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文档简介
【摘
要】化学实验是承载学生科学探究意识的重要环节,也是培养学生化学创新思维,增强学生问题解决能力的必要途径。学习化学知识,从化学实验设计上要发挥其“素养为本”的作用,改进和创新化学实验,从源头上优化实验目标,关注学生实验探究和学科素养生成,让化学实验更好地服务于教学。【关键词】高中化学;实验课程;教法创新根据高中化学课标要求,要注重真实情境的创设,突出学生问题解决思维和动手实践能力。从学科育人目标上,实验课程是化学学科素养发展的重要载体,通过化学实验,指导学生参与化学探究,认识物质和变化,培养学生的化学科学思维。化学实验旨在发展学生的科学探究和创新意识,提高学生的学科核心素养。但长期以来,化学实验教学囿于现有条件,存在一些问题。教育家朱正元倡导“瓶瓶罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”。学生通过参与实验体验,在实验中观察实验现象,体认科学知识,从动手探究中增长科学品质。教师要明晰实验课程设计“育人”功能,立足化学学科特点,改进实验教学方案,促进学生科学探究、创新思维的全面发展。一、梳理化學实验教学中的常见误区化学实验要突出对化学学科教学的服务功能。但在化学实验设计与教学中,还存在一些误区:①突出生活化,削弱学科特质。在化学设计中,一些教师为了便于学生体认化学概念,以生活化实验来指导学生,反而忽视化学学科严谨、规范的学科特质。②追求微型化,干扰实验现象观察。一些教师在实验设计中,将微型化作为变革的评价指标,导致实验过程简要,实验现象不明显,或者降低学生对实验现象的准确辨析。比如,在“二氧化硫”气体制备与性质检验实验中,利用注射器来替代实验主体装置。操作方法如下:先将亚硫酸钠胶囊置于注射器中,放在四槽药片板上,再利用注射器,汲取浓硫酸,连接注射器与导管。整个实验可以形成相对密闭的实验环境,提高了实验的安全性、环保性。但对于实验现象的观察,由于实验过程需要提前做好试剂的放置,不太适合学生操作。单纯由教师进行实验演示,整个制备过程、对二氧化硫性质的检验又集中于注射器有限的空间。实验现象不明显,反而削弱了实验教学功能。③强调一体化实验,弱化实验功能。在实验设计中,一些教师过于追求一体化实验。④倾向实验现象显性化,偏离实验目标。一些教师在改进实验方法时,以放大实验现象为目标,反而破坏实验原型,偏离了实验固有的教学价值。⑤追求数字化实验,忽视学生动手操作实践。现在很多化学实验都可以通过数字化方式来直观地呈现出来。学生在虚拟环境下可以看到动态的实验过程,但这种模拟实验方式削弱了学生的动手参与和操作技能,虽然提高了实验学习的便捷性,但却剥夺了学生的动手体验。一些学校盲目推崇微课、动画、仿真实验,看似节省了时间,增强了化学实验的趣味性,但却不能很好地兼顾学生的动手操作能力。因此,教师要转变化学实验教学观,抓住化学实验动手探究契机,让学生从实验体验中增强勤于实验的信心,获得严谨、务实、专注的科学态度,发展学生必备的实验技能。二、学科素养导向下化学实验的创新设计路径化学学科核心素养作为实验课程改革的指导思想,教师要立足实验原型,带领学生参与实验过程,从实验方法、实验操作中,发现问题,让学生从实验创新中获得学科思维和创新品质。(一)基于教材实验目标,强调实验教育功能教师要从化学实验创新设计中查找和聚焦“问题”。如实验中是否存在缺陷,针对一些化学实验,其现象不明显,或者实验器材、实验装置不够环保,在实验检验环节未能产生理想的实验产物。以此来优化实验,具有可行性。同时,对实验进行创新设计,要指向学生的“科学探究”“科学思维”“创新意识”“必备技能”等素养目标。学生在实验探究中,要有所发现,要参与问题探究,要提出解决问题的方法和思路。比如,在探究“氨催化氧化的产物,为何是而非是”时,回顾本节教学重点,主要介绍氮的化合物。从实验现象中分析与之间有何差异?两者的性质有何特点?教师要指导学生,从实验观察、实验情境中,迁移所学知识,培养学生的科学探究精神和优秀品质。另外,化学实验设计创新要突出课外特色。结合实验目标,可以围绕实验主题,融入拓展性实验活动。例如,在“研究有机化合物的一般步骤”时,我们可以创设“玫瑰花中提取精油”的实验情境,指导学生参与分离、提纯活动,让学生运用定性分析、定量分析,就实验中有机化合物的实验步骤进行归纳,增强学生实验动手设计能力。(二)聚焦化学学科素养,发展问题解决能力在开展化学实验的过程中,学生通过实验认识化学知识点,从实验探究中获得学科素养。