九年级化学学生实验活动教学策略的探究

江苏省南京市玄武区教师发展中心(210016) 陆建源

“实验探究和创新意识”是中学化学学科的核心素养之一,开展学生实验活动教学是提高学科核心素养、培养学生探究能力的重要方法。因此,开展学生实验活动教学在化学教学中有着举足轻重的地位。如何按照化学课程标准的要求,有效地开展化学实验教学活动,提高核心素养呢? 笔者认为,关键在于实施有效的学生实验活动教学策略。

1 整合实验活动的内容,培养学生“探究和创新”兴趣

初中化学实验活动指的是学生自主或者和他人合作进行实验设计,实验操作、观察现象、探究性质、制取物质、交流讨论等实验活动。在2011年版的《义务教育化学课程标准》上要求学生至少完成“粗盐中难溶性杂质的去除”等8个实验活动。显然,要培养学生实验探究和创新兴趣,仅仅完成8个实验是不够的,还需要融入一些具有探究性和创新性的实验内容。

1.1 设计操作型实验内容,提高实验操作技能

万丈高楼平地起,学生的实验探究能力的培养是由基本实验操作训练开始的。大部分化学实验基本操作如药品的取用、物质的加热等可以在9年级化学第1单元学完后,安排一次学生实验活动来强化实验基本操作和常用仪器使用技能的训练。但有些实验基本操作如过滤、蒸馏等可以在课堂上采用边讲边实验的方法进行强化。如在讲授“水的净化”时,就可以让学生在实验室中进行,边听边操作。有些实验基本操作还可以利用网络软件来强化训练,如仿真化学实验室等。虽然是虚拟的,但也能让学生熟悉化学实验仪器的功能和构造,了解操作该仪器的基本方法,便于在真实的实验环境中顺利操作。

1.2 设计探究性实验内容,提高学生实验探究兴趣

在学生实验活动中融入一些生活化、趣味化、贴近学生学习实际的实验也能有效激发学生的实验兴趣,加深对化学概念的理解,提高探究的兴趣。

在学生实验活动中,设计一些便于学生理解的数字化探究实验,能起到事半功倍的效果。让数据说话,既有直观性又有探究性。如对课本中“测定空气中氧气含量”实验进行改进,增加“数字化传感器”来测定红磷和白磷燃烧后剩余氧气的含量内容(见图1),强化燃烧条件及测定氧气含量的探究。在初中化学中,利用数字化装置进行探究的实验很多,如测定空气中氧气的含量,中和滴定中溶液pH的测定、二氧化碳溶于水后溶液pH 的变化、物质燃烧前后温度的变化等。

设计一些趣味性实验也可培养学生的探究兴趣,通过那些奇妙的现象和引人入胜的分析,可让学生大开眼界,主动探究学习。

图1 测定红磷和白磷燃烧后剩余氧气的含量装置图

1.3 设计创新性实验内容,提高学生实验创新兴趣

设计创新性实验内容主要方法有：①将教科书上的讨论、资料卡片、化学·技术·社会、调查和研究等栏目中的相关内容设计成实验,如将调查和研究栏目中的“测定本地区雨水的pH”设计成实验,把学生分成若干小组用不同的实验器材(pH 试纸、pH 计、pH 数字化传感器等),测定雨水的pH,并完成相关实验报告;②将课本实验进行改进,如将课外实验“自制白糖晶体”,改为“自制硫酸铜晶体”,学生自行设计实验方法和药品用量,并让学生将制得的晶体在班级中进行交流和展示,使实验既有创新性、探究性又有趣昧性;③从化学期刊上遴选相关创新实验等作为学生实验的内容,在选择学生实验活动内容时,应对相关的创新实验进行筛选,并进行必要的改进,从而提高学生的实验兴趣。

总之,在每一次实验活动中,均可设置几个探究性实验,有利于培养学生的探究意识和创新兴趣。例如9年级上学期中学生化学实验活动内容可进行如下整合(见表1)。

表1 9年级化学上学期学生实验活动内容的整合

2 选择实验活动的模式,强化“探究和创新”意识

实验活动的模式选择是指怎样让学生去做好化学实验。具体包括如下2个方面：一是要根据实验活动的内容确定学生的实验方式和教师的参与程度;二是要确定好学生的实验时间和评价方式。

2.1 采用“验证式”实验活动模式,锻炼学生的动手能力

学生实验活动课是学生进行自主探究活动的最佳时段,也是提高学生实验操作技能和掌握实验方法的有效途径。“验证式”实验活动模式就是提供成熟的实验方案、必要的仪器和试剂,由学生在课程规定的学时内,按照实验步骤进行实验,同时完成预习、实验、记录和书写实验报告的全过程。如以“掌握技能”为目的的“验证式”实验活动可采用：器材介绍、操作示范、自主体验、合作体验、汇报评议的“验证式”活动模式。如在“过滤”实验活动中,可先进行漏斗、滤纸、烧杯等器材介绍。然后教师示范滤纸的折叠方法,制成过滤器。学生进行自主体验,自行制作,并和同学交流。在学生基本完成的基础上,教师组织学生交流,指出需改进的地方,展示做得好的过滤器。在此基础上进行天然水的过滤操作示范,学生随之进行自主体验、交流讨论、全班汇报评议。这样,既能让学生有成功的体验,又能及时掌握实验技能。

