時間:2020年02月20日 分類:教育論文 次數:
化學是一門以實驗為基礎的學科。它顛覆了學生原本的思維習慣,在解析宏觀現象的基礎上,從原子、分子等微觀層面對物質的組成、結構、性質和變化進行再解析,將人們對世間物質的認識從宏觀轉向微觀,從表象轉向本質,從定性轉向定量。[1]在初中化學教學中穿插化學實驗教學,能夠幫助學生準確理解生澀概念,使學生學會靈活運用化學思維去解決實驗中出現的問題,進而建構較為全面的化學基礎知識,提高化學學科核心素養水平。
當前我國各地化學實驗教學中,實驗器材的配置已基本到位,但各初中學校依然存在著化學實驗室使用率低,教師為了追趕化學教學進度而較少開設實驗課程,在實驗教學過程中只重視結論、不重視過程等問題。[2]經過多年醞釀和準備,我們嘗試于2018年秋季學期在南寧市第十四中學八年級6個班的學生中開設了化學實驗探究基礎課程,一方面用來緩解九年級因課時緊張,只能安排部分實驗課程的實際困難,另一方面則為了給學生創造更多自己動手實驗的機會,讓學生增加對化學變化的感性認識,提高化學實驗的動手能力,初步感悟化學學科思維。
一、八年級化學實驗探究基礎課程的課程設計
(一)學情調研
通常情況,學校在八年級尚未開設化學課,此時開設化學實驗探究基礎課程會面臨如下問題。首先,學生不具備化學基礎知識,對化學反應尚處于感性認識階段,只能憑借自身經驗判斷反應是否發生,而對化學反應的本質一無所知。其次,學生不知曉實驗室安全守則,不了解化學實驗的基本操作規程,不認識實驗用的儀器和藥品。最后,學生不理解探究的過程,在實驗中往往過度關注實驗步驟,忽視對實驗目的、實驗儀器和藥品、實驗現象、實驗分析和總結等實驗過程的探究。盡管有可能會出現以上問題,但開課后的結果是令人振奮的:學生對從未接觸過的化學實驗表現出了濃厚的興趣,上實驗課時不僅熱情高漲,而且動手實驗格外認真,因此能較好地掌握相關化學實驗技能,學科能力有所提高,自我效能感有所增強,并對九年級化學課程的開設表現出強烈期待。
(二)課程設計
1.課程目標設計
因為八年級尚未正式開設化學課,所以化學實驗探究基礎課程可適當降低實驗要求,將課程目標定位在讓學生掌握正確的化學實驗操作方法、能夠準確描述實驗現象這些基礎目標上,在達成基礎目標以后,再引導學生分析實驗現象、得出實驗結論。也就是說,實驗教學的重心應聚焦于實驗的規范操作和現象的準確描述,而不應苛求學生掌握實驗的具體原理和相關的化學知識。
2.課程內容設計
由于八年級學生不具備系統的化學知識,若選擇難度較大、較為復雜的實驗內容,很可能會讓學生產生挫敗感,并對化學學科產生恐懼,于是我們決定選擇生活中的常見物質,且該物質在實驗中的化學反應現象比較直觀明顯,實驗涉及的相關化學知識亦較為簡單的實驗內容。據此我們厘定了以下6個實驗,準備用6個課時,在南寧市第十四中學進行實驗教學研究,旨在為學生后續化學學科課程的學習奠定經驗基礎。以上實驗內容不僅貼近日常生活,涉及的相關化學知識比較簡單,且基本包含了所有初中化學實驗的基本操作規則以及初中化學知識建構所需的關鍵經驗。
3.基本教學原則
第一,確保實驗安全。第一節化學實驗課,必須對學生進行實驗室安全教育,讓學生明白實驗室的基本規則,防患于未然。對于那些需要進行加熱操作的化學實驗,教師要特別注意規范學生的實驗操作,一旦發現學生有危險行為,教師應及時制止。教師在配制實驗用酸、堿溶液藥品時,以在反應中能觀察到明顯現象的濃度為宜。
