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[摘要]實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中處于基礎(chǔ)地位,文章就化學(xué)實(shí)驗(yàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用、綜合能力的培養(yǎng)以及創(chuàng)新精神的養(yǎng)成等功能進(jìn)行了簡要的分析后,為了更好發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要功能,結(jié)合當(dāng)前時代特征、課標(biāo)要求、化學(xué)核心素養(yǎng)以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特征、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀,提出了幾點(diǎn)建議,以便教師更好的應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)。
[關(guān)鍵詞]化學(xué)實(shí)驗(yàn);化學(xué)教學(xué);核心素養(yǎng)
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的、兼具有文理雙重特質(zhì)的自然科學(xué)。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)中的有機(jī)組成部分,它以自身的特點(diǎn)在化學(xué)教學(xué)中發(fā)揮著獨(dú)有的功能和作用。利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)既符合新課標(biāo)提出的發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)這一要求,又對教學(xué)質(zhì)量的提高具有重要意義。根據(jù)新課程改革的要求,以化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ),輔以多種教育教學(xué)技術(shù)、方法、手段,可以更好地培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的發(fā)展。
1化學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位—基礎(chǔ)
縱觀整個化學(xué)知識的學(xué)習(xí)過程,實(shí)驗(yàn)是其不可分割的一部分,小到考試題目、生活現(xiàn)象,大到教材、重大材料、物質(zhì)的發(fā)現(xiàn),無一不涉及到化學(xué)實(shí)驗(yàn),故而在化學(xué)課堂教學(xué)中開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)意義非凡。隨著新課程改革的推進(jìn),化學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位與日俱增,回顧近幾年的中高考試卷不難發(fā)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的考查在中考及高考中的比重在逐年增加。近幾年的初中化學(xué)試題中出現(xiàn)了較多數(shù)字化實(shí)驗(yàn)試題,重點(diǎn)考察初中生加工實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息、分析實(shí)驗(yàn)中變化與聯(lián)系的能力[1]。新課標(biāo)18個學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)提出后,人教版新教材也對實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行了調(diào)整與改進(jìn),初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)也提出了8個學(xué)生必做實(shí)驗(yàn),高中新舊教材實(shí)驗(yàn)數(shù)量對比如圖1所示。學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的提出旨在幫助學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識和基本技能的同時訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)踐能力;另外,由于多重感官的學(xué)習(xí)效果優(yōu)于單一感官,而化學(xué)實(shí)驗(yàn)恰好能夠調(diào)動學(xué)生多重感官的參與,所以習(xí)得的知識更加深刻、易保持,同時對于學(xué)生的思維發(fā)展也有一定的促進(jìn)作用;最后,化學(xué)實(shí)驗(yàn)改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,加強(qiáng)了學(xué)生之間的交流,開拓了學(xué)生進(jìn)行探究活動的思路,能夠切實(shí)提高學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。學(xué)生在動手做探究實(shí)驗(yàn)的過程中需要親自設(shè)計方案、觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù),在總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上構(gòu)建知識間的相互聯(lián)系,將其整合到自己的知識體系,學(xué)好課本知識的同時也發(fā)展了學(xué)生的思維能力。綜上所述,中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)兼有理論和實(shí)踐的雙重性質(zhì),是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng),促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的重要途徑,在化學(xué)教學(xué)中處于基礎(chǔ)地位。
