二期课改下初中化学开放性实验教学的实践研究

1、二期课改下初中化学开放性实验教学的实践研究 摘要 本文主要从初中科学课程、校本课程、化学课程的教学融合与衔接出发，尝试跨空间的化学开放性实验教学研究，关注有效教学，提升学生的自主学习能力。关键词 初中化学 实验教学 开放性 课堂实践 课外延伸 有效教学学生学习新知识、解决新问题的过程应该是一个主动探索、实践的过程，可以在一个动态的开放的不断发展变化的过程中进行。二期课改下的化学教学，应努力营造开放的实验教学情境，为学生敞开实验探索的起点和过程，发挥实验教学的最大功效，以教学方法的多样化和组织形式的多样化，力求以开放的实验教学方式去引领学生自主地学习、合作地学习，启发引导学生学习科学知识的探究意

2、识，逐步培养学生的创新思维，尝试更好地培养学生的科学素养。建构主义认为：教师在教学中要设计一些开放性的学习主题以支撑学生积极的学习活动，帮助学生成为学习活动的主体；设计真实、开放的学习环境与问题情景，诱导驱动并支撑学生的探索、思考与问题解决活动；提供机会支持学生对学习内容和过程进行反思。初中化学实验完全可以在开放的学科世界中启迪学生运用科学、物理等学科知识去设计比已有化学家发明发现的更为简洁科学的实验装置，去探究一切未知的而令学生倍感兴趣的问题现象，去尝试体验化学家走过的化学之路，从中得到创新思维的不断提升。1.化学开放性实验教学的界定1.1开放教学开放教学主要指以师生共同营造开放的学科世界为

3、途径、以学生获得主动发展为目的的教学活动形态。开放教学中的学科世界，既包括学生之外的广阔世界（如现实生活世界、网络虚拟世界），也包括学生内在的、具有无限可能性的精神世界。新课程强调探究新知识的经历和获得新知识的体验。初中化学新教材所呈现的学科世界正是能够敞开许多可能性，并由此可以容纳学生参与建构的开放世界。因此，新教材活动栏目编排的开放性决定了学生攫取信息与开展实验教学的开放性，它提倡探究性、体验性学习方式，不仅重知识结果的表述，更注重科学过程的呈现。教师在这种理念的驱动下，要转变教学观念，开动脑筋，创造性地运用教材。1.2化学开放性实验教学化学教学中开放性实验教学的实践，就是要营造开放的学科

4、世界，改变教师与学生视化学教材为唯一，改变学生视教师为知识、智慧的唯一源泉，视学校、课堂是唯一的学习场所的封闭式的学习；通过对教材的增减和重组，开展丰富多彩的课内、课外化学活动和社会实践活动，打破传统的课堂教学的时空限制，拓宽化学教学的领域，倡导学生在广泛的教育资源背景下进行自主学习、合作学习，使学生掌握学科的基础知识、基本技能和学习方法，以形成学生良好的思维品质，促使学生的创新潜能得到发展。2.开放性实验教学的特征2.1化学实验教学内容的开放初中化学教学，时空上涉及六、七年级的综合课程科学、九年级的学科课程化学、以及八年级的校本课程，改变了以往只将化学课程纳入九年级学习的编排。二期课改下，科

5、学课程的综合性与探究性思想，潜移默化中引导了学生综合应用各学科知识的能力与养成主动学习的习惯。内容上上教版九年级化学（试验本）在编排上没有了条条框框，在原有教材的基础上增加了许多新栏目，注意了与六、七年级科学学科的知识链接，知识的呈现与原教材相比，具有相当的开放性、社会性与生活化。2.1.1尝试低年级科学教学，了解九年级化学与其相链接的内容低年级（主要是六、七年级）学生从科学学科知识的第一课中，首先了解到的是科学探究的要素、基本仪器的辨认等；除此之外，九年级化学的许多知识在科学中都有涉及，如：粒子的特征、能与能源、水与人类、空气与生命、人体与健康、身边的溶液、地球矿物与材料等。在低年级科学教学

