初中化學(xué)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例研究

【摘

要】化學(xué)實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)教學(xué)的重要構(gòu)成，也是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵要素。初中化學(xué)課堂教學(xué)中，教師開展探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一方面，依托實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供自主探究平臺，另一方面，為學(xué)生提供自主探索的機(jī)會，讓學(xué)生通過觀察、分析、交流、實(shí)踐操作等方法驗(yàn)證化學(xué)知識，內(nèi)化化學(xué)素養(yǎng)，形成相應(yīng)的學(xué)科核心素養(yǎng)與學(xué)習(xí)能力。本文展示了化學(xué)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，之后從多個(gè)角度入手提出化學(xué)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有關(guān)建議，以期能夠?yàn)檫M(jìn)一步提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)高效性提供可靠借鑒?！娟P(guān)鍵詞】初中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為初中化學(xué)的必要環(huán)節(jié)，其具有較強(qiáng)的育人功能，對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力、實(shí)踐能力、探究能力、創(chuàng)新能力、邏輯思維、科學(xué)態(tài)度等方面的發(fā)展具有重要作用。根據(jù)人教版初中化學(xué)教材設(shè)置了探究實(shí)驗(yàn)板塊，而落實(shí)化學(xué)探究式實(shí)驗(yàn)，有助于發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。因此，初中化學(xué)教師可以根據(jù)課程內(nèi)容，組織開展探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)合實(shí)際需要改進(jìn)教材中的實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生自主探究搭建框架;也可以設(shè)置引導(dǎo)問題，支持學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中自主探究，讓學(xué)生在具體問題、具體任務(wù)的探究過程中深刻理解化學(xué)知識、內(nèi)化化學(xué)素養(yǎng)。一、化學(xué)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例分析（一）案例案例選擇人教版初中九年級上冊“第五單元化學(xué)方程式”的“質(zhì)量守恒定律”學(xué)情分析“質(zhì)量守恒定律”是九年級上學(xué)期內(nèi)容，在本章節(jié)之前，學(xué)生已經(jīng)從宏觀層面完成了化學(xué)現(xiàn)象觀察，學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)，了解了電解水的產(chǎn)物體積關(guān)系。學(xué)生已經(jīng)掌握了化學(xué)反應(yīng)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、原子與分子等概念知識，對化學(xué)反應(yīng)有初步的微觀認(rèn)識，但是對化學(xué)反應(yīng)中的量的問題沒有接觸過。教材分析本章中，學(xué)生初次接觸質(zhì)量關(guān)系的有關(guān)知識，要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究從宏觀層面認(rèn)識質(zhì)量守恒定律，從微觀層面認(rèn)識質(zhì)量守恒定律的本質(zhì)。因此，需要從宏觀與微觀相結(jié)合的角度入手，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。根據(jù)教材內(nèi)容，原本實(shí)驗(yàn)為“碳酸鈉和鹽酸反應(yīng)”，可以引導(dǎo)學(xué)生對這組實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，讓學(xué)生利用身邊的物品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，支持學(xué)生創(chuàng)新與探究，促進(jìn)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等核心素養(yǎng)的發(fā)展。在學(xué)生開展探究式實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推理得出結(jié)論，也可以展示化學(xué)反應(yīng)微觀圖，觸發(fā)學(xué)生模型認(rèn)知，發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)。教學(xué)目標(biāo)（1）從宏觀與微觀相結(jié)合的角度探究問題，認(rèn)識質(zhì)量守恒定律，理解物質(zhì)的變化、質(zhì)量守恒定律的本質(zhì);（2）基于證據(jù)進(jìn)行推理，發(fā)展證據(jù)意識;通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理出化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系，運(yùn)用模型預(yù)測與解釋物質(zhì)的變化;（3）通過探究式實(shí)驗(yàn)活動，改進(jìn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置，完成實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)展創(chuàng)新意識和探究能力。利用多媒體工具展示生活中的“質(zhì)量變化現(xiàn)象”，包括木材燃燒之后剩余灰燼、蠟燭燃燒時(shí)逐漸變少、鐵塊被銹蝕質(zhì)量明顯增多等。教師：化學(xué)反應(yīng)前后總質(zhì)量與生成物的質(zhì)量是否有關(guān)系呢？存在怎樣的關(guān)系呢？請大家觀看視頻，結(jié)合生活中的類似情況進(jìn)行回憶與觀察，說出自己的猜測。