2化學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用
教師利用實(shí)驗(yàn)?zāi)軒椭鷮W(xué)生真正融入課堂并成為課堂的主人,有效地提高課堂學(xué)習(xí)效率,促進(jìn)師生關(guān)系的發(fā)展,形成“吾愛吾師,更愛其課堂”的良性循環(huán)?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以分為三個環(huán)節(jié),首先是從宏觀層面讓學(xué)生觀察現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,這一環(huán)節(jié)是基礎(chǔ);其次是基于問題去建立宏觀和微觀層面知識聯(lián)系的橋梁,進(jìn)而形成概念、理解原理、掌握規(guī)律,這一環(huán)節(jié)是中心環(huán)節(jié)也是關(guān)鍵環(huán)節(jié);最后復(fù)習(xí)鞏固,遷移知識并加以應(yīng)用,這一環(huán)節(jié)屬于知識的延伸和能力的提高。教師借助實(shí)驗(yàn),能激發(fā)學(xué)生內(nèi)心的求知欲;由于實(shí)驗(yàn)過程需要學(xué)生多種感官協(xié)調(diào)配合,所以學(xué)生親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)過程后,能夠有效提高綜合實(shí)踐能力;探究式化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般沒有具體的實(shí)驗(yàn)步驟,需要學(xué)生精心設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案、全方面考慮問題,有利于形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。
2.1激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
愛因斯坦說:“興趣是最好的老師”,學(xué)習(xí)需要久久為功,期間可能會遇到很多的困難和阻力,唯有濃厚的興趣才能為學(xué)生提供持久的動力?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象在學(xué)生看來,仿佛是有一種魔力,吸引著他們想要一探究竟,探索欲因此被激發(fā)出來。比如,在講解“氧化還原反應(yīng)”之前,拿一瓶“冰紅茶”,將瓶中液體倒入燒杯后,變成了白開水,學(xué)生看到這一現(xiàn)象,必然會產(chǎn)生迷惑,求知欲被激發(fā),想追隨老師繼續(xù)探究。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不似傳統(tǒng)“嵌入式”、“滿堂灌”教學(xué)那般枯燥無味,學(xué)生在課堂中需要動手操作、細(xì)心觀察、記錄現(xiàn)象結(jié)果、分析數(shù)據(jù)、思考結(jié)果,整個過程都要求學(xué)生集中注意力,長久的保持探究欲望。根據(jù)學(xué)生心理發(fā)展規(guī)律,成功的喜悅會消除學(xué)生學(xué)習(xí)的倦怠感,學(xué)習(xí)的積極主動性慢慢便會轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的興趣,成為學(xué)生們?nèi)蘸髮W(xué)習(xí)的助推劑。
2.2培養(yǎng)綜合實(shí)踐能力
實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)活動中的一種特殊實(shí)踐活動,在此過程中,學(xué)生知識增加的同時,能力也會得到培養(yǎng)[2]。首先,通過觀察實(shí)驗(yàn)可以直接獲得感性知識。實(shí)驗(yàn)觀察要配合聽、視、嗅、觸覺等多種感官同時進(jìn)行,還要有整體意識,能夠?qū)?shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后隱藏的化學(xué)知識進(jìn)行深度思考。在實(shí)驗(yàn)中,配合相應(yīng)的問題及情景,引導(dǎo)學(xué)生對每一步驟及出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行觀察記錄,促進(jìn)其觀察能力的提升。其次,在開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中學(xué)生的綜合能力能夠得到提升。學(xué)生在自己動手做實(shí)驗(yàn)的過程中,既要做觀察者,又要做實(shí)踐者,此過程需要學(xué)生手腦并用,因此對于學(xué)生能力的要求又進(jìn)一步提高。學(xué)生在親自動手做實(shí)驗(yàn)時可能會暴露自己在實(shí)驗(yàn)操作中的不足或者失誤,此時教師需要對學(xué)生及時糾正,以便學(xué)生在早期就可以形成規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作,使其受用一生,避免紙上談兵這一弊端。最后,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生的思維能夠得到鍛煉。因?yàn)橛行┗瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很短暫,比如Fe(OH)2的制備,方程式見圖2,F(xiàn)e(OH)2白色沉淀出現(xiàn)的時間短,不仔細(xì)觀察很容易錯失觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的機(jī)會,這就要求學(xué)生具有敏捷的觀察能力和捕捉問題的能力,同時學(xué)生的思維還要能夠跟上化學(xué)實(shí)驗(yàn)的步驟。久而久之,學(xué)生的思維能力便會得到提升。
2.3形成科研創(chuàng)新意識