6、过程中，发现科学教学中涉及到有关化学知识的面非常广泛，为化学教学及化学实验教学奠定了一定基础。2.1.2熟悉九年级化学新教材，把握化学实验教学二期课改下，上教版九年级化学（试验本）在原有教材的基础上增加了许多新栏目，如：化学信息台、科学史话、拓展视野、动手做实验、探究与讨论、家庭实验等等。新教材的编排是一次教学理念的重大改革，与老教材相比，新教材不再将化学教学内容局限在课本内，这符合时代发展的需要。从探究物质变化的现象与规律，到设计实验所需装置等，编者在安排上给学生增添了许多悬念及思考的空间，这为创设开放的教学与实验情境，大胆开展学生实验提供了诸多有利条件。在开展化学开放性实验教学的实践过程中

7、，我们挖掘了教材的开放性因素，重组教学的内容，将重点放在创设问题情境，唤起学生情感的共鸣，设计简单实验方案，有效的运用于课堂教学中，让学生真正成为学习的主人。并将课内实验教学活动适当向课外延伸，引向科技、社会、生活，满足学生的情感需要。从而拓宽实验教学的内容，变单一为丰富，切实提高化学教学效率。2.2化学实验教学形式的开放化学开放性实验教学更突出学生学习的自主性、能动性和创造性，其表现之一为学生实验。一期教材中的学生实验，绝大部分是演示实验的简单重复。有模仿、无思维；或者有集中思维、无发散思维。二期课改教材用“动手做实验”“探究与讨论”等栏目来取代演示实验，其目的在于从学生动手动脑的实践中让学

8、生亲自体验实验过程、获得实验结论等。但这种教学形式从根本上没有充分发挥实验的最大功效。2.2.1演示实验演示实验是一个向学生摆事实，讲道理的过程。教学中应该多角度剖析知识点，关注演示实验过程，在充分调动学生思维的同时，让学生在理解的基础上做到稳固掌握科学知识。如：为什么学？关注学生已有知识经验，创设情境引入，激发学生学习兴趣与学习动机。怎么学？不是仅仅局限在进行一个实验，观察一个实验现象，获得一个实验结论。我们应该在此基础上结合一种方法的探讨或传递或感受，使学生经历对一个问题的探究过程：分析问题、提出假设（是大胆推理的产物，有理可循，而不是盲目猜测）、实验验证（可引入对比实验法、控制变量法）等

9、，使学生耳目一新，各个感官都能有所刺激或振撼。学什么？是落实到知识获得、方法习得与思维拓展上。借助化学知识，我们可以教给学生更多：知识、方法、能力、素养。2.2.2学生实验学生实验可以拓展为演示实验基础上的实验设计。演示实验成为实验原理的暗示，实验设计不再以教师为中心，实验设计结果不再是单一的，学生可以在教师的启发引导下，设计相同原理、不同方法的实验装置；或者是不同原理、不同的实验装置等。逐步引导学生养成自主的参与意识，在学生主动参与中拓展发展空间，引导学生自我挖掘创造潜能，自我开发创造能力。教师要做到认真备课，充分预见：有多少种可能的实验装置以及与之相匹配的实验原理，学生可能出现的思维失误，

10、利用怎样的仪器或方法予以引导等等。2.3化学实验教学手段的开放在提倡创新教育的今天，教师可以采用多种教学手段，注入时代的新鲜元素。利用网络信息，实现资源的优化组合，促使学生快捷地接受各种科学信息。利用“拼图实验”，通过不同的组织形式，便捷迅速地综合复习阶段实验过程。利用电教手段，优化实验教学过程。如：利用多媒体动态模拟原子的结构、模拟中和反应、水的电解实验，拉瓦锡探氧实验再现等。这样的模拟更形象、直观与生动，使学生容易了解化学反应的微观变化过程，加深对化学原理的理解。多媒体技术具有能将教学中涉及到的事物、现象，过程全部再现于课堂，教学过程更生动，教学环节更优化，增大课堂容量的同时，还能提高课堂

