初中化學探究式實驗教學案例研究

賀艷萍

【摘? 要】化學實驗是初中化學教學的重要構(gòu)成，也是培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)的關鍵要素。初中化學課堂教學中，教師開展探究式實驗教學，一方面，依托實驗為學生提供自主探究平臺，另一方面，為學生提供自主探索的機會，讓學生通過觀察、分析、交流、實踐操作等方法驗證化學知識，內(nèi)化化學素養(yǎng)，形成相應的學科核心素養(yǎng)與學習能力。本文展示了化學探究式實驗教學案例，之后從多個角度入手提出化學探究式實驗教學的有關建議，以期能夠為進一步提高化學實驗教學高效性提供可靠借鑒。

【關鍵詞】初中化學;實驗教學;探究式實驗教學

實驗教學作為初中化學的必要環(huán)節(jié)，其具有較強的育人功能，對學生實驗操作能力、實踐能力、探究能力、創(chuàng)新能力、邏輯思維、科學態(tài)度等方面的發(fā)展具有重要作用。根據(jù)人教版初中化學教材設置了探究實驗板塊，而落實化學探究式實驗，有助于發(fā)展學生核心素養(yǎng)。因此，初中化學教師可以根據(jù)課程內(nèi)容，組織開展探究式實驗教學，結(jié)合實際需要改進教材中的實驗，為學生自主探究搭建框架;也可以設置引導問題，支持學生在實驗中自主探究，讓學生在具體問題、具體任務的探究過程中深刻理解化學知識、內(nèi)化化學素養(yǎng)。

一、化學探究式實驗教學案例分析

（一）案例

案例選擇

人教版初中九年級上冊“第五單元 化學方程式”的“質(zhì)量守恒定律”

學情分析

“質(zhì)量守恒定律”是九年級上學期內(nèi)容，在本章節(jié)之前，學生已經(jīng)從宏觀層面完成了化學現(xiàn)象觀察，學習了化學反應，了解了電解水的產(chǎn)物體積關系。學生已經(jīng)掌握了化學反應、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、原子與分子等概念知識，對化學反應有初步的微觀認識，但是對化學反應中的量的問題沒有接觸過。

教材分析

本章中，學生初次接觸質(zhì)量關系的有關知識，要求學生通過實驗探究從宏觀層面認識質(zhì)量守恒定律，從微觀層面認識質(zhì)量守恒定律的本質(zhì)。因此，需要從宏觀與微觀相結(jié)合的角度入手，引導學生進行實驗探究。根據(jù)教材內(nèi)容，原本實驗為“碳酸鈉和鹽酸反應”，可以引導學生對這組實驗裝置進行改進，讓學生利用身邊的物品設計實驗裝置，支持學生創(chuàng)新與探究，促進學生“科學探究與創(chuàng)新意識”“科學態(tài)度與社會責任”等核心素養(yǎng)的發(fā)展。在學生開展探究式實驗時，可以引導學生觀察實驗現(xiàn)象，推理得出結(jié)論，也可以展示化學反應微觀圖，觸發(fā)學生模型認知，發(fā)展學生的證據(jù)推理與模型認知素養(yǎng)。

教學目標

（1）從宏觀與微觀相結(jié)合的角度探究問題，認識質(zhì)量守恒定律，理解物質(zhì)的變化、質(zhì)量守恒定律的本質(zhì);（2）基于證據(jù)進行推理，發(fā)展證據(jù)意識;通過實驗現(xiàn)象推理出化學反應中的質(zhì)量關系，運用模型預測與解釋物質(zhì)的變化;（3）通過探究式實驗活動，改進與創(chuàng)新實驗裝置，完成實驗探究，發(fā)展創(chuàng)新意識和探究能力。

利用多媒體工具展示生活中的“質(zhì)量變化現(xiàn)象”，包括木材燃燒之后剩余灰燼、蠟燭燃燒時逐漸變少、鐵塊被銹蝕質(zhì)量明顯增多等。

教師：化學反應前后總質(zhì)量與生成物的質(zhì)量是否有關系呢？存在怎樣的關系呢？請大家觀看視頻，結(jié)合生活中的類似情況進行回憶與觀察，說出自己的猜測。

（意圖：創(chuàng)設情境，激發(fā)學生興趣，讓學生結(jié)合生活實際初步思考與探究。引導學生根據(jù)情境現(xiàn)象提出自己的假設，自然收集信息作為驗證假設的證據(jù)，為之后自主開展探究式實驗活動做鋪墊。）

