例談初中化學實驗教學設計

1、    例談初中化學實驗教學設計    莊玉香【摘 要】在進行初中化學實驗教學設計時要深思熟慮，嚴謹認真，遵循實驗設計的原則，在問題情境的設計、活動的設計等諸多方面進行精細化處理，有效發(fā)揮實驗教學的功能。【關(guān)鍵詞】初中化學；實驗教學；實驗設計；問題情境；實驗設計原則化學實驗在化學課程中具有十分重要的地位，初中學生剛接觸化學這門學科，科學合理地進行化學實驗教學設計可以有效培養(yǎng)學生的化學學習興趣，激發(fā)學生的探究欲望，幫助學生形成化學核心素養(yǎng)，因而在進行初中化學實驗教學設計時要深思熟慮，嚴謹認真，遵循實驗設計的原則，在問題情境的設計、活動的設計等諸多方面進行精

2、細化處理，有效發(fā)揮實驗教學的功能，為學生的進一步發(fā)展打好堅實的基礎(chǔ)。1.初中化學實驗教學設計的原則1.1安全性原則在設計化學實驗時，安全性是第一原則，要全面考慮，在實驗流程上保障學生和教師的人身安全，最大限度地排除不安全因素。例如，在設計“驗證氫氣的性質(zhì)”實驗時，有學生這樣設計：（1）請氫氣收集到氣球中，放開手后，氫氣球上升，以驗證氫氣比密度比空氣小。（2）將充滿氫氣的氣球點燃，以驗證氫氣具有可燃性。該實驗設計盡管操作簡單，但忽略了一個重要的因素就是其安全性，將充滿氫氣的氣球點燃時有時會發(fā)生爆炸，這種事故在現(xiàn)實生活中也常常發(fā)生。1.2環(huán)保性原則在化學實驗中可能會產(chǎn)生一些廢水、污染性的氣體、一些

3、有毒的煙塵等，這些都可能給環(huán)境帶來一定的影響?；瘜W實驗設計要以減少化學實驗對環(huán)境的污染為原則。例如，“燃燒條件的探究”實驗（見圖1），該實驗的優(yōu)點是水中取火，實驗現(xiàn)象很明顯，產(chǎn)生的五氧化二磷可以被水吸收，從而更環(huán)保，水中白磷的燃燒也更加安全。1.3易于觀察性原則化學實驗的易于觀察性主要表現(xiàn)在實驗現(xiàn)象明顯。這也是化學實驗設計的一個主要方面，沒有明顯的實驗現(xiàn)象，就很難得到科學的推理和科學的結(jié)論。以水和二氧化碳的反應為例。水和二氧化碳的反應是一個難點，因為水和二氧化碳的反應沒有明顯的實驗現(xiàn)象?？梢赃@樣進行設計：（1）將裝有二氧化碳的礦泉水瓶中倒入半瓶水，振蕩，礦泉水瓶變形；（2）打開礦泉水瓶，將里面

4、的水倒在浸有石蕊試液的紙花上面，紙花會變成紅色；（3）再做對比實驗，將干燥的紙花分別浸入到二氧化碳氣體中或噴上水，可以看到紙花不變色。通過這個實驗，可以清楚地得到二氧化碳會和水反應，得到的物質(zhì)會使石蕊變紅色的結(jié)論，突破了教材難點。1.4節(jié)約性原則在教學過程中一些微型實驗的出現(xiàn)和發(fā)展，在化學實驗過程中節(jié)約藥品這一方面有了很大的突破。不是所有需要驗證的問題都可以用“微型”實驗來說明，但是在設計實驗時一定要注意節(jié)約藥品。以鐵絲在氧氣中的燃燒為例，實驗設計如下：（1）在集氣瓶中放入少量的二氧化錳；（2）倒入適量的過氧化氫溶液；（3）蓋上玻璃片，過一會兒驗滿；（4）將繞成螺旋狀的細鐵絲在前端綁上火柴梗，

