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關(guān)鍵詞:化工素材;化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng);育人資源;教學(xué)案例
文章編號:1005C6629(2017)6C0029C06 中圖分類號:G633.8 文獻標(biāo)識碼:B
中學(xué)化學(xué)教材中包含著很多化工素材,一方面體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)來源、發(fā)展于社會實踐的鮮明特點;另一方面,也彰顯了化學(xué)教學(xué)要聯(lián)系社會實際、豐富生活閱歷、完善學(xué)習(xí)方式的課程理念。在上科版的化學(xué)教材中,化工素材的內(nèi)容主要以三種形式出現(xiàn):第一,以簡約的文字、生動的圖片出現(xiàn)在正式文本中;第二,以“拓展視野”、“化學(xué)史話”、“資料庫”的板塊出現(xiàn)在輔助資料中;第三,以“思考與討論”、“探究與實踐”、“復(fù)習(xí)與思考”的板塊出現(xiàn)在課堂活動的要求或課后作業(yè)的設(shè)計中。
對于化工素材的處理,教師一般的做法是:其一,作為導(dǎo)課的材料。例如,“自來水生產(chǎn)中使用氯氣進行消毒殺菌”(文字),常用作“氯氣的性質(zhì)”一課的開場白。其二,作為問題的情景。例如,“如何從海水中提取溴和碘呢?”(文字結(jié)合圖片),這樣的引言就是針對“從海水中提取溴和碘”一課創(chuàng)設(shè)的問題情景。其三,作為自主學(xué)習(xí)的素材。例如,“拓展視野――電池的發(fā)明”(教材板塊),即為“原電池”一課中為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供的材料。其四,作為授課的內(nèi)容載體。例如,“工業(yè)制硫酸”(整節(jié)教材),整堂課以工業(yè)制硫酸的素材作為教學(xué)內(nèi)容的背景和載體。以上做法,應(yīng)該說對促成日常教學(xué)任務(wù)、教學(xué)目標(biāo)的達成起到了重要作用,也是眾多教師的教學(xué)常態(tài)。但是,在當(dāng)前關(guān)注學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教育形勢下,其發(fā)揮的能量和教育的成效顯然存在不足。如何進一步挖掘、提升化工素材的育人價值,為落實“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的育人工作助一臂之力?這就是本文要探討的話題。下面,筆者談一些粗淺的看法和做法。
1 對“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的理解及其在化工素材中的蘊含分析
目前,關(guān)于“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的研究正成為熱點。吳俊明教授認(rèn)為,化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)包括若干基本觀念、相應(yīng)的思維和實踐能力以及態(tài)度與責(zé)任心,其中既包括具有化學(xué)專屬性的內(nèi)容,也包括跟化學(xué)有聯(lián)系的、必備的一般科學(xué)素養(yǎng)、人文素養(yǎng)、社會素養(yǎng)和公民素養(yǎng)等內(nèi)容[1]。吳星教授認(rèn)為,高中化學(xué)核心素養(yǎng)應(yīng)該包括化學(xué)學(xué)科觀念、化學(xué)學(xué)科思維、科學(xué)探究實踐和化學(xué)學(xué)科價值追求[2]。劉前樹老師提出,化W核心素養(yǎng)包括4個維度:①化學(xué)基本觀念;②化學(xué)過程;③化學(xué)在生活中的應(yīng)用;④對化學(xué)的態(tài)度[3]。2016年,普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿,下稱“征求意見稿”)指出:化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”、“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”、“科學(xué)精神與社會責(zé)任”等5個維度[4]。筆者認(rèn)為,上述觀點有異曲同工之處,反映到課程實施、課堂實踐上有相互融合和補充的優(yōu)勢。它們的共同點是,一方面體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科獨特的育人價值;另一方面反映化學(xué)學(xué)科中必須養(yǎng)育的作為一個人發(fā)展必備的品格和關(guān)鍵的能力。本文中的“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”,筆者主要采用征求意見稿中的觀點表述,同時吸納其他專家的成果精粹。
那么,高中化學(xué)教材中的化工素材有什么特點,它們又蘊含著哪些“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)機會呢?
其一,化工素材作為教學(xué)內(nèi)容的授課載體,貫穿整個知識點或課堂教學(xué)的始終,其蘊含較多核心素養(yǎng)的培養(yǎng)機會。載體型化工素材是一個支持某個探究點或整堂課教學(xué)活動的、數(shù)量較多且相互關(guān)聯(lián)的素材群。以上科版教材第2章第1節(jié)“海水曬鹽”一課為例,教材以“海水取鹽”為背景和載體展開,其中分布了7個化工素材點(參見“表1編號1”)。素材1:“海水取鹽的歷史、鹽田法”的文本;素材2:圖2.1《天工開物》中制鹽海圖;素材3:圖2.2現(xiàn)代鹽田的技術(shù)設(shè)備和生產(chǎn)情景;素材4:表2.1海水濃縮過程中析出鹽的種類和質(zhì)量數(shù)據(jù)表;素材5:[學(xué)生實驗]粗鹽的提純;素材6:[資料庫]海水中主要元素的含量;素材7:[拓展視野]從海水中提取微量元素。
首先,素材之間有密切聯(lián)系,共同為達成教學(xué)目標(biāo)服務(wù)。素材1、2、3是為“理解海水提取食鹽的方法”的“知識與技能”目標(biāo)服務(wù);素材4是為“感受制鹽生產(chǎn)中利用控制鹵水密度范圍來控制產(chǎn)品質(zhì)量”的“過程與方法”目標(biāo)服務(wù);素材5服務(wù)于“理解粗鹽提純的一般方法”的“知識與技能”目標(biāo);素材6、7,一方面服務(wù)于“知道海洋是人類可利用的最大資源庫”的“知識與技能”目標(biāo),另一方面服務(wù)于“領(lǐng)略海洋資源的豐富和開發(fā)海洋資源的偉大意義”的“情感態(tài)度與價值觀”目標(biāo)。7個素材共同成為本堂課授課內(nèi)容的載體,貫穿課堂教學(xué)的全過程。
其次,素材之中富含針對“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的培育機會。素材1、2是一種實證古人取鹽的資料,素材4呈現(xiàn)了現(xiàn)代制鹽的技術(shù)和環(huán)節(jié),它們共同為“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)提供培養(yǎng)機會;同時,利用這些素材并結(jié)合“溶解平衡”知識,可以進行“平衡思想”核心素養(yǎng)的培養(yǎng);素材1、2和3的組合,又是反映人類開展科學(xué)研究、促進文明發(fā)展的對比材料,為培養(yǎng)“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)提供了載體;素材4、5是反映數(shù)據(jù)分析和實驗研究的教學(xué)資源,為培養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”埋下了伏筆;另外,素材6、7是一組化學(xué)科學(xué)的信息資料,可以為培養(yǎng)化學(xué)學(xué)科的關(guān)鍵能力(化學(xué)信息能力)[5]創(chuàng)造條件。