11、效率。2.4化学实验教学结果的开放“用铁丝来探究空气中氧气的体积含量：将一小团铁丝置于试管内，并将该试管倒扣于盛有水的烧杯中，一周后，你观察到的现象是什么。”课题组曾用这道习题让不同学校不同班级不同学习水平的学生尝试解答，绝大多数学生的答案是一致的：试管中液面上升了约五分之一。翻开参考答案，答案也是如此，并且还作了详细的解释。温伯格说：“不要安于书本上给你的答案，而要去尝试发现有什么与书本不同的东西，这种素质可能比智力更重要。”在给学生亲自实验的一周后，学生观察到的真实现象是：试管中液面上升非但很不明显，且烧杯中的液面降低了。在惊讶之余，在短暂的怀疑烧杯中的水被打翻过后，学生才想到水在常温下蒸

12、发的事实。唯化学书是从的乖学生们多了一次将所学物理知识融入化学实验进行分析的机会，通过实践对理论的化学实验有了崭新的认识。可见，尊重实验事实，变实验教学结果的封闭性为开放性，才能发展教师和学生的聪明才智，才能解放学生的创造性思维，避免死记硬背，培养创新人才。化学开放性实验教学要求教师和学生不再拘泥于教学结果的唯一答案，在充分尊重实验事实的基础上，注意教学结果的多样性，真正使化学教学留有空间，面向社会生活的方方面面，面向爱动手爱动脑的中学生，而不用重复的机械的习题训练去消磨学生的宝贵时光。2.5学生评价体系的开放评价，主要指对人或事物价值的衡量与评定。打破传统的教学评价，注意在评价标准上，考察学

13、生参与化学学科世界形成过程的程度；在评价主体上，兼顾教师评价、学生自我评价和学生之间的相互评价；在评价程序上，让学生参与对学习活动过程的反思；并将复杂的评价技术融合于具体的教学行为中。通过完善对学生的评价机制，激励学生主动建构化学知识，养成自主学习意识。对学生的评价，可以是教师对学生的评价，也可以是小组内学生间相互的评价。一切有效的学习活动都是建立在良好的情绪和愉快的心境基础上的。故教师对学生的评价应带有鼓励性，以情感为纽带，创设一个宽松民主的教育氛围，构建和谐融洽和相互尊重的师生关系，让他们多感受成功的喜悦，树立学习的信心。而学生相互评价往往比教师对学生评价更容易使学生接受。一般情况下我们通

14、常依据期中、期末的考试成绩对学生的学习效果进行评价。这显然不利于学生参与化学实验教学的全过程，也无法充分调动学生自主学习的积极性。因此，学习效果的评价应当体现于整个教学的过程中，如课堂中学生敢于质疑吗？回答问题的正确率或创造性怎样？实验设计有改进或创新吗，参加课外实验活动（如：家庭实验）的热情怎样？化学教学中经常对学生进行阶段性的综合评价，以激励学生进一步努力，提高学生学习的热情，积极投入到动手实验的行列中去。2.6学生思维的开放化学开放性实验教学的最终目标是力图通过各种形式引导学生开放思维，从而实现创造型人才的培养。学生思维的开放，就是要充分调动学生思维的积极性，尽量让学生通过分析、综合、比

15、较、概括、判断、推理、抽象等思维活动而获取知识形成能力。因此，教学中我们要激发学习的兴趣，注重对学生学习方法的指导，变机械的重复训练为开放思维的训练，鼓励学生创造性地理解、创造性地思维，创造性地表现，培养良好的习惯和品质。2.6.1引导思维发展发散思维是创造思维的重要成分，是对同一个问题探求不同解答方法的思维过程和思维方法。如：化学实验教学中，可开展设计不同实验方案、设计不同实验装置的实验活动。冲破“思维定势”的束缚，促进学生创新思维能力的发展。2.6.2鼓励想象，教会学生理性推理爱因斯坦说过“想象比知识更为重要。”只有丰富的想象力，才能创造奇迹。有意识地引导学生善于联想。采用新旧知识类比联想