5、點燃后伸入集氣瓶中。該實驗的優(yōu)點是：操作需要的藥品較少，體現(xiàn)了節(jié)約的原則；不需要再收集氧氣，操作比較簡單。用同樣的方法，把涂有鋁粉的濾紙條點燃，可以完成鋁在氧氣中燃燒的實驗。1.5精確性原則化學實驗的精確性要求實驗由于操作造成的實驗誤差盡量小。以空氣成分的驗證實驗為例。如圖2所示：在燃燒匙里預先放入足量的紅磷，在燃燒匙中裝入電熱絲，通電后電熱絲發(fā)燙，點燃紅磷。該實驗的優(yōu)點是：操作簡單，成功率較高；在密閉容器中進行操作，實驗誤差小，同時還可以減少對環(huán)境的污染。2.設計化學實驗教學目標的策略2.1貫徹“最近發(fā)展區(qū)”理論化學實驗的教學目標應體現(xiàn)“以學生為主體”的理念，要在學生現(xiàn)有的知識和技能的基礎(chǔ)上

6、，綜合學生的情感、態(tài)度和價值觀發(fā)展水平，在“最近發(fā)展區(qū)”理論指導下，讓學生通過實驗活動，在原有的知識和技能層次上得到進一步的提升。以“燃燒的條件”實驗教學目標的設計為例，有教師設計的教學目標為：知道燃燒的條件，初步認識實驗所運用的“實驗條件控制”方法，培養(yǎng)學生的實驗探究能力。在該案例中，由于學生在前面的學習中己經(jīng)接觸到了實驗條件控制方法，因而這里的實驗條件控制方法應該定位在“認識”層面上，而不是“初步認識”。教師在設計實驗教學目標時，要對學情進行詳細的了解，在學生原有的實驗知識、實驗技能的基礎(chǔ)上去尋找學習實驗新知識和提升實驗技能的“生長點”。2.2化學實驗教學目標的設計要具有較強的針對性在進行

7、化學實驗教學目標的設計時，要具有較強的針對性，不能隨意放大或縮小具體的實驗內(nèi)容。例如，在上面“燃燒的條件”實驗教學目標的設計中，“知道燃燒的條件”這一目標是整個課題“燃燒和滅火”的教學目標（即課時目標），并不是本實驗內(nèi)容的教學目標，因而該實驗教學的知識目標可以這樣設計：知道燃燒需要氧氣，知道可燃物需達到著火點才能燃燒。2.3完成實驗所花費的時間要適當任何實驗教學目標的設計，最終的目的是為了達成一定的目標，體現(xiàn)實驗的目的性和價值性。初中化學課程一般安排在初三學習階段，學生為了中考都在積極地做著各種準備，因而在設計實驗時間時要把握好尺度，切實可行。還以“燃燒的條件”實驗教學目標的設計為例，“培養(yǎng)學

8、生的實驗探究能力”需要一定的過程和時間才能達成，單個實驗很難完成這一宏大的目標，可以將這一目標設計修改為“體會運用實驗條件的控制方法進行實驗探究的過程”，從而很好地貫徹了新課程標準對于實驗目標層次的不同要求。2.4要突出對學生化學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)作為培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)重要環(huán)節(jié)的化學實驗教學，不僅要重視學生化學實驗知識與技能的獲得，實驗探究能力的提升，還要關(guān)注化學實驗在態(tài)度、情感、價值觀層面上的發(fā)展。因此在設計教學目標時，也應該從上述3個維度來考慮。如設計“二氧化碳制取的研究”這一實驗教學目標時，可設計出這一實驗情感目標：在實驗室制取二氧化碳的研究過程中，學生逐步養(yǎng)成相互合作、嚴謹求實、勇于創(chuàng)新的科

9、學探索精神。3.初中化學實驗教學問題情境設計策略3.1設置合理的情境性問題，激發(fā)學生主動探究意愿在分組實驗課前編制預習案時，設置合理的情境性問題，既能指導學生的實驗操作，又能激發(fā)其主動探究的意愿。以分組實驗“粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除”為例，可以設計兩類不同的情境性問題：（1）粗鹽是純凈物還是混合物，為什么呢？本次分離實驗利用了食鹽的哪種物理性質(zhì)？這種結(jié)晶的方法還適用于哪類物質(zhì)此類問題以培養(yǎng)學生自主設計實驗方案為導向，如為幫助學生了解實驗目的，或為幫助學生明確該實驗的設計意圖及培養(yǎng)學生對同類問題的解決能力等；（2）蒸發(fā)前將濾液倒人蒸發(fā)皿時，若不小心灑出部分濾液，會對實驗的最終結(jié)果有何影響此類問題為