其二,化工素材作為教學(xué)內(nèi)容的佐證材料,提供即時聯(lián)系和實踐論證的需要,其蘊含較少核心素養(yǎng)的培養(yǎng)機會。高中化學(xué)的有些內(nèi)容與化工生產(chǎn)有一定距離,而且教材中設(shè)計的化工素材也不多。這些孤立或關(guān)聯(lián)性化不強的化工素材,在課堂教學(xué)中無法對整個探究點或整堂課的探究活動提供支持,而只能作為其部分內(nèi)容或活動的佐證材料。它們蘊含的針對核心素養(yǎng)培養(yǎng)的機會也相對較少,維度也相對單一。例如,第3章“離子鍵”一課中的化工素材(圖3.4食鹽的實物照片和結(jié)構(gòu)模型),為“宏觀辨識與微觀探析”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)創(chuàng)造了機會;第4章“熱化學(xué)方程式”一課中的化工素材([資料庫]比較常見的燃料的熱值),用數(shù)據(jù)表明液化氣是一種高熱值的民用燃料,為“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供了載體。再如第2章“鹽酸”一課中的化工素材(圖2.6氯化氫合成塔及工作示意圖;參見“表1編號3”),其實物圖片及工作示意圖為培養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)提供了資源;同時,氯氣在內(nèi)管、氫氣在外管燃燒的示意圖(保證氯氣燃燒完全保護環(huán)境)為“科學(xué)精神與社會責(zé)任”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)做好了鋪墊。
2 基于“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”培養(yǎng)的化工素材育人資源的挖掘
筆者以上科版化學(xué)教材高一年級“第2章開發(fā)海水中的鹵素資源”為例[6],嘗試研發(fā)基于“化W學(xué)科核心素養(yǎng)”培養(yǎng)的化工素材育人資源,為化學(xué)課堂的實踐探索作好準(zhǔn)備。為了研究方便,筆者將“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的內(nèi)容進行了編號,形成了序列:A-宏觀辨識與微觀探析;B-變化觀念與平衡思想;C-證據(jù)推理與模型認(rèn)知;D-科學(xué)探究與創(chuàng)新意識;E-科學(xué)精神與社會責(zé)任;F-關(guān)鍵能力(化學(xué)信息能力、化學(xué)學(xué)習(xí)能力、化學(xué)實踐能力)[7];G-公民素養(yǎng)[8];H-社會素養(yǎng)[9];I-人文素[10]。在此基礎(chǔ)上開展“三項”工作,形成如下成果(見“表1”):
第一,梳理化工素材。詳細(xì)閱讀教材,將教材中所有涉及化學(xué)工業(yè)的資料(包括化工產(chǎn)品、化工知識、背景材料、技術(shù)前沿、模擬實驗等),進行全面梳理。用簡要的文字、課本原有的圖表編號、欄目名稱進行呈現(xiàn),用表格形式進行匯總(參見表1)。
第二,完善化工素材。觀照教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo),教材上既有的化工素材有時不能實現(xiàn)(或不能達到最佳)教育效果,此時可以增補、完善化工素材,或標(biāo)注修正或使用的說明。例如,在“氯堿工業(yè)”一課中,書上只提供了實驗室電解飽和食鹽水的裝置示意圖(圖2.5),為了合理地解釋電解過程中的安全問題和效率問題,可以增補“隔膜電解槽”、“離子膜電解槽”的實物照片及工作示意圖(參見“表1編號2”)。
第三,定位素材類型?;に夭姆譃椤笆谡n載體型”和“佐證材料型”兩類。前者,是由數(shù)量較多的化工素材組成的素材群,形式多樣,一般有照片、圖表、文字等;同時,呈現(xiàn)于不同的教材欄目。例如“化學(xué)史話”、“資料庫”、“拓展視野”、“思考與討論”、“探究與實踐”等。素材之間相互補充、關(guān)系密切,為達成同一個教學(xué)目標(biāo)服務(wù)。后者,是由數(shù)量較少、相對獨立的化工素材組成的素材點。由于數(shù)量少,其形式、欄目也相對單一。確定素材類型的原則是,以教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和化工素材的匹配程度(數(shù)量)、互動時間(深度)、實施效果等因素進行綜合判斷。一般素材數(shù)量多、匹配程度好,互動時間長、深度大,則定位成“授課載體型”;相反,則定位成“佐證材料型”(參見“表1-素材類型”)。
第四,確定培育目標(biāo)。這里的培育目標(biāo)是指化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。由于一個化工素材可以針對多個培育目標(biāo),多個化工素材也可以針對同一個培育目標(biāo)。因此,做好這項工作有一定難度,也是工作的關(guān)鍵。我們的做法是:以某個核心素養(yǎng)為基準(zhǔn),選擇相應(yīng)匹配的化工素材,然后反向進行目標(biāo)匹配性評估及針對性修正,以此類推。以第二章“氯堿工業(yè)”一課為例(參見“表1編號2”),第一步以核心素養(yǎng)“宏觀辨識與微觀探析”為基準(zhǔn)選擇素材:素材3,電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式(宏觀辨識);增補“電極反應(yīng)及順序判斷”(修正后針對“微觀探析”)。第二步,以核心素養(yǎng)“變化觀念與平衡思想”為基準(zhǔn)選擇素材:素材3,電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式,強調(diào)“電解是反應(yīng)發(fā)生的必要條件;電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能”(修正后針對“變化觀念與平衡思想”)。第三步,以核心素養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”為基準(zhǔn)選擇素材:素材4,[課堂實驗]電解飽和食鹽水;素材5,圖2.5電解飽和食鹽水的工作示意圖。第四步,以核心素養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”為基準(zhǔn)選擇素材:素材4,[課堂實驗]電解飽和食鹽水;素材6,增補“隔膜電解槽、離子膜電解槽實物圖及工作示意圖”(修正后針對“創(chuàng)新意識”)。第五步,以核心素養(yǎng)“科學(xué)精神與社會責(zé)任”為基準(zhǔn)選擇素材:素材1,p25氯堿工業(yè)的產(chǎn)品介紹;素材2,圖2.4上海氯堿總廠離子膜電解車間;素材7,[化學(xué)史話]近代著名實業(yè)家吳蘊初先生。
3 運用化工素材培養(yǎng)“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的教學(xué)案例研究
下面以第2章第2節(jié)中“漂白粉和水的消毒”一課中的“載體型”化工素材育人資源為例(參見“表1編號5”),對照“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)目標(biāo),總結(jié)我們在教學(xué)設(shè)計和課堂實踐上的具體做法(“佐證型”化工素材育人資源的實施可參照于此)。
3.1 明確化工素材的輔助主體――教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容