2.2 采用“探究式”实验活动模式,激发学生的探究意识

“探究式”实验活动模式就是教师提出问题,学生进行相关探究的一种学习活动。该实验活动模式的基本流程为：提出问题、查阅资料、制定实验计划(设计装置)、进行实验探究、得出结论、开展交流反思和评价等。如红磷燃烧过程中压强和温度变化的实验探究可以采用该模式。

提出问题：红磷燃烧过程中体系内的压强和温度是如何变化的,为什么?

查阅资料：利用温度和压强传感器测出红磷燃烧前后的温度和压强变化。

制定计划：利用三颈瓶进行装置设置(见图2)。

图2 实验装置图

进行实验：在实验室里,在教师的指导下进行自主实验。

得出结论：根据相关数据得出结论。

交流评价：全班交流结论和原因,并评价。

探究式实验活动有利于提升学生实验的兴趣,提高学生的思维能力,对学生创新意识的培养也有一定的促进作用。

2.3 采用“设计式”实验活动模式,培养学生严谨的科学态度

“设计式”实验活动模式就是依据实验题目,制定实验方案,师生或生生讨论设计方案;教师审查方案;开展实验活动,撰写实验小论文或制得实验产品;实验过程评定等。如“物质的制取”实验活动可采用如下“设计式”实验活动模式：依据制取的物质设计多个实验方案、讨论实验方案、选择最佳的实验方案、实验室制取物质、产品展示、撰写实验报告、进行实验评价等。例如,制取硫酸铜晶体可以从：铜、稀硫酸、氧气,氧化铜、稀硫酸,铜、浓硫酸,硫酸铜固体、水等多种反应物开始设计实验方案,选择最佳的实验方案开展实验,并将制得的硫酸铜晶体进行展示,最后交流讨论完善方案。

3 优化实验活动的评价方式,提高“探究和创新”效率

实验活动教学中,对学生的评价主要是过程性评价,即观察、记录学生在实验活动中的表现,对学生的参与意识、动手能力、合作精神、实验操作技能、分析和解决问题的能力、知识的理解、数据处理技能等进行评价。

3.1 依据课标要求,设计“实验活动评价“样例

设计实验活动评价样例是开展实验活动评价的首要任务,实验评价样例一般包括4个方面：样例名称、使用说明(包括样例的使用方法和注意事项、样例适用的范围、评价等级说明等)、学生实验成果和实验成果评价。自制净水器的实验评价样例如下。

样例名称：自制净水器。

样例描述：在学习完义务教育教科书化学9年级上册(人教版)第4单元课题2“水的净化”有关内容后,教师让学生根据自己的理解,自行寻找相关材料,制成一个净水器,对净水器的大小、形状等不作限制。

适用范围：9年级化学课程。

评价等级说明：学生的制作方式可多样,评价要点是：①净水器原理有无科学性错误;②净水器是否有净水效果;③净水器是否是自制且装置完整。评价等级是：①优：原理无科学性错误,净水效果好,取材方便,自制装置完整;②良：原理无科学性错误,净水效果好,自制装置较完整;③合格：原理无科学性错误,净水效果一般,自制装置较完整。

学生实验成果和评价内容见表2。

表2 学生实验成果和评价

利用制得的评价样例,让学生对自己的实验成果进行评价,也可进行学生间互评等,为实验评价的开展提供了依据和抓手。

3.2 依据课标要求,设计“化学实验报告”样例

实验报告是学生完成实验后的书面总结,在设计时既要有学生开展实验探究活动和创新设计的过程记录,又要留有开展实验评价的空间。

3.3 借助网络资源,开展“实验活动效果”评价

将学生的实验活动过程和评价置于网络系统中,让学生在学习小组内进行网络模拟、实验平台的操作、观察实验过程、得出实验结果、依据评价样例进行实验评价。这样既能保障实验过程的安全,又能增强学生的实验操作能力、评价能力。例如9年级学生多使用QQ 进行交流,教师可以建立班级和小组QQ 群进行评价和交流。在选择实验课题时可以进行网上投票,实验结束后上传有关实验过程的文件和视频,方便学生随时学习查看。更为重要的是,教师可以设计实验评价题目,让学生在网上填写,借此来了解学生实验感想和对教学的建议,促进实验质量的提升。除此之外,教师也可以及时对学生的表现进行评价,让学生了解自身存在的问题。同时借助网络,让学生相互评价,达到相互学习、取长补短、共同提高的目的。

总之,学生实验活动教学策略的建构应以培养学生实验探究和创新能力为理念,科学的实验方法为基础,学科核心素养为目标。