化學實驗“導動達”一體化教學實施策略

■寧順德，劉延美，賀云仙

化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準（2017年版）》要求開展以“素養(yǎng)為本”的教學，在實施建議中提出：應(yīng)充分認識化學實驗的獨特價值，精心設(shè)計實驗探究活動，充分發(fā)揮中學化學實驗的教育功能。“通過實驗學化學”已成為當前化學教育工作者的共同追求，我區(qū)經(jīng)過幾年的教學實踐，形成了化學實驗“導動達”一體化教學實施策略，取得了較好的教學效果。

一、化學實驗“導動達”一體化教學的基本含義及構(gòu)成要素

化學實驗“導動達”一體化教學是將教與學、主體與主導、教師“導”與學生“動”有機結(jié)合，學生在教師的引導、指導、疏導下，在自主學習探究的基礎(chǔ)上，通過生生互動、師生聯(lián)動，獲得對實驗原理和本質(zhì)的深入理解、實驗探究活動的思路與方法的體檢和感悟、活動經(jīng)驗的豐富和積累，以達成學習目標為基礎(chǔ)，以發(fā)展學生化學學科核心素養(yǎng)為目的的一種教學活動。

化學實驗“導動達”教學中的“導”是指教師主導，方式包括引導、指導、疏導，內(nèi)容包括導學、導思、導悟，即引導學生學習、思考、感悟；“動”指學生行動、心動、能動，即顯性的學習活動、隱性的思維活動和思想品德上的變化（品格的提升、正確價值觀的形成等），其方式包括學生主動、生生互動、師生聯(lián)動；“達”指達成目標、達成素養(yǎng)、達成發(fā)展的教學目的[1]。（如圖1 所示）

圖1 化學實驗教學“導動達”之間的關(guān)系

“引導”是指化學實驗教學中教師通過創(chuàng)設(shè)問題情境，明確學習任務(wù)，激活學生認知，激發(fā)學生實驗探究興趣和學習心向，驅(qū)動學生開展實驗探究學習?！爸笇А笔侵冈诨瘜W實驗學習活動中，教師適時地給予方法上、思路上的指點引導、指示教導、協(xié)助等?！笆鑼А笔侵富瘜W實驗教學中，當學生遇到疑難問題而“卡殼”時，教師及時梳理學生的思路，畫龍點睛地進行點撥，讓學生化難為易、茅塞頓開?！皩W”，一是“導”，教師立足于“主導”地位，即創(chuàng)設(shè)情境、明確任務(wù)；組織學習、適時點撥；合理評價、情感推動。二是“學”，學生典型地、簡約地經(jīng)歷知識發(fā)現(xiàn)與建構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。“導”是為學生學服務(wù)的，學生的“學”是在教師的指導下進行的，二者相互配合，相輔相成?！皩肌?，“學成于思”，“學而不思則罔”。在化學實驗教學中，通過各種有效策略引發(fā)學生思維，讓學生理解其中的本質(zhì)和原理，總結(jié)提煉實驗探究活動的思路與方法?！皩颉笔枪膭顚W生積極思考，不斷把學習過程中外在的符號性知識轉(zhuǎn)化為學生內(nèi)在的知識， 形成新的價值態(tài)度和方法能力，發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)?！靶袆印保负暧^行為或顯性行為，是學生在課堂上積極聽（耳朵）、看（眼睛）、說（嘴）、聞（鼻）、做（手）、動（腳）、觸（身體）等?！靶膭印?，即“思維動”，在課堂教學中，使學生的思維活動起來?！澳軇印保础八枷雱印?，是學生認識的變化、品格的提升、正確價值觀的形成?！靶袆印笔潜硐螅靶膭印焙汀澳軇印笔悄康?。“達成目標”，指達成課時學習目標，是化學實驗教學的基礎(chǔ)性目的?！斑_成素養(yǎng)”，即達成學生化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展，是化學實驗教學的發(fā)展目的?！斑_成發(fā)展”，指逐步形成正確的價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，達成學生的全面發(fā)展，是化學實驗教學的最終目的。

二、化學實驗“導動達”一體化的課堂教學實施策略

根據(jù)實驗內(nèi)容和目標的不同可將中學化學實驗粗略分為兩大類：應(yīng)用類實驗和探究類實驗。應(yīng)用類實驗是指利用物質(zhì)性質(zhì)和化學規(guī)律，通過化學實驗實現(xiàn)目標的實驗，包括物質(zhì)制備、物質(zhì)檢驗、物質(zhì)分離和化學實驗基本操作等。探究類實驗是指通過化學實驗探究物質(zhì)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、變化規(guī)律的實驗，包括對物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)規(guī)律、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等的探究。應(yīng)用類實驗的特點是其不指向發(fā)現(xiàn)新的事物或規(guī)律，而是應(yīng)用已知的物質(zhì)和規(guī)律進行設(shè)計以獲取產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)目標，側(cè)重于對化學實驗基本技能和基本方法的掌握。探究類實驗則是指向發(fā)現(xiàn)規(guī)律或性質(zhì)，以假設(shè)檢驗和構(gòu)建解釋為特征，側(cè)重于將化學實驗作為教學工具和手段。兩類化學實驗教學是不能截然分開，它們相互之間有一定的滲透性，只是側(cè)重點不同。兩類化學實驗“導動達”教學實施流程如圖2 所示。

