【摘要】科學(xué)探究精神的培養(yǎng)與學(xué)科教學(xué)緊密結(jié)合,化學(xué)實驗是化學(xué)學(xué)科教學(xué)中學(xué)生獲得知識和培養(yǎng)認知的重要組成部分,化學(xué)實驗創(chuàng)新,可以提高課堂效率,培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力、思維能力,可以極大地提升學(xué)生學(xué)習化學(xué)的積極性,有助于學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)。初中化學(xué)實驗創(chuàng)新要以教材為依據(jù),多渠道拓展探究領(lǐng)域,運用教學(xué)機智創(chuàng)造性的開展實驗教學(xué)活動。在實驗創(chuàng)新中教會學(xué)生科學(xué)探究的一般思路和方法,能對創(chuàng)新性實驗數(shù)據(jù)進行科學(xué)分析,對實驗結(jié)果能進行推廣應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)? 實驗創(chuàng)新? 科學(xué)探究精神
【中圖分類號】G633.8? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2020)35-0125-02
化學(xué)學(xué)科是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,基本的化學(xué)原理、規(guī)律及科研成果都是建立在科學(xué)嚴謹?shù)膶嶒灮A(chǔ)之上。通過化學(xué)實驗可以揭示化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì),可以探尋化學(xué)知識的奧秘,可以很好地說明事物之間轉(zhuǎn)化的規(guī)律。重視化學(xué)學(xué)科教學(xué),就要從基本的實驗教學(xué)入手,在教學(xué)中重視實驗的科學(xué)性、規(guī)范性、探究性和指導(dǎo)意義?;瘜W(xué)實驗教學(xué)中要注重對實驗現(xiàn)象的分析,對實驗中存在的問題要及時予以反思和改進,積極創(chuàng)新化學(xué)實驗,改進化學(xué)實驗不僅有助于課堂教學(xué)效果的提升,更有利于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)和科學(xué)探究精神的培養(yǎng)。
初中化學(xué)實驗教學(xué)中,涉及的實驗基本很直觀,現(xiàn)象較明顯,科學(xué)的實驗操作,現(xiàn)象和結(jié)論是對所學(xué)化學(xué)知識的有效印證。但有些實驗設(shè)計過于簡單,操作時還不易成功,需要老師及時地予以創(chuàng)新和改進,從而更好地服務(wù)于課堂教學(xué)和學(xué)生知識的掌握。實驗教學(xué)中要教會學(xué)生如何去設(shè)計實驗、觀察實驗、如何去記錄實驗、對實驗中存在的問題要思考分析,查找問題存在的原因。和學(xué)生一道帶著問題和思想去改進和創(chuàng)新實驗不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣,而且在很大程度上將有助于學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成和科學(xué)探究精神的培養(yǎng)。
學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)是基于對學(xué)科知識濃厚的興趣和對知識溯源的強烈好奇心。隨著新課改的不斷深化,科學(xué)探究已成為學(xué)生獲取知識的基本素養(yǎng),是學(xué)生積極主動地獲取化學(xué)知識,認識和解決化學(xué)問題的重要的實踐活動。因此,面對初中學(xué)生,化學(xué)學(xué)科是學(xué)生剛剛接觸到的一門新的學(xué)科,要讓學(xué)生在初學(xué)階段就能夠感受到科學(xué)探究的重要性,并在初學(xué)階段就能夠通過教學(xué)活動激發(fā)學(xué)生學(xué)習化學(xué)的興趣,增進對化學(xué)學(xué)科的情感,理解化學(xué)學(xué)科的研究對象,學(xué)習科學(xué)探究的方法,初步形成科學(xué)探究的能力。