實(shí)驗(yàn)是化學(xué)研究的一種重要工具,在對學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練時,要求學(xué)生敢于質(zhì)疑、敢于挑戰(zhàn)權(quán)威、敢于說出自己對實(shí)驗(yàn)的見解及改進(jìn)意見,這是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的最佳途徑之一。同時,化學(xué)實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)者秉持嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度,所以在學(xué)生接觸實(shí)驗(yàn)之初,就要告誡學(xué)生做研究要有嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng),要做到真實(shí)記錄現(xiàn)象、正確分析數(shù)據(jù),不能篡改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),端正學(xué)習(xí)態(tài)度,正確引導(dǎo)學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)研究的認(rèn)識,幫助學(xué)生在早期就能形成良好的科研精神,創(chuàng)新意識也會在潤物細(xì)無聲中慢慢萌芽。
3建議及展望
正確認(rèn)識化學(xué)實(shí)驗(yàn)的多種教育教學(xué)功能,是實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的重要途徑,對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探究能力具有重要作用,對于全面提高教學(xué)質(zhì)量具有重要意義[3]。為更好開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生綜合能力以及核心素養(yǎng)的培養(yǎng),這里提出幾點(diǎn)愚見,希望日后對化學(xué)教師教學(xué)有所裨益。
3.1融入思政元素,滲透綠色理念
曾強(qiáng)調(diào):要將思政引入課堂,將思政與各科課堂融為一體,同向發(fā)力,形成協(xié)同作用[4]。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中,對學(xué)生適當(dāng)?shù)娜谌胨枷胝谓逃?,?shí)現(xiàn)知識與政治的有機(jī)結(jié)合,引領(lǐng)學(xué)生樹立正確的價值觀,從實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感,是實(shí)現(xiàn)“立德樹人”的一種重要途徑。例如:實(shí)驗(yàn)室一定會用到水源,浪費(fèi)現(xiàn)象不可避免會出現(xiàn),所以應(yīng)提前規(guī)避問題的產(chǎn)生。在對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全教育時,向?qū)W生講述我國水資源現(xiàn)狀,幫助學(xué)生正確認(rèn)識我國水資源現(xiàn)狀,他們在實(shí)驗(yàn)過程中和日常生活中便能逐漸養(yǎng)成節(jié)約用水的好習(xí)慣。其次,向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)過程中會造成的污染以及一些對環(huán)境有害的違規(guī)操作和不合理之處,學(xué)生自己在實(shí)驗(yàn)過程中便會有意識的避免出現(xiàn)這些問題,綠色理念在此過程中慢慢萌芽,進(jìn)而孕育出“環(huán)保意識”這一花朵。最后,在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,引導(dǎo)學(xué)生從各個角度討論實(shí)驗(yàn)過程中的優(yōu)缺點(diǎn),比如創(chuàng)新之處有哪些、存在的問題是什么、如何進(jìn)行改進(jìn)等,慢慢培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。上升到國家層面,對學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度與價值觀教育,激發(fā)學(xué)生的愛國熱情,培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的價值觀,做一名合格的社會主義接班人,為實(shí)現(xiàn)國家偉大復(fù)興而努力奮斗。
3.2改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn),優(yōu)化裝置及步驟
化學(xué)教師應(yīng)與時俱進(jìn),不斷學(xué)習(xí)、不斷創(chuàng)新,言傳身教、以身作則。教師在實(shí)驗(yàn)過程中要做到言傳身教,鼓勵學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的同時,自己也要多鉆研。多對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新,在思想上熏陶學(xué)生,在行動上鼓勵學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、思維能力、創(chuàng)新能力,落實(shí)新課標(biāo)對創(chuàng)新型人才的要求[5]。有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置很多,對儀器裝置進(jìn)行改進(jìn)后可以簡化實(shí)驗(yàn)步驟,提高實(shí)驗(yàn)效率;另外,實(shí)驗(yàn)儀器并非實(shí)驗(yàn)室中的不可,生活中的材料也可進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn),這樣也符合“化學(xué)從生活中來,到生活中去”的理念,把化學(xué)與現(xiàn)實(shí)生活相融合;在實(shí)際教學(xué)中從精進(jìn)方法的角度對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),可能學(xué)生對于某些原理的認(rèn)識會更加深刻。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)不僅增添了實(shí)驗(yàn)的趣味性,同時又增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果;既吸引學(xué)生的注意力,又可顯著提升教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。例如:將H型試管應(yīng)用于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn),改進(jìn)“探究分子運(yùn)動”、“氯氣制備及性質(zhì)檢驗(yàn)”兩則實(shí)驗(yàn)[6]。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示3、圖4所示,改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)不僅操作簡潔、現(xiàn)象明顯,而且在簡化裝置的同時節(jié)約了藥品,符合綠色化學(xué)這一理念。