本課的“知識與技能”目標(biāo)是:理解氯水的概念,理解氯水漂白和殺菌原理,理解氯水的不穩(wěn)定性,理解氯氣跟堿的反應(yīng),知道漂粉精的制法和消毒原理;“過程與方法”目標(biāo)是:在氯水化學(xué)性質(zhì)的討論中,認(rèn)識物質(zhì)的組成及微粒的性質(zhì)是影響物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的決定因素;“情感態(tài)度與價值觀”目標(biāo)是:通過制漂粉精的工業(yè)生產(chǎn)的學(xué)習(xí),感悟化工生產(chǎn)對人類生活作出的貢獻,以及化工生產(chǎn)中對成本、效益等諸多問題進行系統(tǒng)思考、綜合解決的意義。教材中正式的文本內(nèi)容是:氯氣的用途氯氣貯存、運輸?shù)牟环奖愦温人猁}的特點工業(yè)上制造漂粉精的原理漂粉精發(fā)揮效能的原理?;に夭牡脑O(shè)計、運用必須建立在輔助教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)之上,課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容是選擇、運用化工素材的重要依據(jù)。
3.2 用好教材主體的培養(yǎng)資源――系統(tǒng)設(shè)計、合理布局
教材中的教學(xué)資源,除了化工素材,還有承載教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容的主體資源,例如核心概念、元素化合物知識、基本原理等專業(yè)知識;還有針對非化工素材的教學(xué)素材,例如科學(xué)家探究科學(xué)的史實材料;等等。特別是承載著化學(xué)學(xué)科專業(yè)知識的主體資源,在培養(yǎng)“宏觀辨識與微觀探析”、“變化觀念與平衡思想”、“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等核心素養(yǎng)上起著關(guān)鍵作用。筆者的做法是:系統(tǒng)設(shè)計、合理布局,即:根據(jù)先前的研究成果――化學(xué)課堂“有效共識”[11],以“目標(biāo)、線索、結(jié)構(gòu)、問題、環(huán)節(jié)、方法”為抓手,全面、系統(tǒng)地設(shè)計一堂課,形成以教材主體資源為主線,以包括化工素材在內(nèi)的輔助資源為支持的課堂結(jié)構(gòu),合理布局教育資源的運用及其探究活動。下面是“漂白粉和水的消毒”一課的課堂結(jié)構(gòu)[12](化工素材的育人資源蘊含在問題設(shè)計及其探究環(huán)節(jié)之中):
3.3 抓住化工素材的實施策略――融入設(shè)計、彰顯落實
針對化工素材的教學(xué)設(shè)計,我們采取“融入設(shè)計”的工作對策,即:根據(jù)本課的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容,將化工素材融入整課的教學(xué)設(shè)計,在設(shè)計課堂結(jié)構(gòu)及探究活動中全面系統(tǒng)、有選擇地布局化工素材,包括素材運用的契機、呈現(xiàn)的形式,素材使用的時間、需要配合的資源,針對核心素養(yǎng)的教師評論;等等,讓化工素材最大程度地為實現(xiàn)課堂的教學(xué)目標(biāo)服務(wù)。
針對化工素材的課堂實施,我們采取“彰顯落實”的教學(xué)策略,即:根據(jù)“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)目標(biāo),使用最佳技術(shù)呈現(xiàn)素材,組織最佳活動使用素材,運用最精致語言詮釋素材,從而彰顯、強化核心素養(yǎng)的落實過程和結(jié)果。其中,詮釋素材的針對性、有效性成為落實核心素養(yǎng)的最關(guān)鍵操作。
下面是“漂白粉和水的消毒”一課的教學(xué)設(shè)計、意圖說明及其教育效果:
[H1]一、氯水
[投影/引言](素材1)圖2.15氯氣的用途。氯氣有許多用途,為人類作出了很大貢獻。今天我們來討論水的消毒以及漂粉精的制造。
[演示/討論]展示一瓶氯水,將氯水滴到藍色石蕊試紙上。討論現(xiàn)象、原因。
[小結(jié)]
1.化學(xué)反應(yīng)
現(xiàn)象:試紙先變紅再變白。
原因:變紅是因為鹽酸具有酸性,變白是因為次氯酸具有漂白性。
[講述](素材2)次氯酸能使許多有機色質(zhì)褪色,還能殺滅水中的細(xì)菌。
[意圖與效果]素材1,以投影形式呈現(xiàn),配合教師精簡的導(dǎo)入語。一方面起到導(dǎo)課作用,另一方面讓學(xué)生感受化學(xué)對社會的貢獻,起到激發(fā)“社會責(zé)任”的效果。素材2,采用教師講述形式,一是拓展前面的實驗講解(次氯酸功能),二是作為證據(jù)材料培養(yǎng)學(xué)生的“證據(jù)推理”意識。實踐證明,這兩個素材的選擇和運用是比較成功的。
2.微粒種類
[討論]新制氯水、久置氯水、液氯的區(qū)別?(久置氯水就是鹽酸)
[意圖與效果]雖然教學(xué)內(nèi)容“2.微粒種類”、“3.化學(xué)性質(zhì)”沒有用到預(yù)設(shè)的化工素材,但教學(xué)設(shè)計中卻清晰地蘊涵了“宏觀辨識與微觀探析”的培養(yǎng)契機。在聯(lián)系了“1.化學(xué)反應(yīng)”中的化學(xué)方程式之后,啟發(fā)學(xué)生從微粒的角度判定物質(zhì)變化的結(jié)果,起到了較好的教育效果。同時,這里也可以作為“變化觀念與平衡思想”核心素養(yǎng)的培養(yǎng)機會。
[H2]二、工業(yè)上制造漂粉精
[講述](素材3)HClO不穩(wěn)定;Cl2貯存、運輸不方便。而次氯酸鹽比次氯酸穩(wěn)定得多,且能溶于水,在二氧化碳和水的作用下能生成次氯酸。
[提問/互動](素材5)為何不用氫氧化鈉?(氫氧化鈉價格高,且容易潮解)
[意圖與效果]素材3,采用教師講述形式。從教學(xué)過程上來講,它起著承上啟下、教學(xué)銜接的作用;而從核心素養(yǎng)的培養(yǎng)角度上來說,它提供了一種“證據(jù)推理”的論證材料。素材4,采用化學(xué)符號的形式,并以教師板書的技術(shù)展開,它起著強化“變化觀念”的教育效果。素材5,采用提問的形式呈現(xiàn),并通過師生互動解決,旨在體現(xiàn)一種“社會素養(yǎng)”的培養(yǎng),即:經(jīng)濟效益和產(chǎn)品質(zhì)量是一個企業(yè)生存、發(fā)展的基礎(chǔ)。
[討論] 2.漂白原理
[指導(dǎo)閱讀](素材6、7)水的其他消毒方法、漂白粉消毒游泳池。
3.貯存措施
隔絕空氣,密封保存。
(素材8)失效原因:漂粉精和二氧化碳、水反應(yīng),生成的次氯酸見光分解。
[意圖與效果]素材4,采用化學(xué)符號的形式、并以教師板書的技術(shù)逐漸展開,是“變化觀念”教育的載體。素材6,以資料庫形式呈現(xiàn);素材7,以圖片形式呈現(xiàn),兩者均通過指導(dǎo)閱讀的手段,讓學(xué)生感受化W對人類生活的貢獻,起到培養(yǎng)“社會責(zé)任”的教育目的;同時,素材6中“臭氧的消毒原理”可以培養(yǎng)學(xué)生的“微觀探析”思想。素材8,以提問形式呈現(xiàn),并以師生互動方式解決,旨在培養(yǎng)一種基本的“公民素養(yǎng)”,即:“漂粉精露置在空氣會變質(zhì)”是一種生活常識。以上素材,均收到了預(yù)期的教育效果。
[小結(jié)]對本堂課進行小結(jié)。
[作業(yè)](素材9)自由組合成3~5人研究小組,自制褪色靈,二周時間內(nèi)完成。
[意圖與效果]素材9,源于[探究與實踐]欄目的課堂實驗,現(xiàn)改為實踐性作業(yè)的形式,既尊重了課堂實際(課上沒有時間完成);又體現(xiàn)了學(xué)科中開展研究性學(xué)習(xí)的課程理念和目標(biāo)。同時,從時空條件和小組合作的角度上來說,這樣的學(xué)習(xí)方式更有利于培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”。但要注意,需要加強過程管理,避免出現(xiàn)流于形式、應(yīng)付結(jié)果的“假研究”。
總之,化工素材是化學(xué)學(xué)科重要的教育資源,它不僅可以支持教學(xué)內(nèi)容的落實,促進教學(xué)目標(biāo)的達成;而且可以在“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)實踐上發(fā)揮積極作用。讓我們共同努力,為進一步挖掘、提升化工素材的育人價值作出貢獻!