一些教师引入生活化理念,通过生活化实验设计,激发学生参与实验的主动性。这种实验设计方法是好的,但不能忽视学科特质,更要让学生能够在实验过程中正确、规范、科学地操作器材。比如,对于灭火器的设计,通过学生自己动手,借助碳酸氢钠和硫酸铝之间产生反应,让学生深刻理解“双水解”反应的特点。在实验设计中,教师要指导学生从生活中寻找材料,通过对试剂投加量的调整,培养学生的发散思维。在学习硫酸、硝酸工业制法时,我们可以组织学生利用课下时间,去采集污水,设计污水处理和净化实验,让学生从实验中透彻领悟工业生产的原理,掌握污水净化的流程和一般方法,从中增强学生的社会责任意识。但对化学实验的生活化创新设计不能盲目,要加强实验目标、实验流程、实验仪器操作的规范性,培养学生专业、认真、严谨、科学的学科精神。(三)挖掘化学实验价值,强化实验教学功能立足化学学科,开展化学实验教学。教师要抓住实验目标,促进学生发展学科素养。化学实验对学生科学精神的培养意义重大。但在实践中,一些教师非常重视化学实验微型化。针对化学实验微型化问题需要注意的是,微型化作为实验方案的改进思路,要确立化学实验的教学功能,不能干扰实验目标的达成。在微型化创新中,要精心构思,合理设置实验。比如,乙酸乙酯的制备实验,有教师采用医疗真空采血管、采血针,来构架实验装置,并通过水浴加热方式,完成酯化反应。由于真空采血管所连接的实验装置具有密闭性,使得乙酸乙酯的溜出温度下降,反应过程中,反应物、产物挥发不足,实验现象不明显。由此可见,微型化改进实验方案并非完全恰当。一些教师讲究微型化实验,旨在倡导绿色实验,或者为了方便学生操作实验。但这样做,对实验装置及实验方案,要注重问题的解决。在一些微型化实验中,反而增加了实验材料,对实验器具还要做到科学、规范回收。同时,实验微型化,要真正让学生从实验中验证实验结论。化学实验要发挥其教育功能,帮助学生从实验中加深对实验原理的理解。因此,教师在实验设计中,对于实验条件、实验环境的搭建,要科学、规范,助力学生从实验材料、实验器具、实验装置的搭建、实验原理的分析与验证中,提高实验教学价值。(四)注重实验整体性设计,激活学生科学思维在高中化学实验中,强调实验创新,要坚持实验设计的整体性、科学性、规范性、有效性原则。一些教师所采用的“一体化”设计方案,让实验过程安全、简约。例如,加热碳酸氢铵实验,有教师采用密闭系统进行加热反应,利用湿润红色石蕊试纸、变色硅胶、澄清石灰水对尾气进行检验。整个实验过程将反应装置和产物检验整合在一起,避免了原实验采用敞口反应的缺陷,更有利于学生对实验现象、实验原理的透彻理解。但对于“一体化实验”设计,教师要把握实验要点,注重各个环节、步骤的梳理与整合。“一体化实验”并非都合理,教师要围绕实验目标,注重实验的整体性设计。抓住实验重难点,合理引入“一体化”装置,让实验教学科学、高效、绿色。需要强调的是,在制备物质、检验实验结果、收集实验尾气,以及尾气处理等环节,建议教师利用结构化实验方案,有所侧重地整合实验资源。(五)弥补实验不足,培养学生科学素养化学实验追求显性并不算错,但在实验设计中,不能过于追求显性化,而不顾实验教学的学科价值。一些教师将追求理想实验作为目标,对整个实验流程、方案进行细致优化。在实验教学中,实验现象是学生认识化学的重要条件。不能让化学实验太完美,剥夺了学生对化学知识、化学问题的多样化思考。针对创新实验设计,不能一味强调“显性化”。如对空气中氧气含量的测定实验,要求红磷在引燃时,在密闭空间,而原实验密闭性较差,燃烧不充分。通过对实验的创新设计,引入带刻度的硬质玻璃管作为反应器,再利用激光笔,隔空引燃白磷,燃烧完全后,将玻璃管竖立于水槽中,待液面稳定后,观察实验现象较为理想。这一设计方案,弥补了过去实验耗时长,氧气体积测量结果不理想等缺陷。同時,在实验方案上,对实验原理的剖析更加直观,增强了实验现象,不损害实验价值。如此的创新设计,既强化了实验现象,又遵循了实验目标,更具实验育人价值。另外,关于数字化实验问题。利用信息技术来辅助化学实验,让实验更直观,但并非对学生完全有益。化学实验更要注重学生的动手操作,参与实验过程,不能为了“能省则省”“能数字化就数字化”的方式,学生仅仅是“看”实验,而不是“做”实验。比如“盐类的水解”实验,有教师利用色度传感器、数据采集器,帮助学生直观地观看水解过程。在溶液配制过程中,利用真实的实验方案,让学生通过分析温度、pH值、反应物浓度等条件,来培养学生的实验动手能力。整个过程促进了学生对Fe3+水解的认识,对传感器、采集器的灵活运
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