全国第十届实验教学创新研讨会论文集-让化学实验推动化学课堂有效教学

让化学实验推动化学课堂有效教学刘莉上海市虎林中学202231摘要化学实验是获取化学知识的重要手段，其学习过程是培养学生主动学习行为提高学习能力的良好载体。通过化学实验转变学生学习方式和教师教学行为达到激发学生学习兴趣，形成学生探究性学习方式，培养学生自主学习能力，从而有力地推动化学课堂有效教学，落实新课程“以学生发展为本”的思想。关键词有效教学化学实验新课程“有效教学”理念源于西方的教学科学化运动，其核心就是教学中的效能问题，“有效”是指学生在接受教师的教学后获得的提高，“教学”是指教师进行的促进学生学习的行为，都主要通过课堂教学完成。从新课程“以学生发展为本”的思想出发结合“有效教学”理念的化学课堂有效教学不仅要求学生学会化学知识，更要求学生通过学习过程培养创新意识和学会学习的能力，满足从学生终身学习和社会发展的需要。如何推动化学课堂有效教学？毋庸置疑，化学实验是一个很好的载体：它既是学生获取化学知识、进行知识创新的重要手段，又是学生进行科学探究促进科学思维、提高科学素养的主要方式，还是学生最喜欢的化学内容和学习方式，有利于激发学生学习兴趣，它对全面落实化学课程目标具有重要作用。但是通过调查发现，学生初学时对化学实验充满好奇和向往，随着教学延伸学生渐渐对化学实验失去兴趣，到后来部分学生发展成对实验的恐惧。究其原因：一是在传统教学中初中化学实验多是验证性质的实验，忽视学生主动探究的主体意识，接受式的学习方式使学生渐渐失去学习兴趣。二是教师在教学上以演示实验为主，剥夺了学生亲身体验、实践的过程，不利于培养学生在知识形成过程中质疑、探究能力和养成科学方法等方面的意义，严重影响学生的学习质量。三是个别教师甚至将化学实验异化为“纸上谈兵”式的实验题，“唯分数论”导致“背实验”的极端情况出现，这种做法使化学实验沦为知识灌输的附庸和点缀，学生产生厌烦情绪。二期课改初中化学新教材在化学实验方面有很多改进，不但增加了实验的比例，而且实验形式多样以探究性试验为主，这为化学实验教学提供了良好的素材。但是真正让化学实验推动课堂有效教学，还需要一线教师通过改变教与学的方式进行实践研究。一、关注学习基础，激发学生认知内驱力。建构主义认为：学习就是基于学生的问题和探索，学生原有的认知结构是构建新知识的基础。化学实验中最吸引学生的是明显的实验现象，但是这种注意力并不是学习兴趣，只是学生的“无意注意”，如果不能及时转化为学习需求很快就会消失，只有教师因势利导地将实验现象和学生的生活经验、知识积累、价值取向等设计成化学实验背景联系在一起形成“最近发展区”，激发学生对变化本质的探究的强烈动机，从而使化学学习的对象和任务从学生的间接需要变成直接需要，才能激发学生真正的学习兴趣，产生认知内驱力。1、生活背景“知识回归生活”是课堂教学的主旋律，化学知识源于生活，新课程已将化学知识生活化。教师根据教学内容选择合适的化学实验再结合有关生活经验，让枯燥的化学知识内容转化为生活内容引导学生的主动获取。例如，绪言课上的“魔术表演”。我将教学书上的演示实验设计成了两个魔术：“清水变牛奶（二氧化碳吹入石灰水）”，“一杯毒酒（把稀盐酸倒在水泥地上）”，作为第一节化学课的开始。果然“魔术表演”极大地吸引了学生注意，迫切想破解谜团，此时我说明这些现象都是由物质的变化引起的，自然激发学生对化学的浓厚兴趣为今后教学打下了良好的基础。2、文学背景将化学实验设计出一定的文学背景，文理结合不仅使学生产生新鲜感而且获得丰富的感性材料。例如，在学习分子性质和指示剂颜色变化时我为分子在不断运动实验设计了“春风一度红梅开（氨水使酚酞变红）”的意境，浪漫的诗句使指示剂颜色变化不再需要机械背诵；又如，在复习石蕊试剂在酸性、碱性溶液中变色时，我要求学生用石蕊溶液、氢氧化钠溶液和稀硫酸在宣纸上画一幅“雨落叶出红花开”，这种实验复习形式学生感到别开生面，积极思考设计方案，教学效果极好。