16、，通过观察现象，直观联想等。如：教师在引入二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应的问题时，可设置二氧化碳与澄清石灰水反应的对比实验，根据现象的异同，做出直观分析与推理。鼓励学生敢于质疑，善于提出假设，发挥其丰富的想象力。如：在探讨二氧化碳气体能和氢氧化钠溶液中的氢氧化钠发生反应的时候，也可以引导学生质疑会不会是二氧化碳气体和氢氧化钠溶液中的水发生了反应呢？最后让学生根据具体物质的反应设计实验以获取正确的结论。3.化学开放性实验教学的开放层次化学实验教学中增加一些开放性的创新实验环节，有利于提高学生的基本操作技能，也有利于提高学生的动手和动脑及思维的创新能力。围绕教学目的，创设一定的开放情境，让学生在实

17、验世界认真思考，丰富想象，充分发挥他们的灵活性和独创性。放手让学生去做，使学生在动手中发现实验规律，升华学生的思维及方法，这应该是发挥实验功效的最有效途径。实验活动主要有拓展型实验和探究型实验两种，而实验的开放性程度应依据不同学习阶段、不同特点的学生情况来决定。如：实验活动的开放是有一定层次的，可以依据研究的问题、使用的器材、研究过程及答案是由老师提供还是学生自己决定来界定的。结合六、七年级科学学科教学、八年级校本课程的实施与九年级化学学科教学，通过具体的实践实施方式，将拓展型实验教学（主要涉及实验设计类的），分成信息给予、信息设计、设计与开放式设计。根据hegarty-hazel与tamir

18、等人的分类，探究式实验教学的实施方式可依其开放程度分成零探究（即传统的验证性实验）、引导式探究和开放式探究。根据不同阶段学生的年龄特点与知识特点，给与不同层次的开放程度。表1 拓展型实验的开放层次层次问题实验器材方案名称适合学生低高0给予给予给予信息给予六、七年级1给予给予开放信息设计八年级、九年级初始 2、给予开放开放设计九年级3开放开放开放开放式设计九年级学优生表2 探究型实验的开放层次层次问题实验器材步骤答案名称适合学生低高0给予给予给予给予验证式六、七年级1给予给予给予开放引导探究七、八年级2给予给予开放开放开放式引导探究九年级初始3给予开放开放开放开放式引导探究九年级4开放开放开放开

19、放开放式探究九年级学优生4.化学开放性实验教学的组织形式4.1切实开展九年级课堂实验教学，发挥化学实验功效4.1.1借助九年级“实验探究课”，切实开展化学开放性实验教学无论时代怎么变迁，化学教材怎么改革，我们始终不能松懈的是实实在在的化学课堂实验教学。在初三常规化学教学之余，我校增设了每周一节的实验探究课。我们视不同班级学生情况开展不同形式的实验教学课。比如：在知识与技能方面较强化基础型的班级，相对来说较偏重于一些验证性实验、简单实验现象的观察、如何操作等；而学习优秀的学生，我们在提高其学业成绩的同时，更注重培养他们善于发现问题、用已有知识分析问题、通过设计实验方案解决问题、又在实验中发现新问

20、题或得到新的灵感，在逐步探究的过程中培养其与人互助合作的意识。学生在动手实验的过程中，能真正意义上的动手动脑，学会质疑、学会预测、学会设计、学会反思、学会验证，在动手实验中真正获得科学过程的全部体验，感受化学的魅力，在兴趣中吸引学生学习化学。4.1.2重组教材知识，重视实验栏目，开设“探究与讨论”活动课二期课改新教材上海教育出版社九年级化学（试验本）中动手做实验、探究与讨论活动的呈现方式是相当开放的，它强化探究性实验的教学功能。为了让这些实验栏目真正发挥其教学功能，让学生在做实验中学会探究，教师除了要熟悉教材知识的来龙去脉，还要学会把握知识的适当延伸和扩展，甚至是对教材内容或编排进行恰当的处理

