(chǎn)生氨氣，氨氣不能燃燒反而還可以用于滅火。為了驗證這一特點，可以將一塊普通的棉布浸在氯化銨的飽和溶液中，片刻后取出晾干，就成為防火布了。用火柴去點燃這塊經(jīng)過化學處理的布，其結果自然是點不著，只會冒出白色的煙霧。引導學生通過探究、討論，得出燃燒的條件之一是可燃物與氧氣接觸的結論。這種實驗，也適合學生進行課外探究。教師要鼓勵學生組成課外興趣小組，在確保安全的前提下，積極開展此類課外實驗研究，培養(yǎng)學生的實踐應用能力，提升他們探究實驗的積極性。

三、更新實驗方法

方法常常比知識更重要。化學實驗有其相對固定的科學方法和操作要領，對于初中學生來說，好的實驗方法要求操作簡約、現(xiàn)象明顯、過程流暢、結論準確。但是，有些傳統(tǒng)的實驗方法不夠科學，操作也不甚合理，既影響實驗的直觀性與結論的準確性，又影響學生對化學知識的理解、科學方法的認識。教師要從多方面大膽地進行實驗方法變革與創(chuàng)新。比如：在進行《蠟燭燃燒》實驗時，人們習慣于采用吹氣法將蠟燭熄滅，雖然方便，但是白煙因此分散而蠟燭不易被引燃。為了改進這一傳統(tǒng)實驗，教師可以逆向思考：如果蠟燭粗、棉芯粗，則蠟燭熄滅時產(chǎn)生的白煙就多；如果將蠟燭罩滅而不是吹滅，則白煙集中。因此，可以改用罩滅蠟燭火焰的方法，達到白煙既多又集中、且蠟燭易被點燃的目的，這樣的實驗操作性、可復制性更強。又如：在進行《一氧化碳還原氧化鐵》實驗時，排盡玻璃管內(nèi)空氣這一過程經(jīng)常困擾實驗者，如果按照常規(guī)操作，難以及時知道玻璃管內(nèi)的空氣是否排完；可以先計算玻璃管的容積，在玻璃管的一段連接注射器擠入空氣，在玻璃管的另一端收集氣體，當收集氣體的體積大于玻璃管的容積，就可以說明玻璃管內(nèi)的空氣已經(jīng)排盡。改變傳統(tǒng)實驗方法，進行深入淺出的簡化操作能讓學生習得更多的方法，感受到化學實驗有趣、學習化學有益，體驗到化學學習與實驗的無窮樂趣。

四、拓展實驗方式

化學實驗教學方法方式很多，教師要善于將演示、學生實驗、自主探究等多種方式兼容并蓄、綜合運用，豐富實驗方式方法，促使實驗引導和啟迪思維相統(tǒng)一，更好地提升學習效果?；瘜W是初三的一門新學科，學生本來帶有一定好奇心。在開始學習化學、接觸化學時，教師做一些有趣的實驗給學生看，自然能夠增加新鮮感；而如果能將實驗主動權交給學生，讓學生在做中學、在學中做，不僅能夠讓學生獲得實踐體驗，提高實踐綜合能力，還能夠更好地調(diào)動學生學習的積極性、主動性與創(chuàng)造性。比如：在進行《氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳的噴泉》實驗時，教師可以讓個別學生事先預習噴泉實驗的步驟和原理，或利用課外時間輔導個別學生提前進行實驗，然后到課堂上進行實驗示范，擔當“小先生”，再由這些“小先生”指導更多的學生進行實驗體驗，讓學生明白化學實驗操作并不是那么復雜、那么困難，從而增強學生學習化學、參與實驗的信心。在學習《酸堿中和反應》實驗時，教師可以指導學生圍繞“如何將傳感數(shù)字化技術融入到化學實驗”這一問題進行討論、探究，設計實驗方案，然后放手讓學生自主完成實驗，讓學生從學習者變成探究者，甚至成為“專家學者”，將知識的學習權掌握在手中，激發(fā)學生的實驗探究熱情，充分調(diào)動學生的學習主動性。在進行《配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的氯化鈉溶液》實驗中，教師事先按照優(yōu)化組合等原則，將學生分成若干實驗小組，選定優(yōu)秀學生擔任小組長，由各小組長帶領本組成員進行實驗，引導小組成員在實驗中互相學習、互相指導，發(fā)現(xiàn)錯誤、問題及時互相糾正，并由組長將問題匯總給學科代表，然后由學科代表進行小結，分析這些問題在實驗中會造成什么樣的誤差，指出在實驗考查中應該如何避免再次犯錯，并提出一些改進實驗的方式方法。這種讓學生參與實驗或小組探究等方式，不但將枯燥、累贅的實驗變成有趣、有深度的實驗，而且解放了教師的工作，解放了學生的思維。

五、開展課題研究

在學生中開展化學實驗小課題研究能夠充分發(fā)揮學生的主體作用，挖掘?qū)W生的內(nèi)在潛力，調(diào)動學生科學探究的熱情，培養(yǎng)學生探究能力、組織能力。比如：在學習《常見的酸》后，可以提出《關于白醋的性質(zhì)探究》小課題，利用家里的生活用品，結合日常生活經(jīng)驗，自己單獨或與其他同學合作，通過實際行動探究酸的性質(zhì)，加深對酸的認識與理解；在學習《溶液的酸堿性》后，可以提出《關于酸堿指示劑的自制》小課題，供學生在課余進行研究，讓學生體會到身邊的化學物質(zhì)，感受到化學來源于生活，加深學生對指示劑的理解；在學習《金屬的性質(zhì)》后，可以提出《硬幣的材質(zhì)探究》小課題，引導學生利用金屬的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，分析硬幣材質(zhì)，進而探究硬幣的金屬材質(zhì)選擇等深層問題。教師要事先提供往屆學生成功的研究案例，介紹他們課題研究的措施與成效，供學生參考；鼓勵與支持學生組成課題興趣小組，幫助他們進行任務分工，認真做好完整而科學的課題研究方案；指導學生按照科學探究的實驗方法，大膽動手、親身參與實踐體驗，分工又合作地開展課題研究，充分發(fā)揮他們的潛能；提醒他們注意積累資料，隨時記錄研究數(shù)據(jù)，寫下參與過程的感受體會等；組織課題分享活動，放手由學生自己進行研究總結；最后，教師要適當?shù)貙γ總€課題的研究及其成果進行綜合性點評，盡可能地給予正面的評價、積極的表揚，讓每個學生體驗到課題研究成功的快樂。

《標準》指出，義務教育階段化學課程中的化學實驗，是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實驗?；瘜W實驗教學是化學教學的重要一環(huán)，也是提升學生核心素養(yǎng)的關鍵一環(huán)。為提高化學實驗的實效性，激發(fā)學生參與化學實驗的興趣與熱情，教師要與時俱進地改進實驗內(nèi)容、改換實驗原理、更新實驗方法、拓展實驗方式、開展實驗課題研究，從而有效地培養(yǎng)與提升學生的核心素養(yǎng)。

【本文系安溪縣教育科學研究2020年度小課題《通過實驗培養(yǎng)學生探究能力的研究》（課題編號：AX2020—010）的研究成果。】