3、人文背景从民族自豪感、历史轶闻、化学史等出发引出化学实验，例如，从林则徐虎门销烟为将收缴来的鸦片彻底销毁苦思冥想引出氧化钙溶于水放热的实验；又如，从侯氏制碱法诞生的时代背景引出化学反应等不仅仅是激发学习兴趣落实化学知识，更是进行情感态度和价值观、科学的态度等方面最好的载体。化学实验设计呈现背景，学生从已有的知识和经验中产生新的问题，有助于激发学生产生认知内驱力积极主动地透过现象去思考变化的本质，在探索解决问题的过程中进行有效学习。二、重视教学设计，鼓励学生探究创造1、问题式教学问题式教学是教师把教学内容设计成引导学生提出问题或者是制造需要解决的矛盾，引导学生围绕问题和矛盾积极思考、主动探究，通过知识再发现的过程和方法使学生学会学习，掌握知识。问题式教学的一般过程：提出问题→解决方案→归纳总结→反思质疑。通过化学实验可以将问题情景真实地展现在学生面前，让学生主动发现问题，积极思考解决方案然后再次通过实验自我验证，最后的反思质疑的效果更佳。例如：《制取氧气》中我首先用对比试验（木条在空气中/氧气中燃烧）引入，让学生认识氧气的助燃性，体验纯净的氧气对人类的重要性，引出制取氧气。然后演示氯酸钾在二氧化锰催化下加热制氧气的实验过程，请学生自主提问，即兴回答，讨论反思，陆续归纳出实验室氯酸钾制取氧气的顺序、注意事项、仪器选择等。但学生对二氧化锰的催化作用不甚理解，还质疑二氧化锰加热后是否会产生氧气？学生讨论分析后认为关键是加快反应速率并提出可以做对比实验证明，于是我和学生一起设计三组对比实验：eq\o\ac(○,1)氯酸钾加热eq\o\ac(○,2)二氧化锰加热eq\o\ac(○,3)氯酸钾和二氧化锰混合加热，实验结果有效地解决了前面的问题，但学生反思后又提出：eq\o\ac(○,1)中白色说明产物氯化钾是白的，eq\o\ac(○,2)说明二氧化锰加热不反应，结合eq\o\ac(○,3)的实验结果是否可以推论反应后试管内黑色残留物是氯化钾和二氧化锰？而且二氧化锰质量是否应该不变？…问题式教学通过知识问题化的处理，将知识传授的过程转化为一个个环环相扣的问题，一个问题的解决同时生成另一个新问题，使学生的思维不断受到激发处于活跃状态，化学实验让他们进一步体验、参与、感悟学习过程，教师站在学生背后调控课堂，使课堂松而不散有效教学。2、支架式教学“支架式教学”应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架，学习应该充分调动学生原有的学习基础形成新知识生长的支架，通过旧知识的迁移达到新知识的构建。以通过化学实验学习知识为例，可以将探究实验和验证试验相结合。例如：在《酸的性质》一课中，（1）设计生活背景铁生锈了该如何除锈？引出工业上一般用酸洗。（2）探究实验：将带锈铁钉放入足量盐酸中。（3）观察现象探究反应的生产物是什么？说明盐酸有哪种化学性质。（4）思考氧化铜和盐酸能反应吗？（5）实验验证。（6）盐酸换稀硫酸反应还能进行吗？（7）实验验证（8）归纳酸的性质。3、实验“意外”教学“意外教学”充分尊重学生的主体地位，爱护他们的好奇心和自尊心，鼓励学生积极思考、主动思维，培养了学生严谨的科学态度，发现问题的能力，而以学生为中心的课堂也必然是有效的。例如：完成演示实验“CO2和NaOH溶液反应”后，进一步思考能否根据实验原理用更简单的装置验证？我原本打算在塑料瓶中进行实验，让学生观察到塑料瓶“内凹变瘪”的现象，没想到，一个学生竟然拿出铝制的易拉罐。虽然和我的预计不同，但我就因势利导用铝罐进行实验，果然反应一段时间后易拉罐先“内凹变瘪”，学生都觉得理所当然；但是接着“瘪了的罐重新鼓起来”学生大吃一惊，这打破了学生原有的思维定势，情绪一下激动起来，为什么呢？当即学生分析物质发生变化时，只从加入的物质来考虑，“瘪了的罐重新鼓起来”一定是生成气体，进一步考虑到容器“铝”与氢氧化钠溶液或CO2也会可能发生反应？