初中化学探究式实验教学案例研究

【摘

要】化学实验是初中化学教学的重要构成，也是培养学生化学核心素养的关键要素。初中化学课堂教学中，教师开展探究式实验教学，一方面，依托实验为学生提供自主探究平台，另一方面，为学生提供自主探索的机会，让学生通过观察、分析、交流、实践操作等方法验证化学知识，内化化学素养，形成相应的学科核心素养与学习能力。本文展示了化学探究式实验教学案例，之后从多个角度入手提出化学探究式实验教学的有关建议，以期能够为进一步提高化学实验教学高效性提供可靠借鉴。【关键词】初中化学;实验教学;探究式实验教学实验教学作为初中化学的必要环节，其具有较强的育人功能，对学生实验操作能力、实践能力、探究能力、创新能力、逻辑思维、科学态度等方面的发展具有重要作用。根据人教版初中化学教材设置了探究实验板块，而落实化学探究式实验，有助于发展学生核心素养。因此，初中化学教师可以根据课程内容，组织开展探究式实验教学，结合实际需要改进教材中的实验，为学生自主探究搭建框架;也可以设置引导问题，支持学生在实验中自主探究，让学生在具体问题、具体任务的探究过程中深刻理解化学知识、内化化学素养。一、化学探究式实验教学案例分析（一）案例案例选择人教版初中九年级上册“第五单元化学方程式”的“质量守恒定律”学情分析“质量守恒定律”是九年级上学期内容，在本章节之前，学生已经从宏观层面完成了化学现象观察，学习了化学反应，了解了电解水的产物体积关系。学生已经掌握了化学反应、物质结构、原子与分子等概念知识，对化学反应有初步的微观认识，但是对化学反应中的量的问题没有接触过。教材分析本章中，学生初次接触质量关系的有关知识，要求学生通过实验探究从宏观层面认识质量守恒定律，从微观层面认识质量守恒定律的本质。因此，需要从宏观与微观相结合的角度入手，引导学生进行实验探究。根据教材内容，原本实验为“碳酸钠和盐酸反应”，可以引导学生对这组实验装置进行改进，让学生利用身边的物品设计实验装置，支持学生创新与探究，促进学生“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”等核心素养的发展。在学生开展探究式实验时，可以引导学生观察实验现象，推理得出结论，也可以展示化学反应微观图，触发学生模型认知，发展学生的证据推理与模型认知素养。教学目标（1）从宏观与微观相结合的角度探究问题，认识质量守恒定律，理解物质的变化、质量守恒定律的本质;（2）基于证据进行推理，发展证据意识;通过实验现象推理出化学反应中的质量关系，运用模型预测与解释物质的变化;（3）通过探究式实验活动，改进与创新实验装置，完成实验探究，发展创新意识和探究能力。利用多媒体工具展示生活中的“质量变化现象”，包括木材燃烧之后剩余灰烬、蜡烛燃烧时逐渐变少、铁块被锈蚀质量明显增多等。教师：化学反应前后总质量与生成物的质量是否有关系呢？存在怎样的关系呢？请大家观看视频，结合生活中的类似情况进行回忆与观察，说出自己的猜测。（意图：创设情境，激发学生兴趣，让学生结合生活实际初步思考与探究。引导学生根据情境现象提出自己的假设，自然收集信息作为验证假设的证据，为之后自主开展探究式实验活动做铺垫。）探究式实验活动（1）学生在教师的引导下，利用实验室内的材料纷纷开展了“铁和硫酸铜”的实验。学生观察实验前后铁块的变化，测量与记录铁块的重量。（意图：让学生初步自主探究，经历实验探究的过程，形成人自主探究与推断分析的思维习惯，并且在这一过程中发现铁块质量的变化、溶液质量的变化。）探究式实验活动（2）教师：根据上一次实验，发现化学反应前后物质总质量等于反应后物质的总质量。那么，是所有的化学反应都是这样的吗？为什么有差异呢？学生：应该不是，比如蜡烛燃烧后蜡烛减少了，但是没有生成什么东西，也没办法证明燃烧所产生的气体质量与蜡烛减少的质量的关系。学生开始思考这个问题，并且根据教材实验材料，开展了“盐酸与碳酸钠粉末的反应”探究式实验活动。学生一边操作一边观察，得出结论：反应中产生了气体，而气体跑了。教师：假如不让气体跑，那么反应前后的总质量是否一样呢？请大家想法推理验证这个猜想。学生在教师的引导下纷纷探究实验装置与实验方法，有的学生提出：“为了避免气体跑调，可以改变现有实验装置，设置一个气体收集装置。”学生以小组为单位进行思考，创新且设计实验装置，在原本的实验装置瓶口增加气球。也有的学生小组在使用可开关的长漏斗，形成密封反应装置，收集化学反应中所产生的气体。（意图：这一环节能够充分发挥学生的自主性，让学生利用身边常见的物品改进实验装置，既可以发展学生的创新意识，也能让学生进行更深层次的探究活动，进一步发展学生的实践与探究能力，提升学生的证据意识等核心素养水平。）