探究式實驗活動（1）

學生在教師的引導下，利用實驗室內(nèi)的材料紛紛開展了“鐵和硫酸銅”的實驗。學生觀察實驗前后鐵塊的變化，測量與記錄鐵塊的重量。

（意圖：讓學生初步自主探究，經(jīng)歷實驗探究的過程，形成人自主探究與推斷分析的思維習慣，并且在這一過程中發(fā)現(xiàn)鐵塊質(zhì)量的變化、溶液質(zhì)量的變化。）

探究式實驗活動（2）

教師：根據(jù)上一次實驗，發(fā)現(xiàn)化學反應前后物質(zhì)總質(zhì)量等于反應后物質(zhì)的總質(zhì)量。那么，是所有的化學反應都是這樣的嗎？為什么有差異呢？

學生：應該不是，比如蠟燭燃燒后蠟燭減少了，但是沒有生成什么東西，也沒辦法證明燃燒所產(chǎn)生的氣體質(zhì)量與蠟燭減少的質(zhì)量的關系。

學生開始思考這個問題，并且根據(jù)教材實驗材料，開展了“鹽酸與碳酸鈉粉末的反應”探究式實驗活動。學生一邊操作一邊觀察，得出結(jié)論：反應中產(chǎn)生了氣體，而氣體跑了。

教師：假如不讓氣體跑，那么反應前后的總質(zhì)量是否一樣呢？請大家想法推理驗證這個猜想。

學生在教師的引導下紛紛探究實驗裝置與實驗方法，有的學生提出：“為了避免氣體跑調(diào)，可以改變現(xiàn)有實驗裝置，設置一個氣體收集裝置。”

學生以小組為單位進行思考，創(chuàng)新且設計實驗裝置，在原本的實驗裝置瓶口增加氣球。也有的學生小組在使用可開關的長漏斗，形成密封反應裝置，收集化學反應中所產(chǎn)生的氣體。

（意圖：這一環(huán)節(jié)能夠充分發(fā)揮學生的自主性，讓學生利用身邊常見的物品改進實驗裝置，既可以發(fā)展學生的創(chuàng)新意識，也能讓學生進行更深層次的探究活動，進一步發(fā)展學生的實踐與探究能力，提升學生的證據(jù)意識等核心素養(yǎng)水平。）

（二）案例分析

根據(jù)上述展示的初中化學課堂探究式實驗教學案例，可以發(fā)現(xiàn)，這一方法的應用突出了學生的學習主體地位，不僅給學生提供了充足廣闊的自主探究平臺，也利用實驗特點支持學生理解、探索與內(nèi)化化學知識，對于學生核心素養(yǎng)發(fā)展而言具有重要促進作用。第一，促進了學生宏觀辨識、微觀探析思維的發(fā)展。在探究式實驗中，學生觀察實驗現(xiàn)象，根據(jù)宏觀現(xiàn)象分析化學反應前后物質(zhì)的質(zhì)量關系，能夠從宏觀層面理解直觀守恒定律;學生觀看教師播放的微觀動畫圖，直接觀看化學反應中微觀粒子的變化情況，從而形成微觀認知，能夠進一步從宏微觀相結(jié)合的角度理解化學變化，理解質(zhì)量守恒。第二，探究式實驗活動中，教師引導學生進行了兩次實驗活動，一方面，可以讓學生形成更豐富的實驗觀察經(jīng)歷，另一方面，能夠啟發(fā)學生的證據(jù)意識、推理分析意識，讓學生在觀察的過程中發(fā)現(xiàn)化學反應變化情況，通過分析認識物質(zhì)質(zhì)量，形成認知模型。第三，本次探究式實驗中，教師組織的兩次實驗探究活動均是學生自主動手操作、自主設計與實踐的，充分鍛煉了學生的實驗動手能力。學生改進與安裝實驗裝置的過程中，能調(diào)動已學知識，根據(jù)已有實驗活動經(jīng)驗發(fā)散思考，形成創(chuàng)新創(chuàng)意，從而發(fā)展學生的創(chuàng)新能力。第四，每次探究式實驗活動中，教師均參與到學生的思考中，以提問的方式引起學生的思考，能夠讓學生認識到廢物利用、身邊常用物品利用的意義，形成綠色環(huán)保的化學觀念。

二、基于案例的初中化學探究式實驗教學有關建議

根據(jù)上述呈現(xiàn)的初中化學探究式實驗教學案例，可以發(fā)現(xiàn)，這種獨特的實驗教學方法能給學生提供更充足的自主探究空間，讓學生在實驗觀察、實驗設計與操作中不斷探究，有助于學生學習能力、核心素養(yǎng)的發(fā)展。為了更有效地發(fā)揮探究式實驗教學的價值，本文提出如下建議。