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[6]姚子鵬.高級中學(xué)化學(xué)課本高一年級第一學(xué)期(試用本)[M].上海:上??萍技夹g(shù)出版社,2007:21~54.
一、問題的提出
2014年3月教育部頒發(fā)的《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》明確提出,基礎(chǔ)教育階段應(yīng)該幫助學(xué)生形成適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力?!昂诵乃仞B(yǎng)”被置于進一步深化課程改革、落實立德樹人目標(biāo)的基礎(chǔ)地位?;A(chǔ)教育的學(xué)科教學(xué),其終極目標(biāo)發(fā)展為促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組根據(jù)“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)(征求意見稿)”和高中化學(xué)課程特點,提出包含“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)識”“實驗探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)精神與社會責(zé)任”等5個要素的高中化學(xué)核心素養(yǎng)。學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的形成,需要在真實性的問題情境中,與學(xué)習(xí)環(huán)境的持續(xù)互動與作用?;诎l(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)方式,必然要實現(xiàn)從以“教”為中心向以“學(xué)”為中心的轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)以“知識教學(xué)為本”向以“觀念建構(gòu)為本”的轉(zhuǎn)變。
化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),其本質(zhì)特征是“在原子、分子的微觀水平上研究物質(zhì)及其變化”。培養(yǎng)學(xué)生運用實驗、假說、模型、分類等方法,通過動手實驗、調(diào)查與資料獲取,運用歸納、概括、推理論證等邏輯思維方法,通過小組交流、討論和反思等活動形式開展物質(zhì)及其變化的研究,并從元素的宏觀視角認(rèn)識物質(zhì)及其變化的規(guī)律、從粒子的微觀層面揭示物質(zhì)及其變化的本質(zhì),能從化學(xué)的視角解決與化學(xué)有關(guān)的社會問題,參與和化學(xué)有關(guān)的社會決策,秉持可持續(xù)發(fā)展和綠色化學(xué)理念,是幫助學(xué)生形成適應(yīng)個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力的必由之路。因此,積極開展實驗教學(xué)是培育和發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。
二、設(shè)計的背景
乙烯是學(xué)生學(xué)習(xí)甲烷、烷烴之后的另一類重要的有機物,是烯烴的典型代表物。本節(jié)課的學(xué)習(xí)將為學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)乙炔、苯和選修5“有機化學(xué)基礎(chǔ)”相關(guān)內(nèi)容做鋪墊。本節(jié)課的重點是乙烯的結(jié)構(gòu)特點、乙烯的化學(xué)性質(zhì)與加成反應(yīng)概念;學(xué)習(xí)的障礙點是乙烯分子結(jié)構(gòu)中碳碳雙鍵為什么有一根鍵容易斷裂,先前概念取代反應(yīng)對加成反應(yīng)概念的形成造成干擾。從教材的編寫意圖和學(xué)生已有認(rèn)知水平分析,對乙烯化學(xué)性質(zhì)開展實驗探究教學(xué),有利于學(xué)生基于實驗產(chǎn)生的宏觀現(xiàn)象,借助模型認(rèn)知等途徑從微觀分析和符號表征,能凸顯教學(xué)重點、化解難點,更為重要的是在實驗探究過程中學(xué)生真切地體悟和掌握了研究有機物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的一般思路與方法,形成了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本觀念,發(fā)展了學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
三、教學(xué)目標(biāo)
1. 通過自主學(xué)習(xí)和問題解決等方式了解乙烯的物理性質(zhì)和用途。
2. 通過模型搭建、問題解決和實驗探究等活動,經(jīng)歷“宏觀―微觀―符號”三重表征的思維方式,理解乙烯的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì),初步樹立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本觀念。
3. 通過實驗探究活動,?w驗實驗探究的一般過程和樂趣,認(rèn)識到化學(xué)實驗不僅是獲取實驗事實的途徑,而且是認(rèn)識事物本質(zhì)的重要方法。
四、教學(xué)過程
環(huán)節(jié)一:創(chuàng)設(shè)情境,引發(fā)學(xué)習(xí)興趣
【創(chuàng)設(shè)情境】為什么青蘋果和熟香蕉放在一起會大大縮短青蘋果變熟的時間?
【拓展延伸】呈現(xiàn)相關(guān)資料和圖片,展現(xiàn)乙烯利(乙烯磷)在農(nóng)業(yè)上是優(yōu)質(zhì)高效的植物生長調(diào)節(jié)劑;一定條件下,乙烯利可以釋放出乙烯,具有促進果實成熟等功效。
【設(shè)計意圖】從生活走進化學(xué),讓學(xué)生體會到化學(xué)就在我們身邊,能真實地感悟到化學(xué)學(xué)科在人類生產(chǎn)、生活中的重要作用。
環(huán)節(jié)二:模型認(rèn)知,探究結(jié)構(gòu)特征
【自主學(xué)習(xí)】根據(jù)教師提供的素材,了解乙烯的物理性質(zhì)和用途及其化學(xué)式。
【模型搭建】探究乙烯的結(jié)構(gòu)特征,并寫出其電子式和結(jié)構(gòu)式。
【設(shè)計意圖】讓學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中提高對有效信息的獲取和加工能力;通過模型搭建,讓學(xué)生在“做中學(xué)”,親身經(jīng)歷探究的過程,實現(xiàn)化學(xué)知識和思維的雙重建構(gòu)。
環(huán)節(jié)三:創(chuàng)新實驗,探究化學(xué)性質(zhì)
1. 乙烯的制取實驗
【創(chuàng)新實驗】用一支針筒吸入1mL40%的乙烯利溶液,注入另一支下端套有橡皮套,且內(nèi)裝有少量NaOH固體的針筒中(如圖1)。
【設(shè)計意圖】通過設(shè)計微型化的實驗,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)該實驗不僅無需加熱,反應(yīng)速度快,產(chǎn)生的乙烯氣體純度高,而且安全度高,節(jié)約時間和成本,體會實驗創(chuàng)新帶來的樂趣和價值。
2. 乙烯的燃燒實驗
【實驗創(chuàng)新】用針筒抽取少量產(chǎn)生的乙烯氣體,在針端直接點燃,學(xué)生觀察現(xiàn)象。
【設(shè)計意圖】安全性較好,無需驗純,且實驗現(xiàn)象鮮明,比教材中燃燒石蠟油在催化劑、高溫條件下的分解產(chǎn)物(其產(chǎn)物主要是乙烯和其他烷烴的混合物)更有說服力。
3. 乙烯與酸性高錳酸鉀和溴水反應(yīng)的實驗
【實驗創(chuàng)新】在一小培養(yǎng)皿(直徑為6cm)內(nèi)放置一紅色瓶蓋(加入少許飽和的NaOH溶液)和兩白色瓶蓋(分別滴加一滴酸性高錳酸鉀溶液和溴水),向紅色瓶蓋中加入少許乙烯利溶液,蓋上大表面皿(直徑為9cm)。當(dāng)兩白色瓶蓋中溶液褪色后,在旁邊再分別滴加一滴酸性高錳酸鉀溶液和溴水。
【觀察思考】根據(jù)學(xué)習(xí)甲烷性質(zhì)的經(jīng)驗思考酸性高錳酸鉀褪色的原因是什么?