10、促進學生的主動學習以提升其思維深度，有效引導學生對實驗誤差進行反思，培養(yǎng)學生通過化學實驗獲取信息的能力。3.2運用核心問題或核心詞，解決教學的重點和難點課程標準中指出，“義務教育階段的化學教育，要引導學生認識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學的基本觀念”。例如，在進行“質(zhì)量守恒定律”新授課時，由于學生在物理中學過“能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律”，且已有部分生活經(jīng)驗，學生對“質(zhì)量守恒”已形成了前科學概念，因此可以設計“你認為什么是質(zhì)量守恒？”作為這一新授課中反復設問、誘導求異、多角度辨析的開放性問題，順利地解決了學生在化學計算中的審題難點。3.3設計直觀實驗，培養(yǎng)學生的問題意識在化學理論與概念的教學中，可以通

11、過化學實驗有意識地滲透學科核心思想。比如，通過稀鹽酸和碳酸鈉粉末反應的實驗，學生不僅能夠提出針對性的問題：“為什么在有氣體生成的反應中天平不平衡？”還能設計出將原實驗裝置密封起來的改進實驗，從而理解了質(zhì)量守恒定律中“反應生成的各物質(zhì)的質(zhì)量”的內(nèi)涵，也初步領(lǐng)會了物質(zhì)的分類觀、轉(zhuǎn)化觀、微粒觀等。通過諸如此類的小實驗的設計，既強化了質(zhì)量守恒定律的內(nèi)涵和外延，也培養(yǎng)了學生的問題意識。4.初中化學實驗教學活動設計策略4.1設計活動時要緊密聯(lián)系實際問題在進行初中化學實驗活動設計時，要依據(jù)課本原有的設計思路，積極引導學生在充分理解課本現(xiàn)有實驗的基礎(chǔ)上，綜合利用所學知識對課本原有實驗設計思路、操作方法、實驗裝

12、置、進行必要的改進形成創(chuàng)新活動設計，增加實驗的趣味性和有效性。如生石灰作為干燥劑，和水反應并放熱，可以將生石灰和水放在礦泉水瓶中蓋緊，在確保安全的狀態(tài)下觀察礦泉水瓶的爆裂情況。紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量時可以通過定量的方法先將水放入集氣瓶測量空瓶時空氣的體積，再用大量筒精確測定白磷燃燒后排出的水的體積，經(jīng)過定量分析實驗，準確理解課本所講的大約（可能大于或少于）五分之一的含義。類似這些實驗活動設計主要包括技能性學習目標和體驗性學習目標，選擇的實驗活動內(nèi)容體現(xiàn)了科學過程和科學方法的具體應用。4.2設計活動時要結(jié)合學生生活經(jīng)驗或社會熱點問題一方面選取與學生生活貼近又結(jié)合社會實際的知識內(nèi)容，從已掌握的

13、物質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途為出發(fā)點，力圖解釋生活情境中發(fā)生的事例，體驗化學問題就在我們生活的身邊，感受化學的重要性；二是善于發(fā)掘日常生活和生產(chǎn)中的學習索材，從學生已有的經(jīng)驗出發(fā)，讓學生對熟悉的生活情境和社會熱點問題進行分析和思考，感受化學的重要性，了解化學與日常生活的密切關(guān)系，把學到的知識運用到實際中去，逐步運用已有的化學知識分析解決與化學有關(guān)的一些簡單的實際問題，培養(yǎng)學生對自然和社會的責任感。例如，安排“硬水的鑒別”“用食醋除去水垢”“燃燒法鑒別羊毛織物和化纖織物”等實驗活動，不僅把化學知識應用于生活實際，而且能激發(fā)學生的探究心理，將驚奇感化作學習的動力，提高學習化學的興趣。讓學生從社會熱點問題中取材分析，可以增加學生的社會責任感。例如，讓學生用學過的燃燒爆炸知識分析“中石化青島燃爆事故案