（意圖：創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際初步思考與探究。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)情境現(xiàn)象提出自己的假設(shè)，自然收集信息作為驗(yàn)證假設(shè)的證據(jù)，為之后自主開展探究式實(shí)驗(yàn)活動做鋪墊。）探究式實(shí)驗(yàn)活動（1）學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的材料紛紛開展了“鐵和硫酸銅”的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)前后鐵塊的變化，測量與記錄鐵塊的重量。（意圖：讓學(xué)生初步自主探究，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過程，形成人自主探究與推斷分析的思維習(xí)慣，并且在這一過程中發(fā)現(xiàn)鐵塊質(zhì)量的變化、溶液質(zhì)量的變化。）探究式實(shí)驗(yàn)活動（2）教師：根據(jù)上一次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量等于反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量。那么，是所有的化學(xué)反應(yīng)都是這樣的嗎？為什么有差異呢？學(xué)生：應(yīng)該不是，比如蠟燭燃燒后蠟燭減少了，但是沒有生成什么東西，也沒辦法證明燃燒所產(chǎn)生的氣體質(zhì)量與蠟燭減少的質(zhì)量的關(guān)系。學(xué)生開始思考這個(gè)問題，并且根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)材料，開展了“鹽酸與碳酸鈉粉末的反應(yīng)”探究式實(shí)驗(yàn)活動。學(xué)生一邊操作一邊觀察，得出結(jié)論：反應(yīng)中產(chǎn)生了氣體，而氣體跑了。教師：假如不讓氣體跑，那么反應(yīng)前后的總質(zhì)量是否一樣呢？請大家想法推理驗(yàn)證這個(gè)猜想。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下紛紛探究實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法，有的學(xué)生提出：“為了避免氣體跑調(diào)，可以改變現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)置一個(gè)氣體收集裝置。”學(xué)生以小組為單位進(jìn)行思考，創(chuàng)新且設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，在原本的實(shí)驗(yàn)裝置瓶口增加氣球。也有的學(xué)生小組在使用可開關(guān)的長漏斗，形成密封反應(yīng)裝置，收集化學(xué)反應(yīng)中所產(chǎn)生的氣體。（意圖：這一環(huán)節(jié)能夠充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，讓學(xué)生利用身邊常見的物品改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，既可以發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新意識，也能讓學(xué)生進(jìn)行更深層次的探究活動，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐與探究能力，提升學(xué)生的證據(jù)意識等核心素養(yǎng)水平。）（二）案例分析根據(jù)上述展示的初中化學(xué)課堂探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，可以發(fā)現(xiàn)，這一方法的應(yīng)用突出了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，不僅給學(xué)生提供了充足廣闊的自主探究平臺，也利用實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)支持學(xué)生理解、探索與內(nèi)化化學(xué)知識，對于學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展而言具有重要促進(jìn)作用。第一，促進(jìn)了學(xué)生宏觀辨識、微觀探析思維的發(fā)展。在探究式實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)宏觀現(xiàn)象分析化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，能夠從宏觀層面理解直觀守恒定律;學(xué)生觀看教師播放的微觀動畫圖，直接觀看化學(xué)反應(yīng)中微觀粒子的變化情況，從而形成微觀認(rèn)知，能夠進(jìn)一步從宏微觀相結(jié)合的角度理解化學(xué)變化，理解質(zhì)量守恒。第二，探究式實(shí)驗(yàn)活動中，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)活動，一方面，可以讓學(xué)生形成更豐富的實(shí)驗(yàn)觀察經(jīng)歷，另一方面，能夠啟發(fā)學(xué)生的證據(jù)意識、推理分析意識，讓學(xué)生在觀察的過程中發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)變化情況，通過分析認(rèn)識物質(zhì)質(zhì)量，形成認(rèn)知模型。第三，本次探究式實(shí)驗(yàn)中，教師組織的兩次實(shí)驗(yàn)探究活動均是學(xué)生自主動手操作、自主設(shè)計(jì)與實(shí)踐的，充分鍛煉了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手能力。學(xué)生改進(jìn)與安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程中，能調(diào)動已學(xué)知識，根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)活動經(jīng)驗(yàn)發(fā)散思考，形成創(chuàng)新創(chuàng)意，從而發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力。第四，每次探究式實(shí)驗(yàn)活動中，教師均參與到學(xué)生的思考中，以提問的方式引起學(xué)生的思考，能夠讓學(xué)生認(rèn)識到廢物利用、身邊常用物品利用的意義，形成綠色環(huán)保的化學(xué)觀念。