【比較說明】溴水褪色的原因是發(fā)生取代反應(yīng)嗎?請說明理由?
【證據(jù)推理】提供數(shù)據(jù)(如表1),從化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)判斷原因?引入加成反應(yīng)的概念。
【模型認(rèn)知】通過學(xué)生自己動手搭建產(chǎn)物的模型,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式;通過類比遷移寫出乙烯與H2、HCl、H2O反應(yīng)的化學(xué)方程式。
【設(shè)計意圖】學(xué)生在培養(yǎng)皿中進行微型化實驗,現(xiàn)象明顯且形成鮮明的對比,不僅讓學(xué)生獲得了直觀的實驗現(xiàn)象,而且讓學(xué)生體會到了一種實驗設(shè)計的思想。通過問題導(dǎo)學(xué),學(xué)生思維不斷深入,學(xué)會從不同視角認(rèn)識加成反應(yīng),經(jīng)歷“宏觀―微觀―符號”三重表征的思維方式學(xué)習(xí)化學(xué),初步樹立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本觀念。
【提出問題】比較加成反應(yīng)和取代反應(yīng)的特點,設(shè)計實驗證明乙烯與溴水發(fā)生加成反應(yīng)?
【比較實驗】依據(jù)兩種反應(yīng)類型的特點,引導(dǎo)學(xué)生瞄準(zhǔn)生成物HBr,確定實驗設(shè)計的思路,并進行分組實驗:A組用HNO3酸化的AgNO3溶液檢驗Br-;B組用pH試紙測反應(yīng)前后溶液的pH。
【認(rèn)知沖突】①在A組學(xué)生觀察到產(chǎn)生大量淺黃色沉淀的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生思考一定是生成物HBr導(dǎo)致的嗎?還可能是什么原因?②如果是反應(yīng)不完全的溴水導(dǎo)致的,請你設(shè)計實驗驗證? 學(xué)生通過淀粉-KI試紙檢驗發(fā)現(xiàn)沒有變藍。③B組學(xué)生發(fā)現(xiàn)pH試紙變紅,酸性明顯增強。④綜合A、B兩組實驗現(xiàn)象,你又該如何做出合理解釋呢?
【文獻查閱】烯烴可以與氯或溴的稀溶液水溶液發(fā)生加成反應(yīng)得到β-鹵代醇。
【?O計實驗】引導(dǎo)學(xué)生進一步思考如何設(shè)計實驗證明是否受溶劑水的影響?
【設(shè)計意圖】在比較的基礎(chǔ)上設(shè)計探究思路,能聚焦學(xué)生的思維,做到有的放矢,提高了課堂的學(xué)習(xí)效率。通過分組實驗創(chuàng)設(shè)問題情境,引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,再通過一系列問題驅(qū)動學(xué)生的認(rèn)識不斷發(fā)展和深化,思維能力得到了有效的鍛煉。通過文獻法培養(yǎng)學(xué)生獲取信息和加工信息的素養(yǎng),初步認(rèn)識到有機化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性特點。最后通過實驗設(shè)計使學(xué)生的認(rèn)識能力進一步升華。
環(huán)節(jié)四:對比歸納,學(xué)以致用提升
【對比歸納】對比總結(jié)乙烷和乙烯的結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì),如表2所示。
【課堂小結(jié)】歸納總結(jié)研究有機物化學(xué)性質(zhì)的一般思路,進一步形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)、性質(zhì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)的基本觀念。
【學(xué)以致用】水果采摘后會有大量的乙烯產(chǎn)生,乙烯量的增加會加快水果的成熟和腐爛,為延長保存期,請利用本節(jié)課所學(xué)知識設(shè)計簡單易行的保鮮方案。
【設(shè)計意圖】通過乙烷和乙烯的結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)的對比和課堂小結(jié),引導(dǎo)學(xué)生進一步樹立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的基本觀念,最后通過問題解決從化學(xué)回歸生活,培養(yǎng)了學(xué)生從化學(xué)的視角解決實際問題的能力。
科學(xué)知識是科學(xué)素養(yǎng)的重要內(nèi)容,也是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要途徑。化學(xué)課堂教學(xué)中如何通過有效的方法提高學(xué)生的學(xué)科知識素養(yǎng)呢?首先相對于“滿堂灌”,我們更需要的是學(xué)法指導(dǎo),關(guān)注學(xué)生“怎么學(xué)”。其次,教材也不再是純閱讀材料,而是通過設(shè)置“你知道嗎?”“活動與探究”、“信息提示”、“問題解決”、“交流與討論”等欄目來改變學(xué)生單純接受、死記硬背、機械訓(xùn)練的學(xué)習(xí)方法,它不僅要學(xué)生理解記憶性知識,還要學(xué)會發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
如在“同一反應(yīng)中用不同的物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時數(shù)值與化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系”的內(nèi)容學(xué)習(xí)上,教材沒有直接給出或舉例給出結(jié)論,而是在“交流與討論”欄目提供了“N2O5在四氯化碳溶液中發(fā)生分解反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)”,讓學(xué)生自己通過計算得到數(shù)據(jù),填入表格,并通過問題啟發(fā)學(xué)生分析發(fā)現(xiàn)有關(guān)規(guī)律。這一知識點不是很難,學(xué)生通過直接聽講也能理解,但這樣除了記憶性知識之外別無所獲。在實踐中,教師可充分利用課本欄目資源轉(zhuǎn)換教與學(xué)方式,培養(yǎng)學(xué)生勇于實踐、敢于提出挑戰(zhàn)的探究精神,學(xué)生不僅能學(xué)會學(xué)科知識,更直接體驗了科學(xué)探究的過程,將“是什么”和“怎么得到”融為一體,使學(xué)生對知識的理解和把握更加有效,培養(yǎng)了學(xué)生探究和自主學(xué)習(xí)的能力,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。在這知識快速發(fā)展的時代,只有“學(xué)會學(xué)習(xí)”的學(xué)生才能迎接各類挑戰(zhàn)。轉(zhuǎn)換學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,通過探究,帶著問題去學(xué)習(xí),凸顯學(xué)習(xí)過程,形成學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)動機、批判的思維品質(zhì)和思考問題的習(xí)慣;通過自主學(xué)習(xí),凸顯學(xué)習(xí)的主動性和獨立性,弘揚人的自主精神;“學(xué)會學(xué)習(xí)”的主要目的首先在于讓學(xué)生在學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的前提下,更好更扎實地掌握科學(xué)知識。有了扎實的科學(xué)知識,才能更有效的提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)。
