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重視實(shí)驗技能培養 引領(lǐng)學(xué)生成長(cháng)(一)
重視實(shí)驗技能培養 引領(lǐng)學(xué)生成長(cháng)
【摘要】新課程背景下的蘇教版化學(xué)教材，化學(xué)實(shí)驗的目標、方式、內容等方面有了較大的轉變。為盡快適應這種轉變，本文通過(guò)新教材實(shí)驗設計特點(diǎn)和教學(xué)策略的探討，達到在實(shí)驗中培養和發(fā)展學(xué)生的觀(guān)察能力、描述實(shí)驗現象的能力、對實(shí)驗問(wèn)題的思考分析能力等目標，真正讓實(shí)驗更好地配合學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習，師生一起成長(cháng)。
【關(guān)鍵詞】實(shí)驗技能 學(xué)生 成長(cháng)
化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗為基礎的學(xué)科，實(shí)驗具有直觀(guān)性，以多變的實(shí)驗現象吸引著(zhù)學(xué)生的注意力，刺激著(zhù)學(xué)生的感官，極大地提高學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣�；瘜W(xué)課程標準中明確指出，化學(xué)實(shí)驗有助于創(chuàng )設生動(dòng)活潑的教學(xué)情景，幫助學(xué)生理解和掌握化學(xué)知識和技能，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，訓練學(xué)生的科學(xué)方法，培養學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價(jià)值觀(guān)。新課程背景下的化學(xué)教材中化學(xué)實(shí)驗的方式、內容等有了較大的轉變：從只注重培養實(shí)驗操作能力向培養實(shí)驗思維能力和操作能力并重轉變，從以往為“教”設計向為“學(xué)”設計實(shí)驗轉變，從以往教師壟斷實(shí)驗方案的設計向幫助、指導學(xué)生參與實(shí)驗方案的設計轉變，真正讓實(shí)驗更好地配合學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習，培養學(xué)生的創(chuàng )新能力。本文擬就蘇教版《化學(xué)必修1》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新教材”）中的實(shí)驗設計特點(diǎn)和教學(xué)策略做一些粗略的探討。
一、認清設計特點(diǎn)，把握實(shí)驗教學(xué)方向
筆者仔細對比分析了新教材與高一舊教材上關(guān)于實(shí)驗教學(xué)部分的內容，發(fā)現新教材在實(shí)驗教學(xué)設計方面具有鮮明的時(shí)代特色，充分反映了新課程的理念。認清教材在實(shí)驗設計上的特點(diǎn)，從而把握實(shí)驗教學(xué)方向，在日常教學(xué)中加以落實(shí)。
1、實(shí)驗方式的多樣性和生活性
新教材中把常見(jiàn)的教師演示實(shí)驗、學(xué)生基本操作實(shí)驗、驗證性實(shí)驗等基本實(shí)驗形式內化成“觀(guān)察與思考”、“活動(dòng)與探究”和“交流與討論”等以學(xué)生活動(dòng)為主的不同功能的教材欄目�！坝^(guān)察與思考”展示的實(shí)驗蘊涵深刻化學(xué)道理，幫助同學(xué)們開(kāi)啟忽而學(xué)思維；“活動(dòng)與探究”引領(lǐng)同學(xué)們積極投身實(shí)踐活動(dòng)，在“做中學(xué)”的自主探究中享受發(fā)現的快樂(lè )；“交流與討論”引導學(xué)生展開(kāi)討論，為充分表現大家的聰明才智和豐富的想象力提供機會(huì )。