一、實驗創(chuàng)新來自于對實驗過程中存在問題的思考。
在實驗教學(xué)中,教師要精心準備實驗,按照教材的要求開展實驗操作,并認真地給學(xué)生講解實驗操作的要領(lǐng)和注意事項,使學(xué)生一開始就養(yǎng)成良好的實驗操作習慣。但教學(xué)過程是個動態(tài)的、復(fù)雜的過程,在課堂教學(xué)中或?qū)W生分組實驗中客觀上又往往會出現(xiàn)各種意外,在這種情況下教師就要抓住課堂中的意外,以此為契機運用教學(xué)機智引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)探究,使實驗中的失誤變成學(xué)生獲得知識的一次機會,教師要教會學(xué)生正視實驗中存在的問題,交給學(xué)生解決問題的思路和方法,以此來培養(yǎng)學(xué)生的動心、動腦、動手能力,逐步培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)和科學(xué)探究精神。
例如在初中化學(xué)第二單元“我們周圍的空氣”,課題2“氧氣 關(guān)于氧氣與鐵絲反應(yīng)的性質(zhì)”實驗中,老師按照課本的要求成功的開展了演示實驗,實驗現(xiàn)象明顯,預(yù)期的結(jié)果:鐵絲在氧氣中劇烈燃燒,火星四射,生成黑色固體都一一呈現(xiàn)。學(xué)生對此實驗非常感興趣,分組實驗時很想快點看到實驗現(xiàn)象,但這種急于求成的想法,很容易導(dǎo)致此實驗的失敗。究其原因就是對其火柴梗燃燒的程度難以把握。當把點燃的系有火柴梗的鐵絲伸入充滿氧氣的集氣瓶中時,1.如果火柴梗過長,火柴梗燃燒消耗了大量的氧氣,看到的是火柴梗在氧氣中燃燒的現(xiàn)象,很難看到鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。2.如果火柴梗過短,燃燒產(chǎn)生的熱量不能對鐵絲進行足夠的預(yù)熱,溫度達不到鐵絲的著火點,也看不到鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。3.鐵絲過粗、未除去表面氧化物、鐵絲在火柴梗上纏繞的過疏或過密實驗都不易成功。4.將燃著的火柴梗伸入集氣瓶速度過慢,毛玻璃片未很好的蓋住集氣瓶口,導(dǎo)致瓶中氧氣向外逃逸,實驗也不能成功。為了克服以上存在問題,通過師生共同探討對該實驗進行了如下的改進:將火柴梗換成無水乙醇作為預(yù)熱細鐵絲的燃料。具體操作步驟為:1.將除去氧化物的細鐵絲的一端盤成螺旋狀,細鐵絲纏繞的間距大約在2mm, 繞成螺旋狀的鐵絲長度在3-4cm之間即可,另一端用坩堝鉗夾住。2.用小燒杯盛一定量的無水乙醇,待用。3.把酒精燈和充滿氧氣且瓶底有少量水的集氣瓶并排放在操作臺上,并點燃酒精燈。4.用坩堝鉗夾住細鐵絲的一端并將有螺旋狀的另一端伸入到無水乙醇中,利用無水乙醇液體的表面張力,使細鐵絲有螺旋狀一端蘸滿無水乙醇。取出后,馬上在酒精燈上點燃,并迅速伸入到充滿氧氣且瓶底有少量水的集氣瓶中,瓶口蓋好毛玻璃片,可以看到鐵絲在氧氣中劇烈燃燒,火星四射,放出熱量,生成黑色固體物質(zhì)。改進后的鐵絲在氧氣中燃燒實驗有以下優(yōu)點:以無水乙醇為燃料,易燃燒,熱值高,能充分對細鐵絲進行預(yù)熱;實驗中不會再為火柴梗燃燒的程度及伸入集氣瓶中的時機選擇而擔憂;實驗操作便捷、現(xiàn)象明顯、更適合于學(xué)生做分組實驗;實驗中無污染,并節(jié)約了藥品,提高了課堂效率。
二、科學(xué)探究精神的培養(yǎng)要在實驗教學(xué)中善于捕捉思想閃現(xiàn)的火花和創(chuàng)造的靈感。
