高中化学实验在自主学、自主练中的应用探究
牛晋春
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牛晋春,. 高中化学实验在自主学、自主练中的应用探究[J]. 应用化学学报,2022.4. DOI:10.12721/ccn.2022.157263.
摘要:
化学是一门基于实验的学科,化学实验是学生获取化学知识的重要方法。实验是实施以训练学生创新思维和实践能力为中心的素质教育的有效途径之一。在高中化学教学中可以发挥实验的导向功能,激发学生的创新意识;可以发挥实验的心理功能,培养学生的创新精神;可以发挥实验的方法功能,训练学生的创新思维;可以发挥实验的操作功能,提高学生在“自主学、自主练”中的实践能力。实验是高中化学的重要组成部分,教师需充分关注实验教学,并通过实验教学的开展,调动学生对化学知识学习的兴趣,并对学生的创新能力以及探究精神进行培养,以促使学生的化学学科的核心素养得到有效提高。
关键词: 化学实验;自主学;自主练;应用探究
DOI:10.12721/ccn.2022.157263
基金资助:山西省吕梁市2021年度中小学规划课题《高中化学“自主学、自主练”教学实践研究》(课题编号:LK—21084)阶段性研究成果

课堂是学生在校期间学习文化科学知识的主阵地,构建有效课堂是当前学校教育改革的核心内容。我们学校对课堂教学改革也采取了很多的措施,比如在教学过程中推行“三元五步”高效课改模式。其中“三元”是指集体备课、自主学练和课堂变革,“五步”是指预习新内容、小组合作交流、小组展示、练习反馈和及时补救。其中集体备课包括“四阶段六环节”,这是有效教学的基础保障,在这个过程中我们需要进行深入的研究讨论,解决实际问题,生成确定的教研成果---自主学、自主练,从而形成适合学生高效学习、行之有效的一种教育教学的方案,进而形成以自主学、自主练为载体的课堂教学新模式,大力推动和促进学生自愿学习、自主学习、高效学习,全方位提升学习能力、提升学生化学学科核心素养。在这种教与学的方式的转变下,对学生进行适当的引导与干预就是必不可少的,化学实验在其中也起着很重要的作用。

一、梳理化学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会认识化学概念,以生活化实验来指导学生时,过分突出实验的生活化,反而忽视了化学学科严谨、规范的学科特质。

②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,忽略了实验的难度和深度,使主要实验的主体地位被掩盖,达不到该实验的功能。

③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。

④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,但却剥夺了学生动手体验的乐趣与收获。

例如,实验室制取氨及氨溶于水的喷泉实验,用实验视频代替课堂演示实验,会使学生对其反应原理及实验现象理解不到位、记忆不深刻。另外,该实验结束后,教师还可以结合实验开展的情况进行有效教学评价的构建。在教学实际中,教师可以从实验目标的达成、实验过程的表现、实验能力三个方面来给出学生评价。在教学实际中,针对于实验目标的达成,教师可以对各个小组学生的实验完成情况进行分析,判定学生的实验是否达成了对氨性质探究的目的;针对于实验过程的表现,教师还能分析各个学生小组的探究分析情况,将学生的讨论积极性和操作合理性作为评价的切入点进行分析;针对于实验能力,教师则要能结合学生的实验表现,定性学生的实验探究能力,在此基础上再设计评价,指出学生发展情况。在评价完成后,教师要能结合三个方面的评价给学生提出综合的评价,并给出针对性的优化意见,以此促进学生的调整和发展。

二、学科素养导向下化学实验的创新路径

(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”。如实验设计是否存在缺陷,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“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”、“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”、“科学态度与社会责任”等化学学科核心素养目标。学生在实验探究中,要有所发现并能提出问题,要参与问题探究,并提出解决问题的方法。

例如,在进行《化学反应的热效应》这一课时的教学时,教师就需要利用好备课环节,做好本节课的教学目标设计。在实际教学中,教师通过分析可以发现,本节课的教学重点在于热效应的概念和引导学生从能量的角度理解化学反应的作用。相应地,教师在设置教学目标时就可以将反应热的概念、内能的含义以及与反应热的关系作为教目标;可以将培养学生的探究能力和分析能力作为能力目标;在素养目标上,教师可以将变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学态度与社会责任三点作为本课需要重点突出的核心素养培养内容。

(二)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。但不能让化学实验太完美,剥夺学生对化学知识、化学问题的多样化思考。

例如,在进行关于有机化合物的结构和性质教学时,教师就可以借助多媒体设备来展示教学内容。在实际教学中,为确保教学展示的质量,教师需要先在网络上检索和搜集相关的展示资源。其中,教师可以搜集的内容包括一些常见的有机化合物的结构示意图、一些化学教师的优秀课例设计、一些简单的基础概念习题等。在完成资源的检索后,教师就可以设计展示计划。在展示计划的设计上,教师需要明确展示的先后顺序与方式。如在展示的方式上,教师可以使用多媒体设备展示有机化合物的分子模型,让学生思考各个有机化合物的相同之处和不同之处。

(三)设计微型实验,减少环境污染

氯气的制备及其性质探究是高中化学课程中的重要实验,但是氯气是一种有毒气体,对人的身体及对环境有很大的危害,所以让学生制备或者在教室里进行演示都有很大障碍,所以我们可以运用微型实验思想设计氯气的制备和对其性质的探究,在表面皿中用次氯酸盐与盐酸反应代替二氧化锰与浓盐酸加热制备氯气,同时在中心反应位置四周设置性质实验,这样可以大大降低氯气的危害程度,使原来的不可能实验变成现实。当然这类实验装置也可以用于其他有毒气体(如二氧化硫、硫化氢等)的制备及性质探究。再比如利用注射器做实验容器来操作“二氧化氮溶于水”的实验,既能达到实验目的,又能避免产生环境污染,现象也很明显,一举多得。

(四)借助有效仪器,开展虚拟实验

虚拟实验是指利用信息化工具与其他的传感器工具开展的虚拟化实验。在虚拟实验中,学生操作或观察的并不是直接的实验仪器或药剂,而是计算机多媒体。这一类新型实验的价值是可以让学生体验一些中学化学实验室难以开展的高要求、高风险性实验。通过虚拟实验的开展,学生不但可以获得化学实验技能的发展,其信息素养也能在一定程度上得到培养。

例如,有机反应的实验机理,用实物展示或者讲解,效果微乎其微,但是采用虚拟实验进行展示,进行可视化讲解,会起到事半功倍的效果。在实际教学中,教师还可以在进行“TNT”(烈性炸药,化学式名称为“三硝基甲苯”)的相关内容展示时,为了激发学生探究的兴趣,教师可以使用虚拟实验的方式让学生观察化学制作TNT的过程,引领学生进行相关过程的认识。又比如,教师还可以为学生演示工业制取化肥的过程,引领学生观察工业实验反应与化学实验室所选实验物质的差异,引领学生明确化学从理论变为实践需要进一步考虑的内容构成。

三、结论

总之,高中化学实验教学要跳出“照方抓药”的刻板思维,注重实验的改进和创新设计。创新化学实验,其目标在于发展学生的学科素养,让学生动手参与实验,自主学习、自主练习,不能脱离实验初衷而一味地创新,要落脚于对问题的解决上,要结合实验育人功能,最大化地挖掘实验的知识价值和素养内涵。

参考文献:

[1]张平众.高中化学实验教学的改进策略[J].试题与研究,2018(13):117.

[2]张一凡.高中化学实验方法的改进策略分析[J].中学生数理化(学习研究),2017(6):80.

[3]普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订).中华人民共和国教育部制定

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