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核心素养下初中学生化学实验探究能力的培养路径探究

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核心素养下初中学生化学实验探究能力的培养路径探究

摘 要:化学作为一门以实验为基础的自然科学类学科,实验能够调动学生学习化学知识的兴趣,有利于他们对理论知识的理解。在初中化学教学中,教师要从核心素养视角切入,着重培养学生的化学实验探究能力,提高他们的知识水平。文章主要对核心素养下学生化学实验探究能力的培养进行研究,并列举一系列有效路径。

关键词:核心素养;学生;化学实验;探究能力

中图分类号:G633.8   文献标识码:A   文章编号:1673-8918(2022)17-0139-04

在新课程标准中明确指出:教师在开展教育教学活动中,不仅需向学生传授学科知识与技能,还要在各个阶段培养他们的核心素养,使其形成适应社会发展与终身发展所需的关键能力和必备品格。将之运用到初中化学教学中,即为通过核心素养的导向来开展实验教学,进一步提高学生的学习和探究能力,使其深入探索化学科学,助推化学核心素养的形成。

一、 初中化学实验教学的现状

(一)存在重理论轻实验的教学倾向

虽然新课程改革已经实行多年,但事实上一些教师的教学观念仍然没有完全转变过来,以应试教育理念为导向,不够重视实验教学,将大部分时间与精力都放在理论知识讲授与习题训练上面,忽视学生在实验方面的学习需求。课堂焦点更是没有集中到实验上来,缺乏对实验中生成性问题的关注,也没有启发他们学会发现与提出问题,学生更没有在新问题的基础上进行进一步探究或提出更多具有探究价值的问题,以至于他们的探索深度不够。

(二)停留在教师演示学生看的阶段

在初中化学教学中,教材中编排的实验大部分为演示实验,而演示实验又以验证性实验为主,不少教师惯用的教学模式就是先明确展示实验方案与步骤,再进行实验演示。学生只是处于被动的观看状态,不仅学生的动手能力无法得到锻炼,他们的思维能力与探究能力更是发展缓慢。这一模式最大的问题在于教师演示、学生旁观,实验教学多以教师为核心,学生只能被动的接受,长此以往他们的创造力很难提升,探索化学的热情也会慢慢降下来。

(三)使用的部分实验教学方法不当

在眼下的初中化学实验教学环节,一些教师虽然理论水平较高,但是实验方面的专业能力不强,使用的部分实验教学方法不恰当,影响正常实验教学的开展,以至于无法顺利推进整体化学教学的实施。如:有的教师在实验环节为避免仪器被损坏,就过于强调实验器材的贵重与重要,导致学生在实验操作中存在畏惧心理,不敢大胆动手操作,甚至不敢触碰仪器,像这种不必要的小心会束缚他们在实验活动中个人主观能动性的发挥。

(四)采用的实验学习方法存在弊端

从当前的初中化学课堂教学来看,受中考指挥棒的影响,部分教师为赶超教学进度,利用更多时间来复习知识、增加试题训练或组织考试,当遇到实验教学内容时花费的精力与时间较少。通常采用播放视频的方式呈现演示实验与分组实验,甚至在黑板上面画实验,学生则背诵实验所需器材、操作流程、现象、原理和结论等,这样他们可能笔试成绩较好,但是观察能力、思维能力、动手操作能力与探究能力均会受到影响,不利于核心素养的养成。

二、 核心素养的学科应用意义及要素

(一)核心素养的学科应用意义

学科的灵魂是核心素养,它体现了学科在社会生活中的价值观。作为一门伴随着社会进步和生产发展而建立起来的学科,化学是一门服务于生产生活的基础学科,这也是化学的价值所在。要让知识融于社会,服务于生活,就必须掌握其核心素养。我们要用科学知识提高生活质量,而不是用科学知识“造假”以降低生活质量。因此要让学生理解化学核心素养是作为一个生活在现代社会中的人不可缺失的一个方面。