課堂上,學(xué)生有各種異想天開的想法是正常的,這是學(xué)生思維活躍的一種表現(xiàn),有時這往往也是對新事物、新現(xiàn)象迸發(fā)出的科學(xué)探究的火花,教師對學(xué)生合理的想法應(yīng)該積極地予以鼓勵和引導(dǎo),使其產(chǎn)生對知識探索的濃厚興趣和科學(xué)探究動力。質(zhì)疑是學(xué)生進行科學(xué)探究學(xué)習的起點,沒有疑問,學(xué)生不可能產(chǎn)生探究的興趣和欲望,我們教師應(yīng)該很好地去鼓勵、把握、挖掘和引導(dǎo)。在探究過程中,學(xué)生的一個疑問、一點發(fā)現(xiàn),都可能是極有價值的、生成性的教學(xué)資源。如果及時捕捉并放大它,隨時調(diào)整教學(xué)過程,就能使教學(xué)充滿靈性并不斷閃現(xiàn)出富有個性和創(chuàng)造性的光輝,使學(xué)習活動和科學(xué)探究更加精彩。
例如在初中化學(xué)第四單元“自然界的水”,課題2.“水的凈化”中講到活性炭可以過濾水中不溶性物質(zhì),還可以吸附掉一些溶解的雜質(zhì),除去臭味。通常情況下,老師會利用在水中滴入紅墨水或藍墨水再加入適量的活性炭然后過濾來完成活性炭的吸附性實驗。但該實驗操作過程較長,而且利用濾紙過濾效果不是很明顯,通過一次過濾,濾液中液體顏色并不是無色,而是有淡淡的紅色或藍色,要達到預(yù)期效果需要重復(fù)進行該實驗2-3次,實驗既費時,又浪費藥品,現(xiàn)象還不明顯。在課堂中在老師的引導(dǎo)下,有同學(xué)提出能不能利用家庭中的凈水器過濾水的方法來對此實驗進行改進,同學(xué)們經(jīng)過討論認為可行,于是對活性炭吸附性實驗進行了如下的改進:
利用∪型管、脫脂棉、活性炭和品紅溶液進行該實驗。具體的實驗步驟為:1.在一支∪型管底部加入適量活性炭固體,并在∪型管兩端各塞緊一團脫脂棉來固定活性炭顆粒(脫脂棉的作用是防止活性炭顆粒被液體沖走)。2.將放有活性炭的∪型管固定在鐵架臺上。3.從∪型管的一端倒入一定量的品紅溶液,觀察∪型管另一端液體顏色的變化。實驗中∪型管一端倒入品紅溶液后很快觀察到品紅通過活性炭后另一端得到了無色透明的液體。改進后該套裝置的優(yōu)點有:1.整套裝置需用的實驗器材少,操作簡便,用∪型管進行實驗,利用滲透原理能在短時間內(nèi)完成實驗,褪色快,現(xiàn)象明顯,便于對比,提高了課堂效率。2.演示時需要的藥品少,可以重復(fù)多次進行試驗,節(jié)約資源,便于學(xué)生開展分組實驗。3.對教學(xué)具有指導(dǎo)性,趣味性強,藥品可回收、無污染、可以構(gòu)建學(xué)生綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念。
三、科學(xué)探究精神的培養(yǎng)要與實驗創(chuàng)新活動有機結(jié)合。
在化學(xué)實驗教學(xué)中,師生應(yīng)注意挖掘與化學(xué)內(nèi)容相關(guān)的生活知識和社會知識,選擇并確定合理的有針對性的專題,用類似科學(xué)研究的方法主動地獲取知識、應(yīng)用知識、解決問題,開展有趣的有創(chuàng)新的實驗活動。在此,教師必須要有意識地鼓勵學(xué)生自主選擇、主動探究,引領(lǐng)學(xué)生開展對所學(xué)知識、技能的實際運用,讓學(xué)生親身實踐和體驗,促使學(xué)生在思想意識、情感意識和精神境界等方面得到提升,充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習的興趣,全面培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識、創(chuàng)新能力和科學(xué)探究精神。師生要以課堂或課后實驗創(chuàng)新為載體或平臺,不失時機地開展初中實驗創(chuàng)新活動,將學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)與實驗創(chuàng)新活動高度有機結(jié)合起來。
1.創(chuàng)新性實驗為載體培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神教師要教會學(xué)生科學(xué)探究的基本思路和方法。創(chuàng)新性實驗開展過程中一般遵循的步驟是:確定研究課題→查閱資料→制定可行性實驗方案→設(shè)計并實施實驗→歸納整理→反思總結(jié)形成書面資料→推廣應(yīng)用。在平時的實驗探究活動中要嚴格規(guī)范流程,從一開始就讓學(xué)生樹立科學(xué)嚴謹?shù)你@研態(tài)度,要確定實驗探究興趣小組,進行任務(wù)分工,明確責任,教師要做好實驗探究的指導(dǎo)和督促檢查工作,做到研究有目的、實驗有方案、操作要安全、結(jié)果有分析和資料收集要完整。