二、基于案例的初中化學(xué)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)有關(guān)建議根據(jù)上述呈現(xiàn)的初中化學(xué)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，可以發(fā)現(xiàn)，這種獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法能給學(xué)生提供更充足的自主探究空間，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作中不斷探究，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)能力、核心素養(yǎng)的發(fā)展。為了更有效地發(fā)揮探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值，本文提出如下建議。（一）改進(jìn)調(diào)整實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生搭建探究式實(shí)驗(yàn)框架根據(jù)人教版教材內(nèi)的實(shí)驗(yàn)案例可以發(fā)現(xiàn)，原本設(shè)置的探究性實(shí)驗(yàn)并不多，大部分實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，對學(xué)生自主探究的支持力度不足。因此，教師可以根據(jù)人教版教材各單元內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)置的情況，對原本的驗(yàn)證試驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，直接為學(xué)生提出探究式實(shí)驗(yàn)活動的要求，而非讓學(xué)生自己改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。這樣能讓學(xué)生自然進(jìn)入“學(xué)習(xí)主人公”的狀態(tài)，自己主動質(zhì)疑，提出自己對實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)想法。同時(shí)，一些能力水平較低的學(xué)生，也可以在有能力的學(xué)生的帶領(lǐng)下進(jìn)入探究狀態(tài)。在課堂上，教師引入與課程內(nèi)容有關(guān)的、學(xué)生感興趣的學(xué)習(xí)資料，支持學(xué)生主動參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與調(diào)整，將驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)合理轉(zhuǎn)化為探究性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出更具探究價(jià)值的實(shí)驗(yàn)活動。比如：“空氣中氧氣含量的測定”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，教師可以引入拉瓦錫發(fā)現(xiàn)空氣組成小故事等素材，轉(zhuǎn)化為探究空氣總能氯氣的含量。再如：“雙氧水制氧氣”這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以引入“雙氧水自取氯氣所使用的催化劑是什么”“化學(xué)反應(yīng)的催化劑都是二氧化錳嗎？”等問題，改進(jìn)為“探究雙氧水分解的催化劑”。（二）創(chuàng)設(shè)情境，為探究式實(shí)驗(yàn)活動做鋪墊初中化學(xué)課堂教學(xué)中，教師開展探究式實(shí)驗(yàn)活動，若直接提出實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生很容易感到枯燥，缺乏對實(shí)驗(yàn)的興趣。因此，教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)情境，以情境吸引學(xué)生注意力，調(diào)動學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究積極性，促使學(xué)生更主動地參與課堂學(xué)習(xí)。實(shí)際過程中，教師可以采用設(shè)置化學(xué)問題、依托社會生活、利用化學(xué)史實(shí)資料、利用化學(xué)科技成果、利用學(xué)生認(rèn)知矛盾等方法創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生探究欲。（三）插入引導(dǎo)問題，凸顯實(shí)驗(yàn)活動的探究特質(zhì)在探究式實(shí)驗(yàn)活動中，問題永遠(yuǎn)是驅(qū)動學(xué)生探究的有效素材。教師應(yīng)當(dāng)先了解班級學(xué)生的情況，精心設(shè)計(jì)相應(yīng)的探究式實(shí)驗(yàn)，既要保證實(shí)驗(yàn)難度符合學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，也要對學(xué)生提出挑戰(zhàn)，讓學(xué)生可以通過探究有所收獲。同時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生能力水平，不斷提出符合學(xué)生能力的問題，并且逐漸加大問題難度，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地深入探究。比如：在“氧化氫制氧氣中二氧化錳的作用”的探究式實(shí)驗(yàn)活動中，教師可以先提出符合學(xué)生水平的簡單問題：“過氧化氫也可以作為分解制氧氣的材料，那為什么還要加入二氧化錳？”驅(qū)動學(xué)生思考，并且通過實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行驗(yàn)證。之后，教師繼續(xù)增加問題深度：“二氧化錳有沒有參與反應(yīng)？”“如何證明二氧化錳參與了反應(yīng)呢？”在教師的問題驅(qū)動下，學(xué)生逐漸深入思考，并且提出能夠解決問題的探究式實(shí)驗(yàn)方案。通過落實(shí)實(shí)驗(yàn)方案，鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作能力，也豐富學(xué)生的探究過程，促使學(xué)生更深刻地理解催化劑的概念，感受探究的樂趣。三、結(jié)束語綜上所述，探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與探究式教學(xué)模式結(jié)合的產(chǎn)物。相較于傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其更注重學(xué)生的自主探究。如何調(diào)動學(xué)生的自主性，讓學(xué)生通過自主探究參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作與分析，形成