新教材在實(shí)驗選材上，強調了STS課程設計思想，選材注重聯(lián)系生產(chǎn)、生活、社會(huì )實(shí)際和具有實(shí)用價(jià)值方面，主要加強課程與社會(huì )生活和科技新成就的聯(lián)系。因此，新教材中粗鹽提純、氯氣漂白鮮花、碳酸鈉除油污等貼近生活的實(shí)驗。這些實(shí)驗取材方便、操作簡(jiǎn)單、現象明顯、學(xué)生易于自主、獨立地完成，能有效地誘發(fā)學(xué)生熱愛(ài)化學(xué)的情感，引導學(xué)生解決生活中的一些化學(xué)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗的積極性。
2、實(shí)驗教學(xué)的探究性和情感性
新教材在驗證性實(shí)驗中增加了探索和研究的成分，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的形成。探究性實(shí)驗相對于驗證性實(shí)驗，要求教師在實(shí)驗教學(xué)中加強啟發(fā)、引導，在實(shí)驗教學(xué)中應鼓勵學(xué)生大膽探究，堅持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，為今后的學(xué)習和工作打下扎實(shí)的基礎。能養成學(xué)生批判地吸收教科書(shū)知識的習慣，培養學(xué)生發(fā)現問(wèn)題積極探索的精神；更能培養學(xué)生的邏輯思維能力；學(xué)生能更深入地以識科學(xué)的本質(zhì)特點(diǎn)，加深對生物學(xué)知識的理解，超越現有知識，也有助于培養學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng )新精神。
新教材從中學(xué)生的認知特點(diǎn)出發(fā)，把一些抽象的理論、比較難掌握的操作用生動(dòng)活潑地圖畫(huà)展現出來(lái)，形象直觀(guān)、富有啟發(fā)性，幫助學(xué)生理解、模仿、減少理論學(xué)習的枯燥感覺(jué)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和參與精神，是新教材又一實(shí)驗特色。同時(shí)，新教材中實(shí)驗的探究成份大大增加，這就要求我們教師在教學(xué)中必須有機滲透情感教育，力求營(yíng)造一種和諧、民主的情感氛圍，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣。樹(shù)立師生平等的觀(guān)念，為學(xué)生創(chuàng )設一個(gè)寬容。親切的環(huán)境，給學(xué)生探究的機會(huì )，鼓勵學(xué)生積極探究，維護學(xué)生的個(gè)人自尊心，同時(shí)允許學(xué)生探究失敗。
3、實(shí)驗實(shí)施的協(xié)作性和安全性
新教材實(shí)驗教學(xué)倡導合作性學(xué)習方式，由于學(xué)生之間存在知識、習慣、心理、能力等方面的差異，因此應合理搭配，使實(shí)驗能力強的學(xué)生得到更大進(jìn)步，同時(shí)也使實(shí)驗能力相對弱的同學(xué)，得到及時(shí)的輔導和幫助，成為善于與人合作，具有團隊精神的學(xué)生。新的教學(xué)大綱也指出：實(shí)驗教學(xué)中要強化安全意識。演示實(shí)驗是在課堂上做的，教室里學(xué)生多，實(shí)驗一定要注意安全，新教材在這方面也充分注意到了。新教材取消了可能存在安全隱患的實(shí)驗，譬如金屬鈉與水反應得到氫氣的燃燒等實(shí)驗。
4、實(shí)驗評價(jià)的發(fā)展性和過(guò)程性
新課程倡導發(fā)展性評價(jià)，特點(diǎn)為過(guò)程性，重在促進(jìn)評價(jià)對象的轉變與發(fā)展，使評價(jià)日�；�。在實(shí)驗教學(xué)中也體現了上述評價(jià)特點(diǎn)，重視對學(xué)生實(shí)驗設計方案、探究活動(dòng)過(guò)程的記錄和評價(jià)。在進(jìn)行實(shí)驗和觀(guān)察等多項活動(dòng)后，學(xué)生采用自評、互評、教師評定等多種方式進(jìn)行參與意識、合作精神、操作技能、探究能力的評價(jià)，最后落在促進(jìn)學(xué)生發(fā)展的出發(fā)點(diǎn)上。
同時(shí)，新教材注重“環(huán)保性”。課本主編“寫(xiě)給同學(xué)們的話(huà)”中指出“為了保衛地球、珍惜環(huán)境，化學(xué)家們開(kāi)創(chuàng )了綠色時(shí)代”， 加強環(huán)保意識教育，宣揚“綠色化學(xué)”理念。