21、，以新的方式对学生形成的化学知识及时进行结构化与梳理，不断提升自身的探究能力。在有限的课堂时间内将实验探究活动有效落实，在实验活动中启迪学生的科学思维，让学生在活动中逐渐学会探究，逐渐养成勤于动手、善于思考的习惯。在课题研究的过程中，自制了许多行之有效的实验装置和开发了诸多实验方案，陆续开发了“测定空气中氧气的体积分数”、“推测大理石的煅烧产物”、“二氧化碳气体发生装置的设计”、“铁钉生锈条件探究”、“水的化学性质之化合反应”等实验专题方案，应用于常规教学活动中。4.1.3九年级化学复习教学中专题性开放式实验的开发九年级化学复习阶段的学习常常以试卷分析，习题讲评的形式呈现，学生在反复的机械训练

22、中容易因枯燥而产生疲劳感。如何坚持将二期课改理念、开放性实验教学的理念贯穿在九年级化学教学的始与末，结合科技、生活实例，让学生在复习中不断探索，在复习中不断获得新知识。多给予学生回忆、思考、讨论，以及实践的机会，充分体现“教师为主导，学生为主体”的教学方法。保持探究学习的力度，培养学生善于发现问题，分析解决问题的能力。把培养学生的学习方法和提高学生的学习能力视为主要教学目标，切实提高九年级化学最后阶段的教学效果。在课题研究的实践中发现，将学生已有的相关化学知识通过一条主线贯穿起来，适当借助其它学科的知识，采用开放式引导探究的方法，指导、帮助学生参与实验方案的设计是较为行之有效的。如：在学生实践

23、中开设了“一定体积的难溶性气体（氧气）的收集方法探讨”、应用“拼图实验”开设了利用氧化铜制备金属铜的方案设计、结合“拼图实验”+“学生分组实践”开设了证明二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应的实验专题课。开拓了学生复习思维，提高了复习的效率，学生经历了一次次学习方法上的升华。4.2开设八年级化学拓展型、探究型课程，提供学生实验平台在八年级开设化学拓探课，其实是将科学中所学过的化学知识进行及时有效的应用。因为学生在六年级、七年级学习的科学学科知识在八年级进行了分支，教材中生物部分的内容以生命科学得到延续；物理部分的内容在八年级物理中得到及时的更新与专题深入研究；惟有化学部分的内容在八年级是空缺，没有得

24、到及时应用与延续。在近几年的化学教学中发现学生对科学中学习过的化学知识的遗忘率在九年级时接近90%，九年级化学教学相当于从零开始。如何将低年级的科学知识与初三化学做到有效衔接？在开放性实验教学理念指导下，我们尝试了在八年级开设以拓展知识面，以探究为主的实验型校本课程。首先，从科学与化学相链接的内容来看，九年级化学中涉及的基础知识在低年级科学中都有呈现。低年级学生（特别是八年级学生）已经具备了相当的化学知识，为开设化学拓展探究课提供了一定的知识基础。其次，二期课改背景下，化学教学中还隐藏了许多能够提升学生实验设计与实验思维的实验内容。由于九年级学生学习任务繁重，要应对的功课较多，很多实验没能在一

25、年的时间内得到充分的开发与提炼，在八年级开展一些兴趣型的实验探究课，对培养学生学习化学的兴趣，锻炼实验动手能力有一定帮助。另外，八年级学生学习时间相对宽裕些，设有自主研修课。利用在八年级开设拓探课的契机，一方面充分锻炼学生自主学习能力；另一方面，增加学生动手做实验的机会，弥补学生在九年级动手做实验相对较少的遗憾，让学生真正在做中学习化学。4.3开展丰富多彩的课外活动，关注学生的思维深入4.3.1开放专用教室，学生在课余时间走进实验室在科学实验室逐渐开放完善的过程中，我校尝试了开放实验专用教室，改变以往教师设定实验内容，固定时间统一完成实验的做法。时间上，专用教室实行在周一至周五的中午和自主研习