（一）改進調(diào)整實驗，為學生搭建探究式實驗框架

根據(jù)人教版教材內(nèi)的實驗案例可以發(fā)現(xiàn)，原本設置的探究性實驗并不多，大部分實驗都是驗證實驗，對學生自主探究的支持力度不足。因此，教師可以根據(jù)人教版教材各單元內(nèi)實驗設置的情況，對原本的驗證試驗進行改進，直接為學生提出探究式實驗活動的要求，而非讓學生自己改進實驗。這樣能讓學生自然進入“學習主人公”的狀態(tài)，自己主動質(zhì)疑，提出自己對實驗的改進想法。同時，一些能力水平較低的學生，也可以在有能力的學生的帶領下進入探究狀態(tài)。在課堂上，教師引入與課程內(nèi)容有關的、學生感興趣的學習資料，支持學生主動參與實驗設計與調(diào)整，將驗證實驗合理轉(zhuǎn)化為探究性實驗，設計出更具探究價值的實驗活動。比如：“空氣中氧氣含量的測定”這個實驗，教師可以引入拉瓦錫發(fā)現(xiàn)空氣組成小故事等素材，轉(zhuǎn)化為探究空氣總能氯氣的含量。再如：“雙氧水制氧氣”這個實驗，可以引入“雙氧水自取氯氣所使用的催化劑是什么”“化學反應的催化劑都是二氧化錳嗎？”等問題，改進為“探究雙氧水分解的催化劑”。

（二）創(chuàng)設情境，為探究式實驗活動做鋪墊

初中化學課堂教學中，教師開展探究式實驗活動，若直接提出實驗要求，學生很容易感到枯燥，缺乏對實驗的興趣。因此，教師可以根據(jù)實驗內(nèi)容創(chuàng)設情境，以情境吸引學生注意力，調(diào)動學生的實驗探究積極性，促使學生更主動地參與課堂學習。實際過程中，教師可以采用設置化學問題、依托社會生活、利用化學史實資料、利用化學科技成果、利用學生認知矛盾等方法創(chuàng)設情境，激發(fā)學生探究欲。

（三）插入引導問題，凸顯實驗活動的探究特質(zhì)

在探究式實驗活動中，問題永遠是驅(qū)動學生探究的有效素材。教師應當先了解班級學生的情況，精心設計相應的探究式實驗，既要保證實驗難度符合學生最近發(fā)展區(qū)，也要對學生提出挑戰(zhàn)，讓學生可以通過探究有所收獲。同時，教師應當根據(jù)學生能力水平，不斷提出符合學生能力的問題，并且逐漸加大問題難度，引導學生循序漸進地深入探究。比如：在“氧化氫制氧氣中二氧化錳的作用”的探究式實驗活動中，教師可以先提出符合學生水平的簡單問題：“過氧化氫也可以作為分解制氧氣的材料，那為什么還要加入二氧化錳？”驅(qū)動學生思考，并且通過實驗探究進行驗證。之后，教師繼續(xù)增加問題深度：“二氧化錳有沒有參與反應？”“如何證明二氧化錳參與了反應呢？”在教師的問題驅(qū)動下，學生逐漸深入思考，并且提出能夠解決問題的探究式實驗方案。通過落實實驗方案，鍛煉學生的實驗設計與操作能力，也豐富學生的探究過程，促使學生更深刻地理解催化劑的概念，感受探究的樂趣。

三、結(jié)束語

綜上所述，探究式實驗教學是初中化學實驗教學與探究式教學模式結(jié)合的產(chǎn)物。相較于傳統(tǒng)化學實驗教學，其更注重學生的自主探究。如何調(diào)動學生的自主性，讓學生通過自主探究參與實驗設計、實踐操作與分析，形成對化學知識的深刻理解，形成相應的化學思維與觀念，是教師需要思考的問題。根據(jù)本次呈現(xiàn)的案例，可以發(fā)現(xiàn)，開展探究式實驗教學要以相關素材激發(fā)學生對化學實驗的興趣，也要給學生預留充足的自主探究空間，讓更多的學生主動參與課堂化學學習?；瘜W探究式實驗教學的開展能有效提高學生的知識應用能力，也能增強學生的探究意識。因此，今后的初中化學實驗教學中教師應當根據(jù)課程內(nèi)容靈活運用探究性實驗教學，助力學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（本文為甘肅省教育科學“十三五”規(guī)劃2020年度重點課題“基于學科核心素養(yǎng)的初中化學探究性實驗教學策略研究”的階段性成果，課題立項號GS[2020]GHBZ085）