二、領(lǐng)悟設計意圖，增強實(shí)驗教學(xué)效果
實(shí)驗教學(xué)在培養觀(guān)察能力、實(shí)驗能力、鞏固知識、獲得技能、培養科學(xué)態(tài)度和訓練科學(xué)方法等方面具有獨特的作用。在教材中的實(shí)驗也都是以此為目的所設計，但不同的實(shí)驗其目的性又會(huì )有所不同。只有理清每一個(gè)實(shí)驗設計的意圖，才能在的教學(xué)過(guò)程中有針對性地培養學(xué)生某方面的實(shí)驗能力，達到更好的教學(xué)效果。譬如以下的幾個(gè)實(shí)驗的設計中貫穿了一些實(shí)驗思想和科學(xué)方法。領(lǐng)悟了設計者的意圖，才能夠在實(shí)驗教學(xué)中將這些思想和方法更好的教授給學(xué)生。
例1：P42觀(guān)察與思考：氯氣的性質(zhì)
氯氣是一種典型的活潑非金屬單質(zhì)，教材為了說(shuō)明這一點(diǎn)，選擇了Na、Fe、Cu三種金屬與其反應。為什么選擇這三種金屬呢？筆者認為：一方面，Na、Fe、Cu活動(dòng)性依次在減弱，更好的說(shuō)明Cl2不僅能和活潑金屬發(fā)生反應，也可以和較不活潑的金屬反應，并且把變價(jià)金屬鐵氧化生成高價(jià)的氯化物，充分體現了Cl2的活潑性；另一方面，Na、Fe、Cu是必修1中將重點(diǎn)學(xué)習的金屬，，講解Na、Fe、Cu知識時(shí)，很自然的聯(lián)系氯氣，從而把金屬的性質(zhì)和非金屬的性質(zhì)有機結合在一起，構成一個(gè)完整的無(wú)機化合物知識網(wǎng)絡(luò )。
例2：P18交流與討論：物質(zhì)的分離和提純
實(shí)驗方案的設計：①分離少量氯化鉀的硝酸鉀；②提純含少量氯化鎂和泥沙的粗食鹽。聯(lián)系前面的過(guò)濾分離方法，我們可以發(fā)現，此實(shí)驗的目的是要引導學(xué)生根據溶解度的差異來(lái)選擇對固體物質(zhì)進(jìn)行分離和提純的實(shí)驗方法。
表1 物質(zhì)的分離和提純：
例子 溶解度差異 方法
泥沙和食鹽 很大，泥沙難溶于水，而食鹽易溶 物理方法：過(guò)濾
氯化鉀和硝酸鉀 都易溶，但隨著(zhù)溫度的變化有一定的差異 物理方法：結晶
氯化鎂和氯化鈉 差異很小 化學(xué)方法：將一種物質(zhì)轉化為另一物質(zhì)，將兩者的溶解度差異拉大
把握了溶解度差異這樣的一條主線(xiàn)，學(xué)生對分離固體物質(zhì)就可以舉一反三，選擇方法一清二楚。
三、注重觀(guān)察引導，提高實(shí)驗描述能力
化學(xué)實(shí)驗能同時(shí)以聲、光、色、味等多種渠道，大容量地提供生動(dòng)的信息，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，從而激起探究的欲望。學(xué)生的這些強烈的動(dòng)機，濃厚的興趣，熱烈的情感所形成的非智力心理優(yōu)勢，會(huì )極大地幫助學(xué)生的學(xué)習。
1、培養學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗現象能力。
在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，不少學(xué)生對實(shí)驗的興趣僅僅體現在“現象好看，操作好玩”的層面上，在觀(guān)察實(shí)驗時(shí)，他們只注意看“熱鬧”， 沒(méi)有明確的觀(guān)察目的，難以抓住實(shí)驗的關(guān)鍵，其結果就難以得出完整的實(shí)驗結論，這時(shí)候，教師有意識地把實(shí)驗所帶來(lái)的直覺(jué)興趣引導到化學(xué)變化的因果關(guān)系或對實(shí)驗本質(zhì)的研究上來(lái)，讓學(xué)生看出“門(mén)道”，有目的地激發(fā)和培養學(xué)生持久的認知興趣，使之不僅成為做好化學(xué)實(shí)驗的動(dòng)力，也成為促進(jìn)學(xué)生心理品質(zhì)良好發(fā)展的重要因素。