(二)核心素养下化学实验的要素分析

首先,通过各类化学实验帮助学生通过观察和辨识的过程逐步了解各类物质形态和化学变化,从宏观上了解物质分类和变化过程,并通过符号方式来进行表征;在微观层面上,能够理解各类物质的构成、相互之间的联系,进而从宏观和微观两个层面,建立起“结构决定性质,性质决定应用”的概念。

其次,通过学习的过程认识到物质处于不断有条件的运动过程中,并能够从内外因不同的角度,以及量变和质变的不同过程,来详细了解和分析化学变化和能量变化过程;从各个不同的视角来切入,分析化学变化中复杂的规律并认识到其本质,从而建立对立统一、辩证发展、变化平衡的观点,进而能够预测到某些特定环境下可能发生的化学反应和变化。

最后,还能够通过学习,发现和提出相关的探究能力和问题解决能力,设计相关的化学实验并结合实际操作优化方案和获取信息,并进行分析;在化学实验中能够和同伴合作研究,探究研究成果,优化流程,建立独立思考的能力,并能够针对发现的问题敢于质疑,对知识进行批判吸收。

三、 核心素养下培养学生化学实验探究能力的路径

(一)明白化学实验价值,形成正确探究意识

在核心素养下的初中化学教学中,为培养学生的实验探究能力,教师首先需让学生明白化学实验的价值和作用,知道这是探索真理的重要途径,还是检验真理的标准,使其真正认识到化学实验的严谨性与科学性,促使他们通过实验形成正确的探究意识。因此,初中化学教师在实验教学中应主动渗透这一观念,让学生本着认真、科学的态度亲自动手操作实验,使其正确对待实验,不断提高自身的操作水平,从而顺利完成实验,实现预期学习目标。

比如,在进行“制取氧气”教学时,教师先询问:空气中都含有哪些成分?是否可以从空气中获得氧气?学生说出空气的主要成分,知道能够从空气中获得氧气,设疑:在实验室中用什么方法能够获得氧气呢?引出实验操作主题——制取氧气,让他们了解本节课的学习目的。接着,教师现场演示分解过氧化氢溶液制取氧气的实验:先往试管中加入5mL10%的过氧化氢溶液,再加入少量的二氧化锰试剂,过程中要求学生认真观察现象,当实验中出现大量气泡,将带火星的木条伸入试管中,学生可以看到木条复燃,表示有氧气生成。之后,教师加热过氧化氢溶液,同样能够制取出氧气,提出讨论问题:如果过氧化氢溶液和二氧化锰一起,那么,二氧化锰是不是反应物呢?如果是,为什么即使没有二氧化锰,加热过氧化氢也能产生氧气?学生深入探究后发现二氧化锰起到催化剂的作用,让他们明白实验的价值,树立端正的探究意識。7C29C5CC-E5E4-4148-94D9-BE3637004D4E

(二)做好演示实验工作,训练学生探究技巧

化学是一门在初中九年级才开设的新学科,学生几乎没有任何学习经验,尤其是在实验操作方面更是缺乏经验,自然会影响到他们探究能力的发展。这时初中化学教师就要极力发挥出自身的引导性功能,基于核心素养视角切入,在平常教学中做好化学实验操作的演示工作,准确、精细、规范地完成实验,尽量把实验流程与现象清晰地呈现在学生面前,使其学到科学、准确的实验操作规范,训练他们的探究技巧,为探究能力的培养提供更多助力。

例如,在开展“化学实验室之旅”教学时,教师谈话导入:化学是一门以实验为基础的自然学科,那么如何做实验,做好化学实验需要哪些准备?实物展示常见的实验仪器,如:试管、烧杯、酒精灯等,要求学生自主阅读教材内容,让他们举手回答各仪器的主要用途与注意事项,师生一起总结。接着,教师现场演示固体与液体药品的取用,给物质进行加热的实验,一边操作一边强调注意事项,指导学生分组完成以上三个实验且认真思考与讨论,归纳实验操作规范,如:取用固体药品需先把试管平放,再慢慢竖立起来;取用液体药品时瓶塞需倒放,标签持向手心,瓶口需紧挨试管口,量筒应平放,视线和液体的凹面最低处保持水平;使用酒精灯时用火柴点燃,用灯帽盖灭;给试管中的物质加热需先预热,再固定,液体不能超过试管容积的1/3,且管口朝向无人处,以及其他规范,使其掌握实验操作技巧,为他们探究能力的培养提供助力。