2通過化學(xué)實驗,提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)
高中化學(xué)實驗教學(xué)是教學(xué)的重要內(nèi)容,教師通過實驗教學(xué)滲透對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)教育,以此實現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)提高的目標(biāo)。在具體教學(xué)時,教師首先要引導(dǎo)學(xué)生對教材中安排的實驗進行分析,通過小組合作討論等不同形式,針對實驗設(shè)計中的不足進行優(yōu)化,借此培養(yǎng)學(xué)生的思維能力與創(chuàng)新意識。其次,在化學(xué)實驗教學(xué)中,教師還可以借助儀器設(shè)備的制作來培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神。日常實驗教學(xué)中,適當(dāng)引入實驗器材的自制活動,以及對現(xiàn)有器材進行組裝、改進和調(diào)整,讓學(xué)生在操作過程中進一步掌握實驗器材的設(shè)計原理與實驗的反應(yīng)原理。
如“氨氣的性質(zhì)”在高中化學(xué)中是一個重要的知識點,教材用三個演示實驗分別介紹了氨氣極易溶于水、水溶液成堿性和能與酸反應(yīng)的三個性質(zhì),但實驗中存在著以下的缺陷:前期制備氨氣的過程復(fù)雜,而且排空氣法收集氨時容易擴散到空氣中,造成空氣污染,預(yù)先準(zhǔn)備好的氨氣往往會出現(xiàn)泄漏、潮濕等現(xiàn)象,導(dǎo)致實驗效果不理想,實驗2和實驗3中的濃氨水露置在空氣中,也造成空氣污染,不符合綠色化學(xué)的理念,影響健康。因此通過改進實驗方案和實驗裝置,把三個實驗結(jié)合在一起做可以避免上面的缺陷。實驗裝置設(shè)計如圖1。具體操作如下:進行氣密性檢查后在燒瓶1的底部加入一些固體氫氧化鈉,在針頭處換上裝有濃氨水的針筒,在燒杯1處放PH試紙(紅色石蕊試紙)后,慢慢的把濃氨水注入燒瓶1中,通過向下排空氣法收集氨氣,若PH試紙變(紅色石蕊試紙)藍色了(實驗2),說明氨氣已經(jīng)收集滿了。然后在燒杯2中滴入酚酞,關(guān)閉止水夾2和止水夾3,把針筒內(nèi)的水打入燒瓶2內(nèi),同時打開止水夾1,燒杯2中的水迅速上升,在燒瓶2中的尖嘴導(dǎo)管上出現(xiàn)紅色的噴泉現(xiàn)象(實驗1)。最后等噴泉結(jié)束后,在燒瓶1上口的針頭處換上裝有濃鹽酸的針筒,把濃鹽酸打入燒瓶1內(nèi),出現(xiàn)大量白煙(實驗3)。這個實驗首先實現(xiàn)了氨氣的制備、收集和物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)實驗的一體化處理,使實驗成功率,可信度更高,讓學(xué)生更真實地去體驗理解氨氣的性質(zhì);同時操作輕松快捷,現(xiàn)象明顯,課堂耗時短,非常適合做演示實驗;而且兩個燒瓶一紅一白,有很強的視覺效果,很好地提高了學(xué)生的實驗興趣。最重要的避免了氨氣進入空氣中,環(huán)保無污染,體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想。
高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出:“通過以化學(xué)實驗為主的多種探究活動,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。”在本案例中,首先通過操作復(fù)雜實驗,來引導(dǎo)學(xué)生思考如何簡化,通過合作討論,互通信息,解決學(xué)生在實驗理解上的“信息溝”差距,達到共同思考共同提高的目的;其次根據(jù)學(xué)生討論結(jié)果和教師引導(dǎo)的方向進行實驗改裝,讓學(xué)生更直觀地把思考和動手結(jié)合起來,有效強化學(xué)生的探究意識,促進思考方式改變,進而促進學(xué)習(xí)方式的自覺轉(zhuǎn)變,更重要的是通過改裝,讓學(xué)生明白技能創(chuàng)新和實踐方法的真正意義所在;同時培養(yǎng)學(xué)生的實驗興趣和個性特長,良好的實驗興趣是形成良好的科學(xué)品質(zhì)的前提。有了良好的科學(xué)品質(zhì),科學(xué)素養(yǎng)的提高是指日可待的事情了。
3利用化學(xué)史,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)上的人文素養(yǎng)
化學(xué)學(xué)科在發(fā)展過程中,無數(shù)研究人員為之付出了艱辛努力,他們的介紹化學(xué)家們的科學(xué)態(tài)度、研究方法、成功或失敗的經(jīng)驗教訓(xùn),勇于探索、大膽創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度,堅持實踐、百折不擾的科學(xué)精神,既能向?qū)W生展示化學(xué)知識的“來龍去脈”,加深對化學(xué)知識的理解,又可讓他們明白化學(xué)并不枯燥呆板,而是一門不斷發(fā)展的生動有趣的學(xué)科。因此,傅鷹教授認(rèn)為化學(xué)史教育是很有必要的,他認(rèn)為“化學(xué)史給人以智慧?!比缭趯W(xué)習(xí)元素周期表知識時,可介紹元素周期律的發(fā)現(xiàn)史:1862年尚古多的“螺旋圖”1864年邁爾的“六元素表”1869年門捷列夫化學(xué)元素周期律的確立,把化學(xué)元素納入了一個完整的體系,使化學(xué)進入了系統(tǒng)化的階段。從以上的故事中我們可以讓學(xué)生領(lǐng)悟到:科學(xué)和真理是人們在不斷追求和探索中逐漸呈現(xiàn)的,許多科學(xué)家始終堅持實事求是的科學(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)、鍥而不舍的鉆研精神,獲得了一個又一個的重大發(fā)明和發(fā)現(xiàn)。通過對這些史實的感受,使學(xué)生體會人類在追求真理的道路之曲折艱辛,但只要孜孜不倦的不懈努力終會結(jié)出累累碩果。
講到科學(xué)素養(yǎng)時,人們往往會有一種誤解:認(rèn)為科學(xué)素養(yǎng)就是做實驗或通過研究得出結(jié)論。實驗、研究的確是有關(guān)科學(xué)的方面,但絕不是全部。實際上,實驗、研究是進行科學(xué)研究的一種手段和方法,科學(xué)家進行研究的過程實際上就是科學(xué)素養(yǎng)和探索精神的體現(xiàn)。而這個研究過程和體現(xiàn)的素養(yǎng)和精神其實就是人文素養(yǎng)的一個方面。案例中的“元素周期表”知識,表面上看來是一個記憶性的知識,但它的發(fā)展完善歷程卻能體現(xiàn)出科學(xué)家的素養(yǎng)和精神,因此可以認(rèn)為是科學(xué)方面的人文精神,而這對于現(xiàn)代學(xué)生而言又是不可或缺的。
密切聯(lián)系現(xiàn)實生活,激發(fā)學(xué)生的求知欲望