例如：實(shí)驗“金屬鈉與氧氣的反應”，如果僅僅是教師在講臺上演示，學(xué)生往往只注意到：鈉燃燒了，發(fā)出火光了，但是沒(méi)注意到“鈉熔化的過(guò)程，鈉發(fā)出光的顏色”，這樣達不到實(shí)驗目的，所以應當改成學(xué)生分組實(shí)驗或運用投影儀等設備，讓學(xué)生看清楚所有的變化過(guò)程。如果學(xué)生觀(guān)察后的回答還是沒(méi)有抓住要領(lǐng)，可以重復實(shí)驗，第二次實(shí)驗前提示學(xué)生金屬鈉的變化過(guò)程、光的顏色這兩個(gè)觀(guān)察點(diǎn)，讓學(xué)生充分觀(guān)察實(shí)驗現象，提升觀(guān)察能力。
2、提高描述實(shí)驗現象能力
在有效觀(guān)察實(shí)驗的基礎上，學(xué)生在實(shí)驗現象的描述上也存在一定困難。主要原因是學(xué)生沒(méi)有搞清它們之間的區別，混淆化學(xué)概念，在描述實(shí)驗現象時(shí)就容易出現張冠李戴。
如 “煙”與“霧”、“渾濁”與“沉淀” 、 “光”與“火焰”、“溶解”與“熔化”等概念，這需要教師在平時(shí)的實(shí)驗教學(xué)過(guò)程中多加指導，對這些概念進(jìn)行比較，并舉出一些具體的例子加以說(shuō)明。如“煙”與“霧”：固體小顆粒分散到氣體中形成的是煙，Na與Cl2反應生成白煙；而小液滴分散到氣體中形成的是霧，H2在Cl2中燃燒生成白霧�！皽啙帷迸c“沉淀”的區別：渾濁是由于沉淀或沉積物而混濁不清，沉淀是把溶液中不易溶解的物質(zhì)沉到溶液底層。如：把CO2通入到澄清石灰水中的現象是變渾濁而不能描述成沉淀，AlCl3溶液中滴加氨水現象是產(chǎn)生白色膠狀沉淀�！肮狻迸c“火焰”的區別：氣體、液體燃燒一般產(chǎn)生火焰；固體直接燃燒一般發(fā)光或火星。所以我們在描述Na燃燒時(shí)的現象應該是發(fā)出黃色的光，而氫氣在氯氣中燃燒是發(fā)出蒼白色火焰。
四、加強學(xué)法指導，提升實(shí)驗探究能力
新教材的實(shí)驗大多數是驗證性實(shí)驗，這符合高中學(xué)生的認知水平，適合教學(xué)的需要，但是新教材在驗證性實(shí)驗中增加了探索和研究的成分，也增加了探究設計實(shí)驗，鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，培養學(xué)生積極探索解決問(wèn)題的精神，加深對知識的理解，超越現有知識，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)態(tài)度和創(chuàng )新精神形成。
表2 “實(shí)驗探究”教學(xué)模式的教學(xué)程序四個(gè)環(huán)節：
教師活動(dòng) 展示課題 提供素材 啟發(fā)點(diǎn)撥 評價(jià)結論
學(xué)生活動(dòng) 興趣目的 提出問(wèn)題 實(shí)驗探究 應用創(chuàng )新
設計意圖 創(chuàng )設情景激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和動(dòng)機 創(chuàng )設條件培養學(xué)生思維能力、學(xué)習能力 自主實(shí)驗培養學(xué)生動(dòng)手能力、探究能力 遷移應用培養學(xué)生應用能力、創(chuàng )新能力
例3：P52活動(dòng)與探究：設計區別碳酸鈉和碳酸氫鈉實(shí)驗方案。
書(shū)本給出了碳酸鈉和碳酸氫鈉性質(zhì)比較表格，包括水溶性、溶液酸堿性、熱穩定性、與酸反應等。學(xué)生可以設計出以下方案：一、各取相同質(zhì)量的固體于試管中加適量水溶解，溶解度大的為碳酸鈉。二、配成相同濃度的碳酸鈉及碳酸氫鈉溶液，用pH試紙測其pH值，pH值相對大的是碳酸鈉；相對小的是碳酸氫鈉。三、各取少量固體于試管中加熱，將導氣管伸入裝有少量澄清石灰水的試管中，若看到澄清石灰水就渾濁，說(shuō)明是碳酸氫鈉；若無(wú)明顯現象，說(shuō)明是碳酸鈉。四、各取相同量的固體于試管中加適量水溶解，再同時(shí)加入相同濃度相同體積的鹽酸，若反應更劇烈的是碳酸氫鈉，反之則是碳酸鈉。
保證學(xué)生有充裕的時(shí)間和空間探討分析，把部分學(xué)生思考出來(lái)的方案展示出來(lái)進(jìn)行交流，鼓勵他們自行討論、評價(jià)、完善，培養同學(xué)之間的合作精神。老師則多傾聽(tīng)學(xué)生發(fā)言，肯定他們的成績(jì)和進(jìn)步，他們研究問(wèn)題的興趣和積極性。實(shí)驗探究以學(xué)生方案為主體，但同時(shí)教師引導鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，如利用水溶性比較的方案一，可以換成各取相同質(zhì)量的水，加入兩種固體，所溶解固體質(zhì)量大者為碳酸鈉。