圖2 化學實驗“導動達”教學實施流程

（一）第一階段：定向自探

現(xiàn)代課堂教學改革要求教師盡可能地放權(quán)于學生，讓學生先行思考；找到學生思考和學習的起點，診斷學生學習中遭遇的可能障礙，再及時地給予幫助。

第一環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境、明向定標

真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要條件，也為學生化學學科核心素養(yǎng)提供了真實的表現(xiàn)機會。教師可通過化學史實、真實的STSE 問題、新聞等向?qū)W生呈現(xiàn)問題情境，刺激學生探究欲望，讓學生明確學習任務(wù)和目標，初步形成對問題的宏觀感知，激起猜想與假設(shè)，以幫助學生找到思維源泉。

第二環(huán)節(jié)：自主探究，形成方案

學生自主根據(jù)實驗學習任務(wù)提出各種猜想（假設(shè)）或?qū)嶒炘恚A測可能并設(shè)計方案；教師要營造氛圍，鼓勵學生大膽設(shè)想，引導學生提出假設(shè)或原理要聯(lián)系已有知識經(jīng)驗、實際觀察或正確想象，使之成為一個符合邏輯的推理過程；引導學生根據(jù)假設(shè)或原理設(shè)計實驗方案、預測實驗結(jié)果，在設(shè)想與實驗結(jié)果碰撞中進行類比推理，使探究活動過程清晰，最終形成可行的實驗探究方案。

（二）第二階段：互動合作

英國文豪蕭伯納說，一個蘋果跟另一個蘋果交換，最終得到的還是一個蘋果，而一種思想跟另一種思想交流，獲得的就是兩種甚至更多種思想?？梢?，知識可以在對話中重組，在交流中倍增，在共享中升華。

第三環(huán)節(jié)：合作探究，獲取證據(jù)

形成實驗方案以后，進入實驗實施階段，學生強烈渴望證實自己的預測，無論是課堂演示實驗還是學生分組實驗，教師都應(yīng)指導學生全方位、多角度進行實驗觀察，分工協(xié)作記錄實驗現(xiàn)象（數(shù)據(jù)），全面準確完整地獲取實驗證據(jù)（結(jié)論）， 發(fā)展學生“宏觀辨識與微觀探析”的化學學科核心素養(yǎng)。

第四環(huán)節(jié)：證據(jù)推理，互動交流

這一階段要求教師及時激發(fā)學生探究實驗現(xiàn)象背后的本質(zhì)規(guī)律，發(fā)展學生“證據(jù)推理”素養(yǎng)。引導學生結(jié)合所觀察的實驗現(xiàn)象（結(jié)論）對比原有的猜想預測， 探索與分析實驗現(xiàn)象背后的具體原因，形成對新學習的化學規(guī)律或原理等的理解。另外，教師還應(yīng)大力鼓勵學生之間表達與交流自己對實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)（結(jié)論）與原因的看法，從而不斷促進部分學習者原有的錯誤認識或相異構(gòu)想向正確的認識轉(zhuǎn)變。

（三）第三階段：聯(lián)動反思

通過師生聯(lián)動共同研討、探究，求得課堂生成問題解決的最佳方案。當學生遭遇困惑而自己不能解決時，當學生意識不到復雜的化學知識內(nèi)在轉(zhuǎn)換關(guān)系時，當學生靠自己找尋不到化學知識的內(nèi)在規(guī)則時……都需要教師及時疏導，給予點撥、重組、豐富、轉(zhuǎn)化和提升等。

第五環(huán)節(jié)：反思評價，提煉升華

教師引導學生對預測、實驗操作、觀察、解釋等實驗過程進行回憶、分析、整合，提煉實驗基本操作流程，總結(jié)思維程序，掌握研究化學問題的思維方法；分析對比不同實驗方案的優(yōu)劣，優(yōu)化實驗方案，進而掌握實驗方法，擴展學習結(jié)果，強化對學習結(jié)果的體驗，從而形成新的認知結(jié)構(gòu)，固化認知模型，充實認識能力結(jié)構(gòu)，進行后建構(gòu)活動。

第六環(huán)節(jié)：遷移應(yīng)用，拓展提能

拓展是指在學生掌握化學實驗教學內(nèi)容之后，注重引入更為復雜的類情境，把學生的學習引向化學知識應(yīng)用、遷移和創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化的方向。提能是指注重引導學生對化學學習過程進行反思性總結(jié)，以進行化學思維上的建構(gòu)，實現(xiàn)化學學習行為向化學學習方法或化學思維方法的轉(zhuǎn)換，這對學生增強化學學習自我意識，形成化學自主學習策略和培養(yǎng)化學思維能力具有重要作用。