26、课对学生开放，学生通过设计实验方案，预约实验时间，和教师一起开展具体实验；内容上，实验室尝试开设了基础性化学、设计性化学和探究性化学三个实验专区，这些实验有些是纯化学学科的，也有联系物理学科或者生物学科的。形式上，教师每周推荐一至两个实验，学生根据自己实际出发，从教师给出的实验中自由选择，也可以根据不同的兴趣自主设计实验方案，与教师共同讨论完善后完成实验。如：随着氧气化学性质的学习，学生不断要求尝试用其它可燃性物质来探究氧气在空气中的体积含量，利用铁钉生锈耗氧的原理进行实验（产物是固体）；同时质疑气体产物如果能被某种液体吸收是否可以进行探究？如蜡烛燃烧生成二氧化碳气体、硫燃烧生成二氧化硫气体等

27、等。并学着利用生活用品设计实验装置，将实验装置尽可能简单化。学生在课外时间走进实验室机会的创设，充分锻炼了学生的自主学习能力。他们不仅能在积极思维的状态下学习，更学会了主动将化学知识前后联系，学会了自己开发设计实验，真正化被动学习为主动学习。如在后续学习中，随着学生对酸碱溶液知识的认识，他们又将上述实验做了进一步改进，即将上述药品中的水改成了氢氧化钠溶液，实验效果果然更好。丰富学生课外活动的同时，学生动手动脑的实验能力得到锻炼，物理、化学、科学三门学科的实验得到综合应用，并且基本落实实验室开放的机制。4.3.2借助学校开放日活动时间，向低年级学生展示兴趣型化学实验化学开放性实验教学是一项长期的

28、化学教学工作，学生的自主学习能力，动手实验能力不是在一朝一夕中达成的。我们在教学中需要潜移默化的去影响学生的思想与行动，这就需要我们教师有长远计划，把各项与化学实验教学的相关工作预先点点滴滴地做起来。因此，我们首先将低年级学生作为培养对象。借助校开放日活动时间，动员科学组全体教师，共同研究开发实验，最后按照低年级学生的特点，将实验定位在趣味型实验，开展了一系列学生兴趣十足的实验，如：神奇的瓶子、红色喷泉、晴雨花、吹气变色、自制指示剂等。低年级学生在参与整个活动的过程中，兴致盎然。4.3.3围绕教材内容，利用寒暑假时间，开展家庭实验考虑到学生学业负担较重，尤其是九年级学生，因此将家庭实验安排在寒

29、暑假，以便于学生能有更多空间独立思考，切实保证实验质量。学生按照教师推荐的家庭实验，挑选一至两个，独立或合作完成，以培养学生在实验中自己发现问题，自己解决问题的能力，提高学生的综合学习素养。如：鼓励学生利用寒假时间仔细探究用蜡烛测定空气中氧气的体积含量，以及探究保证实验成功的诸因素等。以培养学生的实践和创新能力为目标，开发家庭小实验，鼓励学生利用身边器材或物品进行化学实验，推陈出新，让学生在观察生活现象之余能试着设计一些有创意的实验，挑选并应用到教学中，如：空气中氧气体积分数测定的简易装置就来自于学生家庭实验的灵感。5.化学开放性实验教学中教师实验素养的提高在不断推进化学开放性实验教学的进程中，我校实验教学得到了学校与区化学教研组的进一步关注。课题组以及我校备课组教师开发了诸多化学实验方案，并在区教研活动中作为专题向区化学教师进行展示。改进的实验有：焰色反应、红磷白磷着火点比较的环保装置、二氧化碳气体与氢氧化钠溶液反应的装置改进、测定空气中氧气体积含量的装置改进等；开发的实验方案有：二氧化碳气体性质实验、推测大理石的煅烧产物、测定空气中氧气的体积分数等。教师在教学中逐步养成了积极动手动脑，注意在平时的教学中收集点滴灵感，