2.創(chuàng)新性實驗為載體培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神要以教材為依托,不斷拓展探究渠道,豐富實驗內(nèi)容。實驗探究活動中要充分挖掘教材和生活中的資源來進行,課堂教學(xué)要以“一英寸寬,一英里深”為教學(xué)理念,實驗教學(xué)中教師可以引導(dǎo)學(xué)生以教材中涉及的演示實驗、課外實驗、實驗活動等欄目或生活中涉及的化學(xué)知識為依據(jù)制定研究課題,課題的確定要有針對性、趣味性和創(chuàng)新性。實驗設(shè)計要注重立意的科學(xué)性、操作的可行性、過程的安全性、用品的簡約性、思路的創(chuàng)新性和效果的啟發(fā)性。
3.創(chuàng)新性實驗為載體培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神要運用教學(xué)機智創(chuàng)造性的開展實驗教學(xué)活動。教學(xué)過程教師和學(xué)生不僅是教與學(xué)的過程,也是知識的傳授、思想的交流及問題的解決過程,實驗教學(xué)中教師要提高課堂的高效性,要培養(yǎng)學(xué)生實驗觀察能力,能在稍縱即逝的實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題,梳理問題,教師要抓住實驗教學(xué)中的失誤或存在的問題鼓勵學(xué)生進行科學(xué)探究。教師在實驗教學(xué)中要充分肯定學(xué)生在參與實驗中產(chǎn)生的各種思想和想法,積極地予以正面引導(dǎo),合理的確定研究課題,并予以實施,注重創(chuàng)新性實驗與課本中涉及實驗的對比性,逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。教師還可以前瞻性地提出挑戰(zhàn)性課題,引導(dǎo)學(xué)生進行創(chuàng)新性實驗科學(xué)探究活動,教師要給學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究的空間,提出的問題都應(yīng)有一定的挑戰(zhàn)性、探索性,并且設(shè)定探究的問題都應(yīng)落在學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”,這樣才能極大限度地刺激學(xué)生的探究欲望和興趣,才能使學(xué)生積極投入到科學(xué)探究學(xué)習之中。
學(xué)生科學(xué)探究精神的培養(yǎng)是滲透于整個教育教學(xué)之中的,化學(xué)創(chuàng)新性實驗對于學(xué)生化學(xué)學(xué)科探究精神的培養(yǎng)提供了很好的演練平臺和提升機會,開放實驗室,在老師的指導(dǎo)下,通過精心的選擇探究課題、進行合理的分工協(xié)作、周密的制定研究方案、細致而嚴謹?shù)恼归_實驗、注重數(shù)據(jù)的分析和結(jié)果的應(yīng)用,學(xué)生在創(chuàng)新性實驗活動中收獲到相互協(xié)作動手實驗的樂趣,激發(fā)出對化學(xué)知識渴求的欲望,活動中增進了師生之間的友誼,提高了化學(xué)學(xué)習的興趣,進一步培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究精神,在一定程度上將有助于學(xué)生的成長、學(xué)生專業(yè)的發(fā)展和學(xué)科綜合素養(yǎng)的提升。
參考文獻:
[1]王祖浩,金惠文主編.義務(wù)教育化學(xué)新課程教學(xué)問題解決方案[M].廣西:廣西教育出版社,2006.
[2]張武全.初中化學(xué)實驗教學(xué)有效性探究[J].科學(xué)大眾·科學(xué)教育,2018(9).
作者簡介:
張武全(1978.12-),男,甘肅武威人,漢族,大學(xué)本科學(xué)歷,中學(xué)一級教師,研究方向:初中化學(xué)課堂和實驗教學(xué)。