化學(xué)這門學(xué)科與人類的生活息息相關(guān),生活中處處有化學(xué)。身邊的化學(xué)現(xiàn)象比比皆是,如液化氣燃燒、食物腐敗、鐵釘生銹等,它們都是化學(xué)啟蒙教育的素材。為了激發(fā)學(xué)生的求知欲,編者首先密切聯(lián)系現(xiàn)實生活,大量選取生活中常見的物質(zhì),來引出化學(xué)知識,讓化學(xué)與生活牽手,在學(xué)生固有經(jīng)驗與新知識之間建立起一座溝通的橋梁,讓學(xué)生愉快地步入學(xué)習(xí)化學(xué)的天地。如第2章談到了空氣、氧氣、二氧化碳、水等身邊司空見慣的物質(zhì);第4章談到了煤與石油兩種重要燃料;第5章列舉了鐵、鋁、銅、石灰石、生石灰、熟石灰等金屬材料及礦物質(zhì);第6章講到了蔗糖水、食鹽水、石灰水等溶液;第7章講到了酸堿鹽中的食醋、小蘇打和化學(xué)肥料、胃液中的鹽酸;第8章涉及了淀粉、油脂、蛋白質(zhì)、維生素等人體需要的有機化合物,林林總總,種類繁多,皆與生活息息相關(guān)。這些化學(xué)物質(zhì)客觀、真實地存在著,在學(xué)生的心目中留有一定的印象。從這些身邊的事物入手,提示其奧秘,能夠讓學(xué)生體驗到生活中處處有化學(xué),時時有化學(xué),化學(xué)反應(yīng)就在自己身邊不斷進行著,進而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強學(xué)好化學(xué)的信心。濃厚的興趣和強烈的求知欲如同化學(xué)反應(yīng)中的催化劑,能快速引領(lǐng)學(xué)生步入化學(xué)學(xué)習(xí)的快車道———誠如大科學(xué)家愛因斯坦所言:“興趣是最好的老師?!?/p>
切實開展實驗活動,培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?/p>
《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》在“課程性質(zhì)”一欄中指出:“化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)以實驗為主的科學(xué)探究活動,有助于激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣,引導(dǎo)學(xué)生在觀察、實驗和交流討論中學(xué)習(xí)化學(xué)知識,提高學(xué)生的科學(xué)探究能力?!笨梢?,化學(xué)實驗既是教師開展教學(xué)的重要手段,又是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要方法,還是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱愛化學(xué)、學(xué)好化學(xué)的源泉所在?,F(xiàn)行滬教版化學(xué)教材根據(jù)教學(xué)的需要,在“活動與探究”中設(shè)置了許多實驗,為學(xué)生動手操作提供了機會,搭建了平臺,其宗旨是讓學(xué)生親歷探究過程,親自“做科學(xué)”并體會其中樂趣,鍛煉學(xué)生的觀察和思維能力,以期掌握科學(xué)的研究方法,培養(yǎng)化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。如第1章中“銅綠”性質(zhì)的實驗;第2章中“高錳酸鉀分解制取氧氣”、“二氧化碳與水反應(yīng)”的實驗;第4章“質(zhì)量守恒定律”的探究性實驗;第7章中探究“酸堿鹽”性質(zhì)的實驗,等等。面對這些實驗,筆者總是在課前做好充分的準(zhǔn)備,運用不同的形式進行實驗。實驗過程中給予學(xué)生耐心的指導(dǎo),鼓勵學(xué)生動手操作,讓學(xué)生在課堂上平等分享教學(xué)資源。這些生動有趣的探究性實驗,引領(lǐng)學(xué)生走進奇妙的化學(xué)世界,讓學(xué)生充分享受到化學(xué)實驗的樂趣,感受到化學(xué)的魅力,培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實驗的能力。
著力滲透思想教育,強化學(xué)生的環(huán)保意識
[關(guān)鍵詞]實驗教學(xué) 科學(xué)素養(yǎng) 化學(xué)教學(xué)
實驗是化學(xué)學(xué)科賴以產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ),是化學(xué)教學(xué)中落實素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的重要渠道和主陣地。當(dāng)前有部分化學(xué)教師對化學(xué)實驗教學(xué)可提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)功能缺乏足夠的認(rèn)識,存在重理論輕實驗、重結(jié)論輕過程的現(xiàn)象,這不利于學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的提高。因此,在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,發(fā)揮化學(xué)實驗教學(xué)的優(yōu)勢,捕捉契機,這對于提高學(xué)生的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)十分必要。
一、轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)觀念,培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)目的是“重結(jié)論”,而不是將實驗作為“再發(fā)現(xiàn)”的過程。因此,學(xué)生只是機械地接受知識,這不利于學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法。教師應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念,建立以實驗教學(xué)為基礎(chǔ)的化學(xué)教學(xué)觀,充分挖掘化學(xué)實驗的教學(xué)潛能,為落實新課程教學(xué)理念創(chuàng)造條件,營造―個良好的化學(xué)實驗教學(xué)環(huán)境。
1.改革演示實驗。目前,中學(xué)化學(xué)演示實驗多為教師先演示,學(xué)生觀察現(xiàn)象,然后歸納得出物質(zhì)的性質(zhì)、制法或定律,最后由學(xué)生通過實驗驗證。在實驗中學(xué)生往往只是簡單機械地重復(fù),沒有積極地思維和創(chuàng)新,也沒有探索的目標(biāo)和方向。這種實驗?zāi)J饺狈W(xué)生獨立思考能力、豐富想象力、獨立動手實踐能力、創(chuàng)新意識及創(chuàng)造能力的培養(yǎng),不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。因此,必須轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)觀念,改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的研究方法。例如,在金屬鈉與水反應(yīng)的演示實驗中,不但要教會學(xué)生對實驗現(xiàn)象進行正確地觀察和描述:鈉浮在水面上,熔成小球,小球不停地在水面上轉(zhuǎn)動,發(fā)出“嘶嘶”響聲,有水霧及氣體生成,反應(yīng)后溶液能使酚酞試液變紅等,而且要能得出結(jié)論:鈉能與水反應(yīng)產(chǎn)生氣體,同時生成NaOH。更重要的是還要啟發(fā)學(xué)生思考,因為實驗中學(xué)生肯定已發(fā)現(xiàn)一些“特殊”現(xiàn)象:鈉是金屬,為什么不沉入水底?又為什么能熔成小球?學(xué)生對此疑惑不解,而且十分迫切想知道是什么氣體。這時學(xué)生處于迫切需要知道“為什么”的心理狀態(tài),產(chǎn)生較強的情感震憾。學(xué)生的需要被喚起,動機被激發(fā),產(chǎn)生了進一步學(xué)習(xí)的興趣,自然有利于教學(xué)目標(biāo)的順利實現(xiàn)。