六個環(huán)節(jié)不是孤立的幾部分，而是相互交融、相互關(guān)聯(lián)的有機體。在實驗教學活動中，通過實驗探究活動，引導學生形成認識視角和認識思路，重點發(fā)展學生的“科學探究和創(chuàng)新意識”素養(yǎng)，全面促進其他四項學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

三、“導動達”一體化的實驗教學案例：二氧化硫的性質(zhì)

（一）第一環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)情境、明向定標

1.情境導入

[教師]展示閱讀材料“二氧化硫的相關(guān)危害”

在大氣中，二氧化硫會氧化成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，是環(huán)境酸化的重要前驅(qū)物。大氣中二氧化硫濃度在0.5ppm 以上， 對人體已有潛在影響；在1-3ppm 時多數(shù)人開始感到刺激； 在400-500ppm時，人會出現(xiàn)潰瘍及肺水腫直至死亡。

2.明確學習任務(wù)

[教師]排放在大氣中的二氧化硫具有如此大的危害， 我們需要將其轉(zhuǎn)化為其他對環(huán)境無害的物質(zhì)， 二氧化硫可以轉(zhuǎn)化為哪些對環(huán)境無害的物質(zhì)呢？請你先設(shè)計方案再進行實驗將二氧化硫轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，請將方案寫在學案上。

（二）第二環(huán)節(jié)：自主探究，形成方案

[學生活動]學生先自主思考，再小組討論，后小組展示所設(shè)計的實驗方案， 討論實驗方案的可行性，最終確定實驗方案。

1.形成假設(shè)

（1）從物質(zhì)分類來看，二氧化硫是酸性氧化物，可用酸性氧化物的性質(zhì)將其轉(zhuǎn)化為酸或鹽。

（2）從化合價來看，硫有-2、0、+4、+6 價，二氧化硫中的硫是+4 價，可將其轉(zhuǎn)化為0、-2 或+6 價。

2.形成實驗方案

（1）將二氧化硫注入滴有石蕊試液的水中或滴有酚酞試液的氫氧化鈉溶液中。

（2）將二氧化硫注入酸性高錳酸鉀溶液中。

（3）將二氧化硫注入硫化鈉溶液中。

……

（三）第三環(huán)節(jié)：合作探究，獲取證據(jù)

[學生活動]學生4 人一個小組，利用提供的實驗儀器和藥品（封存在注射器中的二氧化硫氣體、石蕊試液、酚酞試液、氫氧化鈉溶液、酸性高錳酸鉀溶液、硫化鈉溶液、氯化鐵溶液、溴水、品紅溶液等）進行實驗操作，小組成員做好分工，合作完成實驗操作、實驗現(xiàn)象記錄以及實驗現(xiàn)象匯報等工作。

[教師]巡視學生分組實驗，掌握實驗情況及進程。

【演示】將二氧化硫注入品紅溶液中。

（四）第四環(huán)節(jié)：證據(jù)推理，互動交流

實驗結(jié)束后， 學生小組代表匯報實驗現(xiàn)象，并得出實驗結(jié)論，寫出相關(guān)反應(yīng)的化學方程式。組間評價質(zhì)疑，教師點評，總結(jié)性質(zhì)。

二氧化硫的化學性質(zhì)（略）。

（五）第五環(huán)節(jié)：反思評價，提煉升華

教師引導學生反思二氧化硫化學性質(zhì)的探究過程。

[小結(jié)提煉]

（1）研究物質(zhì)化學性質(zhì)的角度：“價”“類”“特”。

（2）探究性實驗的一般方法和步驟。

（3）二氧化硫漂白的原理。

（六）第六環(huán)節(jié)：遷移應(yīng)用，拓展提能

進一步引導學生利用所學知識解決問題，指出現(xiàn)代硫酸工業(yè)正是以排放在大氣中的二氧化硫為原料生產(chǎn)硫酸，既能減少空氣污染，又能實現(xiàn)資源的充分利用。

[問題]如何將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸？ 請設(shè)計轉(zhuǎn)化反應(yīng)原理。

案例圍繞如何消除二氧化硫的危害，將其轉(zhuǎn)化為重要資源來組織教學，利用物質(zhì)轉(zhuǎn)化觀，通過實驗探究教學方式達成了對二氧化硫化學性質(zhì)的理解與掌握，促進了學生“變化觀念與平衡思想”“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”化學學科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

幾年的教學實踐， 促進了教師的教學理念從“知識傳授”“能力培養(yǎng)”逐漸向“素養(yǎng)為本”轉(zhuǎn)變，實驗探究問題和實驗教學活動設(shè)計關(guān)注點從“獲取知識和活動的形式”向“豐富學生的認識角度，轉(zhuǎn)變學生的認識方式”轉(zhuǎn)變，化學實驗教學的實施從“知識驗證與實驗技能的訓練”向“發(fā)現(xiàn)、探究與解決問題”轉(zhuǎn)化。我區(qū)以“素養(yǎng)為本”的化學實驗課堂教學取向逐漸顯現(xiàn)，“活動與體驗”成為“素養(yǎng)為本”的化學實驗教學的主要特征，合作交流、平等對話的生生、師生關(guān)系逐漸形成，學生“科學探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)和學習成績獲得大幅提升。