于是我就将问题作为拓展内容，让有兴趣的同学回家自己查阅资料，事后发现竟然一半以上同学通过各种途径学习了铝的性质。事后，学生们归纳出实验心得：反应的容器不能和反应物反应，以免产生干扰实验，实验现象不能想当然，一定要仔细观察。三、转变学习方式，培养学生学习能力。新的化学课程发挥学科优势，将科学探究作为课程改革的突破口，科学探究是一种重要的学习方式，对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。学生在进行科学探究活动中，可以从化学实验引出问题，也可以通过化学实验验证假设，还可以根据化学实验得出结论…这需要学生转变学习方式，具有多种学习能力。1、形成学生的观察能力化学研究的对象是物质，物质的变化是复杂多样的，这要求学生有良好的观察能力才能获得全面和正确的感性认识，为后面的分析、综合、结论提供正确的素材。培养学生良好的观察能力：首先观察的目的性要明确。例如镁带在空气中燃烧，学生被那耀眼白光吸引，兴高采烈地“看热闹”，过后一无所知。其次观察的过程要全面（可以分反应前、反应中和反应后）。例如学生在收集氧气时，只注意到向上排空气法时，瓶口要向上，往往忽视导管应伸至接近集气瓶底部，又如铁丝在氧气中燃烧的实验，学生一看到“火星四射”的现象就兴奋不已，全然忽视了观察反应前反应后生成的黑色固体。最后观察的表述要正确。例如学生表述实验现象时往往把现象和结论混为一谈，锌粒中加入盐酸时的现象，往往回答是“生成氢气”而不能准确描述为“锌粒表面产生小气泡，有气泡逸出，放热”。观察能力越得到提高，就越能发现和提出问题，为接下来的思考和探究提供更多第一手素材，促进学生自主学习。2、提高学生的合作能力随着化学探究性实验比例的上升，小组合作学习显得愈来愈重要，这是因为在合作探究过程中组员互相配合、共同提高，各小组间信息共享、辩论交流，既节约实验时间（同问题下可能会有不同实验方案，可分组完成），学生又可以得到更多收获，是一种高效的学习方式。例如，在《制取二氧化碳》一课中，学生在实验室制取氧气的思路和方法指导下，全班分组讨论实验室制取二氧化碳的制取装置，方案经过筛选后，同学们选择不同的实验装置分组实验，结果实验过程中出现种种问题：（1）选大理石的和稀硫酸的学生组没有收到二氧化碳，他们开始时还有气泡产生但是很快就没有了，他们以为硫酸不足就再加但是还是不反应。（2）用长颈漏斗添加稀盐酸的实验组也没有收到二氧化碳，他们看到锥形瓶中产生大量气泡，但是集气瓶口的木条就是不熄灭后来他们急了将点燃的木条伸进去也没灭，再将导管伸入石灰水才发现根本没有气泡出来。（3）用碳酸钙粉末和稀盐酸的实验组发现产生大量泡沫，结果泡沫从长颈漏斗和导管口涌出，最后集气瓶中留有很多液体。不同的实验结果激发了学生的探究欲望，学生们通过和成功的实验组比较、反思、讨论和教师指点解决了以上问题。学生体验到合作学习对扩大思维广度，提高学习效率有很大帮助，获得良好的教学效果。3、培养学生的反思能力在教学中发现学生往往是重复犯错，这与学生的反思意识不强分不开。养成良好的反思习惯就对能对学习过程和结果中产生的问题中进行第二次精加工，加深理解降低错误的重复性，提高学习的效果。在化学实验探究过程中，学生有较大的独立性，培养学生反思意识有助于养成实事求是科学严谨的学习态度和习惯，有意识地引导学生对反思实验过程中的各种现象、结果，有利用培养学生科学思维能力。例如，“测定空气中氧气含量”探究实验：用一个大碗盛半碗水，取一小段蜡烛固定在小木块上，使之浮于水面，用一个玻璃杯，按容积分成五等分，标上刻度，点燃蜡烛后，立即将杯子倒扣在蜡烛上，杯沿刚刚没入水面封闭，在蜡烛逐渐熄灭并冷却后，可观察到水进入杯内，但明显达不到1/5，和书本知识的差异使学生产生疑问，反思实验结果误差的多种原因，学生可以深刻理解实验原理帮助学生学会思考。教师在课堂教学中对适合的教学内容尽量设计运用实验解决