2.重視學(xué)生分組實驗教學(xué)。對于高一年級,進一步熟練化學(xué)實驗的基本操作仍然是學(xué)生分組實驗的任務(wù)之一,但形成良好的觀察品質(zhì)、能夠合理地解釋實驗并獲得相應(yīng)的實驗結(jié)論就顯得更為重要。為了培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度,把一些驗證性的學(xué)生分組實驗改為實驗測試或?qū)嶒灴疾榈男问?,而且在考查的?biāo)準(zhǔn)中制定一些鼓勵性的條目,如“能夠觀察到實驗的異?,F(xiàn)象”、“能夠解釋實驗的異?,F(xiàn)象”、“能夠發(fā)現(xiàn)實驗成功的某些具體措施”、“能夠提出完成實驗的其他實驗方案”,等等。通過這樣的測試與考查,學(xué)生在鞏固已有知識的基礎(chǔ)上提高了觀察興趣,優(yōu)化了觀察品質(zhì)。
在高二、高三年級,由于大部分學(xué)生分組實驗已經(jīng)以邊講邊實驗的方式完成,余下的要么是一些裝置復(fù)雜、耗時較長的實驗,要么便是實驗習(xí)題。對于這些實驗可以要求學(xué)生以研究實驗的方式完成。所要研究的問題,如實驗條件的確定及其原因、實驗裝置的選擇及其依據(jù)、藥品加入順序和實驗操作順序?qū)嶒炗袩o影響及其影響結(jié)果,以及對所驗證的實驗或所設(shè)計的實驗方案進行診斷,分析是否存在有失嚴(yán)謹(jǐn)、可以改進的地方等等。學(xué)生形成了這種研究性的實驗習(xí)慣后,就會在實驗過程中自主地發(fā)現(xiàn)問題并最終解決問題,從而達到完善學(xué)科素質(zhì)的教學(xué)目的。
二、改進實驗裝置,對實驗進行拓展和延伸,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維
實驗裝置是化學(xué)實驗的客觀載體,也是學(xué)生科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)的重要媒體。引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到實驗裝置改進的必要性并最終可以對實驗裝置提出自己的改進設(shè)想,對學(xué)生進行的思維訓(xùn)練將具有很大的力度。因此,在化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)充分注意對實驗裝置的改進。改進實驗裝置的目的有以下幾方面:
1.使現(xiàn)象更鮮明?;瘜W(xué)實驗只有具有鮮明的現(xiàn)象,才能起到其應(yīng)有的作用。因此,進行化學(xué)實驗特別是演示實驗時,首先追求的一項指標(biāo)就應(yīng)是現(xiàn)象鮮明,除了選用大容積的儀器、實物投影或進行背景、空白對照等手段外,改進實驗裝置也是一種重要途徑。
2.使實驗更客觀。實驗的客觀性是相對實驗的理想化模式而言的。中學(xué)化學(xué)實驗中的理想化處理大部分是合理的,是與教育對象心理特征相適應(yīng)的。但是,隨著學(xué)生年齡的增長,特別是進入高中后,如果完全忽略實驗的客觀性,一味地把實驗內(nèi)容的實際問題理想化,將對學(xué)生思維的細(xì)節(jié)刻劃、充實校正等品質(zhì)的形成產(chǎn)生負(fù)面影響,限制了他們創(chuàng)造思維品質(zhì)的良性發(fā)展,在學(xué)生創(chuàng)造思維的細(xì)節(jié)性上留下缺憾。如在氯氣的實驗室制法實驗中,當(dāng)分析了制得的氯氣中可能含有雜質(zhì)氣體水蒸氣和氯化氫氣體后,基于學(xué)生的接受能力和掌握知識的需要,特別是為了增強實驗的客觀性,可引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)思考:怎樣重新設(shè)計實驗除去雜質(zhì)氣體制得干燥純凈的氯氣?在此實驗設(shè)計中,凈化、干燥裝置是學(xué)生在初中已經(jīng)了解的,而有毒氣體封閉式的收集和防止污染的吸收裝置,則是學(xué)生在高中階段必須掌握的。通過這種實驗設(shè)計,學(xué)生不僅能動地掌握了氯氣的實驗室制法,而且可以有效地掌握新知識,找到新舊知識之間的區(qū)別與聯(lián)系,更重要的是在實驗的參與中訓(xùn)練了思維。接受了學(xué)科思想和環(huán)境意識的熏陶。
3.使結(jié)論更嚴(yán)謹(jǐn)?;瘜W(xué)實驗是化學(xué)重要理論、概念及元素化合物知識的感性認(rèn)識基礎(chǔ),其所得出的結(jié)論是否嚴(yán)謹(jǐn),不僅直接影響學(xué)生對這些重要理論、概念及知識的理解與掌握,而且還將對學(xué)生學(xué)科素質(zhì)的完善產(chǎn)生重要的影響。因此,由化學(xué)實驗所得出的結(jié)論更為嚴(yán)謹(jǐn),這也是化學(xué)實驗敦學(xué)的重要目的。改進實驗裝置可以在這方面起到積極的作用。
三、增大實驗訓(xùn)練力度,在探索性實驗中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
化學(xué)實驗包括驗證性實驗和探索性實驗兩大類。目前教材中設(shè)計的學(xué)生實驗大多屬驗證性實驗。隨著教學(xué)的深入,學(xué)生具有一定的化學(xué)知識和實驗技能后,原來的照方抓藥、按部就班式的驗證性實驗就顯得過于機械呆板,這類實驗雖能提高學(xué)生的實驗操作熟練程度,但對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力就顯得后勁不足,具有很大的局限性。
與驗證性實驗相對的便是探索性實驗。探索性實驗是指探索研究對象的未知性質(zhì),了解它具有怎樣的組成,有哪些屬性和變化特征以及與其他對象和現(xiàn)象的聯(lián)系等的實驗。它是通過“問題實驗科學(xué)抽象結(jié)論應(yīng)用”這樣一個過程來體現(xiàn)。教材中有不少富有探索性的實驗,它們都是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的良好素材。只要教師把握好時機,教學(xué)時注意啟發(fā)引導(dǎo),發(fā)揮學(xué)生的主體性,對學(xué)生創(chuàng)造力培養(yǎng)非常有效。實驗習(xí)題就是其中很好的探索性實驗題材。
總之,在中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中,教師應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,積極開發(fā)實驗教學(xué)潛能。要讓學(xué)生“動”起來:眼動、手動、腦動,強化學(xué)生的主體地位,真正讓學(xué)生學(xué)得主動,不斷提高學(xué)生的化學(xué)素質(zhì),更好地適應(yīng)社會發(fā)展需要。
參考文獻:
[1]楊先昌.化學(xué)教育學(xué)[M].南昌:江西教育出版社,1991.
化學(xué)導(dǎo)論論文 化學(xué)工程期刊 化學(xué)專業(yè)導(dǎo)論 化學(xué)工程 化學(xué)實驗 化學(xué)科技論文 化學(xué)反應(yīng)工程 化學(xué)創(chuàng)新論文 化學(xué)科學(xué)論文 化學(xué)碩士論文 紀(jì)律教育問題 新時代教育價值觀