第二,實驗指導要因材施教。原則上,教師應及時為有實驗困難的學生提供“腳手架”,幫助其完成實驗任務;同時引導動手能力較強的學生進一步思考實驗現象背后的化學原理,并對實驗結果進行分析和總結。
第三,注重啟發思考,培養化學思維。課堂教學是一個師生互動、動態生成的過程。探究性的課堂問題能激發課堂活力,激活學生思維。[3]學生不具備系統的化學基礎知識,正是教師啟發學生思考、培養學生化學思維能力的大好時機。在實驗教學過程中,教師要鼓勵學生用科學的語言描述實驗現象,并對產生該實驗現象的原因進行大膽猜測、推理論證,拋開所謂“正確答案”的束縛,基于自己的思考,得出自己的結論。這種以實驗事實為基礎的思維路徑的形成,可以大大提高學生今后化學學習的效率,有利于學生理解化學學習的意義。
第四,實驗報告當堂完成。學生在經過動手操作、觀察現象、分析思考之后,完整記錄化學實驗的全過程,是對化學實驗的再認識過程,可促進學生從理論到實驗再從實驗到理論的思維形成過程,是實驗教學的重要環節。[4]因此,實驗報告的填寫應貫穿整個化學實驗過程,讓學生養成“邊實驗邊記錄”的良好習慣,實驗報告最好當堂、自主完成。
4.課程評估
基于化學實驗探究基礎課程的目標設定,本課程將主要采用實驗考核的方法進行評估,考核內容包括實驗操作、實驗現象描述、實驗報告填寫等。在考核前進行簡單復習,可減輕學生的心理負擔,考核重點在于實驗操作是否規范?己藢嶒灴蛇x擇“二氧化碳的制備、收集和驗滿”,包括藥品的取用、裝置氣密性檢查、二氧化碳的驗滿等基本實驗操作,以及實驗現象觀察、描述、分析、解釋等思維活動。之所以選擇這個實驗作為課程學習的考核點,是因為這個實驗在安全性、綜合性和成功率等方面都比較好,也是后續獨立進行實驗設計、操作、分析和總結的重要節點。
二、課程實施的實際效果
對比分析南寧市第十四中學八年級學生在課程實施前后的變化,可以知道課程實施的實際效果。
(一)學生描述實驗現象的準確性得到提升
由于實驗教學和實驗考核均涉及“二氧化碳的制備、收集和驗滿”,我們從該實驗的實驗報告中抽取了3個實驗現象(包括“導管口有氣泡冒出”“固體表面有氣泡產生”“燃著的木條熄滅”)和1個簡單的分析判斷(即“裝置氣密性良好”)的數據進行了準確率統計。
注:實驗現象1表示“導管口有氣泡冒出”,2表示“固體表面有氣泡產生”,3表示“燃著的木條熄滅”;分析判斷4表示“裝置氣密性良好”。
“二氧化碳的實驗室制取與性質”安排在第4課時,基礎較好的班級(21班、22班)在實驗教學中,實驗現象及分析判斷準確率已經達到較高水平,基礎薄弱的班級經過學習,在簡單現象的描述和簡單判斷方面,準確率得到了很大提升,部分班級(19班)甚至在考核時有趕超較好班級的趨勢。但是,“固體表面有氣泡產生”這個現象描述,觀察對象為整個錐形瓶中的藥品,部分學生不能準確描述,甚至還出現了準確率大幅度下降的情況。這說明,在沒有明確指定觀察對象時,學生描述現象的準確率會大幅度下降。
(二)學生化學思維初步形成
在化學實驗課程實施前期(第1—2課時),我們訪談了部分學生。當被問到“你覺得在實驗課上你遇到的最大困擾是什么”時,大部分學生回答“不會填寫實驗報告”“不知道正確的反應現象是什么,也不懂自己填寫的實驗現象對不對”。學生有這樣的表現,說明在此前的學習中存在思維固化問題,認為“答案”有正確和錯誤之分,實驗現象的“答案”也應有“正確的現象”和“錯誤的現象”之別。到課程實施后期(第5—6課時),大部分學生已經學會根據客觀現象,自行組織語言填寫實驗報告,并對實驗結果進行一定程度的分析。雖然結果不一定準確,但是已經可以說明:大部分學生開始學會自行描述實驗現象并進行簡單分析,其化學思維已初步形成。