(三)精心设计系列问题,增强学生探究能力

针对核心素养下的初中化学实验教学来说,要想有效培养学生的探究能力,教师可采用问题导学法,以问题串的方式将教学内容串联在一起,引出化学实验,层层递进的引领学生思考与探究,使其通过对问题的分析与解决完成实验,并增强他们的探究能力。对此,初中化学教师在日常教学过程中,应该结合具体知识精心设计一系列问题,让学生想到运用实验来探究,使其在问题驱动中找准探究的方向,指导他们设计和操作实验,培养个人探究能力。

比如,在讲授“燃烧条件与灭火原理”的过程中,教师激情导入:大家知道很多物质都能在氧气中燃烧,燃烧也是生活中常见的现象,谁能列举一些生活中的燃烧?学生结合生活经验说出见过的燃烧,让他们通过回顾旧知识来建构新知识,得出燃烧的概念。接着,教师在课件中出示石头、木材、煤块、铁丝的图片,询问:哪些物质能够燃烧?学生知道是木材和煤块,追问:其他物质为什么不燃烧?使其思考后得出燃烧的第一个条件是物质本身是可燃物,让他们说出教室中哪些物质是可燃物。之后,教师提问:怎样才能让它们燃烧呢?以蜡烛和煤块为例,演示实验:用火柴点燃它们,学生发现蜡烛会燃烧,煤块则不会,使其得出燃烧的第二个条件是可燃物需达到着火点,然后用烧杯将蜡烛扣住,直至熄灭。设问:可燃物的燃烧还需要什么?他们知道是接触氧气或空气,由此在问题与实验的双重推动下探究出燃烧的三个条件。

(四)鼓励学生动手操作,锻炼实验探究能力

对核心素养下的初中化学教学而言,培养学生的实验探究能力,本身就属于常规教学任务之一,现在纳入日常教学目标之中,不过关键还在于以他们为主体,使其拥有更多亲自动手设计、操作与完成实验的机会,不断积累探究经验。所以,初中化学教师在具体的实验课堂上,应当鼓励学生亲自动手操作实验,自己则从旁做好辅助性与组织者的工作,引导他们顺利完成实验的操作,发现疑难之处及时给予点拨或帮助,使其探究能力得到锻炼。

在这里,以“二氧化碳的实验室制取与性质”教学为例,教师提问导入:二氧化碳是一种十分重要的气体,被绿色植物吸收通过光合作用产生氧气和有机物,以供人类及其他动物呼吸,那么二氧化碳是如何得到的?引导学生回顾二氧化碳实验室制法的原理、步骤、装置类型与收集方法等,引出新问题:在实验室中如何制取二氧化碳?二氧化碳有哪些性质?引发他们的探究兴趣,使其产生动手操作实验的欲望。接着,教师指导学生准备相应的实验用品,使其学会连接实验仪器与检验装置的气密性,按照“连、查、装、收、验”的步骤操作,并交流实验的成功与失败之处,培养他们的探究能力。之后,教师引导学生操作探究二氧化碳性质的实验,包括:在放有高低不同的两支燃着的蜡烛的烧杯中倾倒二氧化碳,证明二氧化碳不能燃烧,也不能支持燃烧且密度比空气大的性质;二氧化碳的溶解性及与水和澄清石灰水的反应等,使学生亲自动手完成实验,认真观察与描述实验现象,锻炼他们的实验探究能力。

此外化学实验离不开化学仪器和试剂,因为它们是操作的工具和物质基础。使用仪器、试剂的技能一般只局限于仪器或试剂的用途、性能、使用方法和必要的注意事项,而实验基本操作除了要借助实验仪器、药品实施之外,还要根据操作的原理,涉及一系列具体动作的变换和配合,派生一套规则。因此,构成化学实验操作技能的各个方面是相互依存、密不可分的。因此对学生化学实验的心智技能亦是如此,其组成的各要素,如实验的设计、观察、数据处理、结果分析等技能都是相互联系、缺一不可的。