3.3結(jié)合現(xiàn)代技術(shù),開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)
隨著信息化時代的到來,信息技術(shù)輔助教學(xué)越來越重要,國家對此也高度重視,出臺了諸多文件,如《教育信息化2.0行動計劃》、《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》等。因此在進(jìn)行教學(xué)活動時巧妙借助現(xiàn)代教育技術(shù)的力量,會有意想不到的效果出現(xiàn)。例如在實(shí)驗(yàn)之初,將一些實(shí)驗(yàn)安全教育、藥品取用原則、儀器使用規(guī)則等微課視頻通過MOOC、雨課堂、微信群、QQ群等網(wǎng)絡(luò)平臺,讓學(xué)生提前觀看以達(dá)到預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)安全教育的目的。對一些難進(jìn)行演示或者由于特殊情況不能做的實(shí)驗(yàn),可以利用化學(xué)虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行,既吸引了學(xué)生的注意力,又進(jìn)行了知識的傳授。比如:“一氧化碳還原氧化銅”這一典型實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)加熱稍有不慎便會炸裂試管,風(fēng)險極大,真實(shí)課堂中不宜進(jìn)行,但是可以利用現(xiàn)代技術(shù)(實(shí)驗(yàn)視頻、仿真實(shí)驗(yàn)等)進(jìn)行,學(xué)生在此過程中既學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,又規(guī)避了風(fēng)險,同時也彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)缺失所帶給學(xué)生的影響,“一氧化碳還原氧化銅”仿真裝置如圖5所示。課后可以成立學(xué)習(xí)興趣小組并建立相應(yīng)的群,分享資料,拓展學(xué)生的知識面,學(xué)生在群里可以發(fā)表意見或者提出問題,大家交流討論,教師答疑解惑,以達(dá)到互幫互助、共同學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步的效果。
3.4鼓勵學(xué)生實(shí)驗(yàn),創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2017年新課標(biāo)明確提出發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng),對學(xué)生的科學(xué)探究精神、創(chuàng)新意識、社會責(zé)任提出了更高的要求,這些要求需要潛移默化的對學(xué)生施加影響才能實(shí)現(xiàn)。所以在日常開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時,應(yīng)多鼓勵學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新,多提出自己的意見和建議,告誡學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的方法不是一成不變的,通往成功的道路有千萬條,也許你的改進(jìn)設(shè)計是最為簡便的。根據(jù)化學(xué)來源于生活這一理念,教學(xué)中可以適當(dāng)穿插課外實(shí)驗(yàn)。課外實(shí)踐活動能夠在“做和學(xué)”的探究中,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐動手能力[7]。例如在進(jìn)行“探究鐵腐蝕的條件”這一節(jié)內(nèi)容時,由于鐵發(fā)生腐蝕主要過程比較緩慢,在進(jìn)行正常教學(xué)內(nèi)容講解后,引導(dǎo)學(xué)生利用生活中的素材設(shè)計家庭實(shí)驗(yàn),課下完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,下節(jié)課展示自己的實(shí)踐成果。最后,借用著名化學(xué)家戴安邦教授評價化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一句名言:“化學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)施全面的科學(xué)思維和素質(zhì)教育的最好場所”[8]??偠灾?,創(chuàng)新能力是素質(zhì)教育的核心,科學(xué)實(shí)驗(yàn)更是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑,化學(xué)實(shí)驗(yàn)更是中學(xué)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中不可缺少的部分[9]。因而,必須重視化學(xué)實(shí)驗(yàn),找準(zhǔn)突破口,充分調(diào)動學(xué)生積極性,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識,實(shí)現(xiàn)真正的素質(zhì)教育。
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作者:王文靜 劉全喜 孫琳 李明雪 單位:河南大學(xué)