（二）案例分析根据上述展示的初中化学课堂探究式实验教學案例，可以发现，这一方法的应用突出了学生的学习主体地位，不仅给学生提供了充足广阔的自主探究平台，也利用实验特点支持学生理解、探索与内化化学知识，对于学生核心素养发展而言具有重要促进作用。第一，促进了学生宏观辨识、微观探析思维的发展。在探究式实验中，学生观察实验现象，根据宏观现象分析化学反应前后物质的质量关系，能够从宏观层面理解直观守恒定律;学生观看教师播放的微观动画图，直接观看化学反应中微观粒子的变化情况，从而形成微观认知，能够进一步从宏微观相结合的角度理解化学变化，理解质量守恒。第二，探究式实验活动中，教师引导学生进行了两次实验活动，一方面，可以让学生形成更丰富的实验观察经历，另一方面，能够启发学生的证据意识、推理分析意识，让学生在观察的过程中发现化学反应变化情况，通过分析认识物质质量，形成认知模型。第三，本次探究式实验中，教师组织的两次实验探究活动均是学生自主动手操作、自主设计与实践的，充分锻炼了学生的实验动手能力。学生改进与安装实验装置的过程中，能调动已学知识，根据已有实验活动经验发散思考，形成创新创意，从而发展学生的创新能力。第四，每次探究式实验活动中，教师均参与到学生的思考中，以提问的方式引起学生的思考，能够让学生认识到废物利用、身边常用物品利用的意义，形成绿色环保的化学观念。二、基于案例的初中化学探究式实验教学有关建议根据上述呈现的初中化学探究式实验教学案例，可以发现，这种独特的实验教学方法能给学生提供更充足的自主探究空间，让学生在实验观察、实验设计与操作中不断探究，有助于学生学习能力、核心素养的发展。为了更有效地发挥探究式实验教学的价值，本文提出如下建议。（一）改进调整实验，为学生搭建探究式实验框架根据人教版教材内的实验案例可以发现，原本设置的探究性实验并不多，大部分实验都是验证实验，对学生自主探究的支持力度不足。因此，教师可以根据人教版教材各单元内实验设置的情况，对原本的验证试验进行改进，直接为学生提出探究式实验活动的要求，而非让学生自己改进实验。这样能让学生自然进入“学习主人公”的状态，自己主动质疑，提出自己对实验的改进想法。同时，一些能力水平较低的学生，也可以在有能力的学生的带领下进入探究状态。在课堂上，教师引入与课程内容有关的、学生感兴趣的学习资料，支持学生主动参与实验设计与调整，将验证实验合理转化为探究性实验，设计出更具探究价值的实验活动。比如：“空气中氧气含量的测定”这个实验，教师可以引入拉瓦锡发现空气组成小故事等素材，转化为探究空气总能氯气的含量。再如：“双氧水制氧气”这个实验，可以引入“双氧水自取氯气所使用的催化剂是什么”“化学反应的催化剂都是二氧化锰吗？”等问题，改进为“探究双氧水分解的催化剂”。（二）创设情境，为探究式实验活动做铺垫初中化学课堂教学中，教师开展探究式实验活动，若直接提出实验要求，学生很容易感到枯燥，缺乏对实验的兴趣。因此，教师可以根据实验内容创设情境，以情境吸引学生注意力，调动学生的实验探究积极性，促使学生更主动地参与课堂学习。实际过程中，教师可以采用设置化学问题、依托社会生活、利用化学史实资料、利用化学科技成果、利用学生认知矛盾等方法创设情境，激发学生探究欲。（三）插入引导问题，凸显实验活动的探究特质在探究式实验活动中，问题永远是驱动学生探究的有效素材。教师应当先了解班级学生的情况，精心设计相应的探究式实验，既要保证实验难度符合学生最近发展区，也要对学生提出挑战，让学生可以通过探究有所收获。同时，教师应当根据学生能力水平，不断提出符合学生能力的问题，并且逐渐加大问题难度，引导学生循序渐进地深入探究。比如：在“氧化氢制氧气中二氧化锰的作用”的探究式实验活动中，教师可以先提出符合学生水平的简单问题：“过氧化氢也可以作为分解制氧气的材料，那为什么还要加入二氧化锰？”驱动学生思考，并且通过实验探究进行验证。之后，教师继续增加问题深度：“二氧化锰有没有参与反应？”“如何证明二氧化锰参与了反应呢？”在教师的问题驱动下，学生逐渐深入思考，并且提出能够解决问题的探究式實验方案。通过落实实验方案，锻炼学生的实验设计与操作能力，也丰富学生的探究过程，促使学生更深刻地理解催化剂的概念，感受探究的乐趣。三、结束语综上所述，探究式实验教学是初中化学实验教学与探究式教学模式结合的产物。相较于传统化学实验教学，其更注重学生的自主探究。如何调动学生的自主性，让学生通过自主探究参与实验设计、实践操作与分析，形成