(五)适当拓展实验内容,强化学生探究能力

在核心素养下的初中化学教学中,针对实验探究能力的培养,不能仅仅局限于教科书中编排的固有实验,也不能只局限在常规课堂时间内,而是要适当拓展实验内容,增进同生活和社会之间的联系,让学生充分体会到化学同生活的关系,强化他们的探究能力。为此,初中化学教师在实验课堂上,應该以完成课内教学任务为前提,科学延伸实验范围及对象,带领学生运用化学知识探究一些生活中的现象,让他们切实感受到化学实验技能的实用性。

举个例子,在“溶液的酸碱性”教学中,课堂上,教师带领学生学习区分溶液酸碱性的方法,使其利用实验中常用的试剂做实验,总结出如下规律:酸性溶液能使紫色石蕊试液变红,使无色酚酞试液不变色;碱性溶液能让紫色石蕊试液变蓝,使无色酚酞试液变红,培养他们科学的学习方法与习惯,积累更多实验经历与探究经验。之后,课下环节,教师鼓励学生检验一些生活中常见溶液的酸碱性,不过需自主制作酸碱指示剂,如:以花瓣为原料制备,取新鲜的月季花数朵,去掉花蕊,留下瓣,先用清水洗净,再放入研钵或洁净的瓷碗中,用玻璃棒或洁净的竹筷将花瓣捣成浆状,然后加1~2毫升酒精,多捣几次,溶解后用少量蒸馏水加以稀释,不过不能太稀,以免影响颜色变化。制好后用来检验食醋、料酒、肥皂水、橘子水、苹果汁、洗衣粉水等液体的酸碱性,扩充他们的实验内容与探究范围,从而提高自身的实验探究能力。7C29C5CC-E5E4-4148-94D9-BE3637004D4E

(六)以兴趣为指导,创设良好认知情境,感受化学学科魅力

“兴趣是学习最好的老师”,只有建立了对学科的浓厚兴趣,才能更好的学习知识。因此,在化学的教学课堂中,应该通过科学的教学方式来创设良好认知情境,帮助学生感受化学学科魅力,让学生对化学产生好奇以及浓厚的兴趣,带动学生的积极性和主动性。

例如,在学习“铝金属材料”这一课时,教师可以先进行课外实践铺垫,让学生自己搜集各类铝制品,并通过这个实践过程来进行思考,了解铝制品在生活中的应用以及可能得到的环节,并大胆验证和拍照记录过程。在该堂课上,教师带动学生展示自己收集的铝制品,然后为了进一步满足学生的好奇心,还可以通过多媒体的方式来进行展示,将神舟载人飞船的资料进行投影,展示铝制品用途的广泛和应用领域之广,帮助学生感受化学的魅力。

在教学实践中,教师也应该加强学习,不断更新自身知识结构和教学理念,擅于使用多媒体教学等多元教学方式,树立课堂主体的意识,以激发和带动学生的积极性和主动性为第一目标,不断创设魅力课堂,帮助学生主动学习和吸纳化学知识,激发他们的学习积极性。此外,在学习中不断加深学科印象,为其投入到化学课堂学习中提供更多的可能性,激发更多的活力。

四、 结语

总而言之,初中是学生接触化学的起步阶段,化学实验更是日常教学中不可或缺的一个重要部分。在核心素养下的初中化学教学中,教师一方面应高度重视实验教学,尽可能提升实验的探究性,以固有课本内容为依托,通过多种形式、多个渠道为其提供更有趣、更完善、更优质的化学实验,启发他们主动思考与动手操作,最终真正提高自身的化学实验探究能力。另一方面还要结合学生实际,在实验过程中指导学生掌握化学实验和科学探究的过程和方法,加强学生的化学实践应用,培养学生的化学创新能力。

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作者简介:罗清蓉(1975~),女,汉族,福建福州人,福建师范大学第二附属中学,研究方向:中学化学教学。7C29C5CC-E5E4-4148-94D9-BE3637004D4E

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