實(shí)驗探究過(guò)程是開(kāi)放的，學(xué)生是學(xué)習的主人，教師是這種實(shí)驗探究活動(dòng)的引導者、組織者、促進(jìn)者，這就對教師提出了更高的要求。首先是提高教師自身專(zhuān)業(yè)素養。教師的業(yè)務(wù)水平必須不斷提高，才能給學(xué)生的設計方案指導、評價(jià)。其次是提高教師自身的心理素養。在探究設計中，學(xué)生的發(fā)展肯定是不平衡的，為學(xué)生創(chuàng )設一個(gè)寬容、親切的環(huán)境，為暫時(shí)滯后的同學(xué)學(xué)生多提供咨詢(xún)和輔導，引導他們運用自身的知識結構進(jìn)行思維和探究，不斷提高研究問(wèn)題的積極性，及時(shí)達到基本的學(xué)習目標；指導研究能力較強的同學(xué)將研究性學(xué)習延伸到課外的實(shí)踐活動(dòng)中去，勇奪科研成果。
五、機智處理 “意外”，拓展實(shí)驗分析能力
化學(xué)課堂是動(dòng)態(tài)生成的，化學(xué)實(shí)驗又具有不可預設性，當實(shí)驗現象與教材發(fā)生沖突時(shí)，不能故意掩蓋發(fā)生事實(shí)，篡改實(shí)驗數據，這樣只會(huì )挫傷學(xué)生學(xué)習的積極性，降低學(xué)習興趣。應當通過(guò)恰當的方法，引導學(xué)生思考為什么會(huì )出現和我們預設異常的情況，如實(shí)地與學(xué)生一起對“失敗”原因進(jìn)行討論、分析。讓這些節外生枝的的問(wèn)題發(fā)揮出價(jià)值，鞏固和拓展知識，成為意外的精彩。
例如：在演示金屬鈉在氯氣中燃燒的實(shí)驗時(shí)，出現了大量黑煙。學(xué)生頓時(shí)表現出驚奇不解。因為教材上明確指出鈉與氯氣燃燒出現的是應該是大量的白煙。怎么辦呢？教師可引導學(xué)生思考：金屬鈉是如何保存的，再讓學(xué)生分析實(shí)驗中出現黑煙的原因。學(xué)生就能反應過(guò)來(lái)：金屬鈉是保存在煤油中的，剛才取用的金屬鈉表面沾有不少煤油，煤油燃燒，導致黑煙的出現。然后再可以重做一次實(shí)驗，認真用濾紙擦干鈉表面的煤油，結果鈉在氯氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生白煙。通過(guò)兩次實(shí)驗的對比，學(xué)生對鈉的性質(zhì)會(huì )有進(jìn)一步的認識，教師也化解了尷尬，促成了課堂的精彩。
再如：在做鋁與鹽酸反應時(shí)，將幾小塊鋁片加入試管，再加入5mL鹽酸，幾乎沒(méi)有反應，過(guò)了一段時(shí)間，才開(kāi)始出現氣泡。這與學(xué)生想象中的活潑金屬與酸的反應現象似乎不一樣。這時(shí)，教師可以引導學(xué)生思考鋁片表面是什么？學(xué)生很快能答出鋁片表面已被氧化，生成了一層致密的氧化物薄膜，必須將這層氧化物除去以后，鋁才與鹽酸反應。
六、成效和思考
經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的實(shí)驗教學(xué)策略實(shí)施，學(xué)生提高了實(shí)驗觀(guān)察能力，能夠正確描述實(shí)驗現象，初步掌握了探究實(shí)驗的切入口，能獨立設計出實(shí)驗方案，解決具體的化學(xué)問(wèn)題�！皩�(shí)驗探究”模式的應用，讓學(xué)生主動(dòng)地完成教材上的探究?jì)热�，并能主�?dòng)尋找周邊環(huán)境中的化學(xué)問(wèn)題立題探究，理論聯(lián)系實(shí)際，從而進(jìn)一步提高學(xué)習化學(xué)的興趣。筆者將在今后的教學(xué)中，進(jìn)一步領(lǐng)會(huì )教材意圖，建構實(shí)驗知識網(wǎng)絡(luò )，引導學(xué)生由學(xué)會(huì )探究向樂(lè )于探究轉型，成為掌握解決問(wèn)題的基本方法，并有較強的實(shí)驗、實(shí)踐能力的民族創(chuàng )新型人才。
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