(三)學生提出問題、解決問題的能力得到提高
“對人吸入和呼出氣體的探究”實驗,在對比人吸入和呼出氣體的水蒸氣含量多少時,采用的是“將一片玻璃片放置在空氣中,然后對另一片干燥玻璃片哈氣,對比兩片玻璃片上的現象”的方法。
在實驗過程中,有學生提出下面的看法:在比較人吸入和呼出的氣體中水蒸氣的含量多少時,向干燥的玻璃片哈氣,有水霧生成,是因為呼出氣體的溫度較高,遇到溫度較低的玻璃片后水蒸氣液化,而放置在空氣中的玻璃片與空氣中的水蒸氣沒有溫度差,所以無明顯現象,所以采用干燥玻璃片比較水蒸氣含量多少的實驗并不準確。
此時,教師可通過反問“那我們能用什么辦法來檢驗水蒸氣的含量呢”,進而引出在化學實驗中,水的檢驗通常使用的是無水硫酸銅,可以通過比較兩種情況下無水硫酸銅變藍的程度和速度,來比較水蒸氣的含量多少。
雖然學生尚未具備相關的化學知識,但是教師在指導實驗的過程中,仍然要鼓勵學生提出質疑,引導學生通過分析化學實驗現象,發現實驗的本質。具體的化學知識、實驗原理可不要求學生掌握,意在給學生一個思考的方向,幫助其形成化學學科所特有的思維方式,培養其質疑和解決問題的能力[5],為九年級理論知識的學習打下基礎。
(四)不同水平的學生表現出不同的發展特點
提前開設化學實驗探究基礎課程,讓不同水平學生的相關能力都得到了提升,且各有特點。在實驗現象描述方面,較高水平的學生發展迅速,他們在2—3課時的實驗課程學習之后,便已經能夠掌握描述簡單現象的要義,特別是對“顏色由無色變為紅色”這類簡單而又直觀的現象,描述的準確率較高;中等水平的學生發展較緩慢,但在5—6課時的學習之后,也基本能夠達到較好水平;較低水平的學生經過課程學習,描述簡單現象和進行簡單分析判斷的能力也能得到一定程度的提升。對于比較復雜的實驗現象,如“固體表面有氣泡產生”,則只有約60%的學生能夠掌握。較低水平學生,描述該現象時準確率更低,部分學生模糊了現象與生成物的概念,直接填寫“二氧化碳”。
在實驗操作方面,較高水平的學生更為謹慎,他們在做實驗之前會仔細閱讀實驗報告上的內容,實驗完成度也較高;中間水平的學生比較大膽,往往是邊做實驗邊看報告,實驗完成速度較快,但成功率不高;較低水平的學生在課程剛開始時,對實驗比較畏懼,多采取觀望態度,需要教師指導和鼓勵,其中,部分學生缺乏責任感,實驗結束后不清洗儀器就偷偷離開,該行為在教師糾正后得到改善。
三、結論與展望
本研究嘗試在八年級開設化學實驗探究基礎課程,適當減少對化學理論知識本身的關注,著重提高學生的動手能力和思維水平,可以有效緩解九年級化學教學的壓力,同時為學科核心素養為導向的化學教學奠定學科思維的基礎,并在實踐中得到了較好的反饋。總之,這是一次富有意義的嘗試,為初中化學實驗課程的實施提供了新的路徑。(題圖為作者石鵬)
參考文獻:
[1]陳韶瑾.初中化學實驗教學有效策略的建構主義解析[J].化學教學,2012(06):39-42.
[2]陳喜春.建構主義在初中化學實驗教學中的嘗試與思考[J].中國校外教育,2015(14):19.
[3]梁杏娟.例談高中化學實驗探究教學的切入點[J].教學月刊·中學版(教學參考),2014(10):70-72.
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