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        基于情境教學(xué)的生化實(shí)驗(yàn)探究能力提升策略

        2021-11-30 00:59:05北京日壇中學(xué)
        青年心理 2021年36期
        關(guān)鍵詞:化學(xué)情境探究

        北京日壇中學(xué) 鄭 燕 喻 沖 馮 潔

        “發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中的生物學(xué)問(wèn)題,并能設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究、得出結(jié)論”是初高中生物核心素養(yǎng)的重要部分?!皩?shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”和“證據(jù)推理與認(rèn)知模型”是初高中化學(xué)核心素養(yǎng)的重要部分。兩門(mén)學(xué)科都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科關(guān)鍵能力——實(shí)驗(yàn)探究能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),學(xué)生能加深對(duì)生物、化學(xué)重要概念的理解,提升應(yīng)用知識(shí)的能力,培養(yǎng)創(chuàng)新精神,進(jìn)而能用科學(xué)的觀點(diǎn)、知識(shí)、思路和方法,探討或解決現(xiàn)實(shí)生活中的某些問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)探究是培養(yǎng)學(xué)生生化課程核心素養(yǎng)、思維嚴(yán)謹(jǐn)度的常用方法,掌握科學(xué)探究的思維方法和設(shè)計(jì)原則對(duì)提高學(xué)生的生化實(shí)驗(yàn)探究能力和核心素養(yǎng)起著重要作用。

        義務(wù)教育階段的生物和化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)都將“科學(xué)探究”列為一級(jí)主題,并分解為“提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流等要素”。生化實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程引入情境化教學(xué),不僅可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究意識(shí),充分利用學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手、合作探究的真切感受,結(jié)合學(xué)生已有的感性認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)生求知探索的欲望,調(diào)動(dòng)學(xué)生多種感官參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。

        一、從生活情境入手,貼近實(shí)際,使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究饒有興趣

        在構(gòu)建化學(xué)《溶液》這一單元知識(shí)體系時(shí),學(xué)生對(duì)溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溶解度的區(qū)別和聯(lián)系往往不是很明確,理解上容易混淆。教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容引入生活中的情境:閱讀“洗鼻鹽”的使用說(shuō)明,配制成濃度為0.9%的生理鹽水,判斷配制方法是否正確,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促使學(xué)生理解溶質(zhì)、溶劑、溶液和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)等概念,有效地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

        在完成配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后,可以先通過(guò)定性的判斷是否為飽和溶液,再轉(zhuǎn)為定量的判斷:加入多少氯化鈉固體為恰好飽和的狀態(tài)?還有其他方法嗎?由此引入溶解度的含義和溶解度曲線的知識(shí),學(xué)生運(yùn)用比較、歸納、概括等方法提高對(duì)文字、圖標(biāo)等信息獲取和加工能力,然后通過(guò)探究實(shí)驗(yàn):將現(xiàn)有的不飽和氯化鈉溶液轉(zhuǎn)化為飽和溶液,學(xué)生能逐步認(rèn)識(shí)與分析溶解的過(guò)程和變化,深入思考《溶液》單元中核心知識(shí)之間的聯(lián)系,提升實(shí)驗(yàn)探究能力,培養(yǎng)生化課程核心素養(yǎng)。

        二、從問(wèn)題情境入手,有的放矢,使實(shí)驗(yàn)探究事半功倍

        基于以上理念,筆者對(duì)北京版七年級(jí)生物“綠色植物是否進(jìn)行呼吸”進(jìn)行了教學(xué)探索,緊扣“情境化教學(xué)”和“實(shí)驗(yàn)探究”兩個(gè)環(huán)節(jié),通過(guò)問(wèn)題情境“為什么在狹小而封閉的臥室中不太適合放太多的綠色植物、植物真的在進(jìn)行呼吸嗎”,引出本節(jié)課研究的主要問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生在明確探究問(wèn)題后,分別圍繞“植物是否通過(guò)呼吸吸入(消耗)了氧氣”和“植物是否通過(guò)呼吸產(chǎn)生了二氧化碳”,設(shè)計(jì)了探究萌芽的黃豆種子呼吸的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中,學(xué)生選擇了合適的實(shí)驗(yàn)材料,利用實(shí)驗(yàn)法的三個(gè)基本原則以及化學(xué)知識(shí)中檢驗(yàn)氧氣、二氧化碳的知識(shí)儲(chǔ)備,初步學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題,同時(shí)自身的探究能力、思維能力、合作能力、表達(dá)能力、動(dòng)手操作能力也得到了一定的提升。探究至此,學(xué)生已形成綠色植物在呼吸且呼吸會(huì)消耗氧氣、釋放二氧化碳的認(rèn)知。筆者繼續(xù)給出問(wèn)題情境,探究植物呼吸的相關(guān)問(wèn)題,比如,問(wèn)題情境1:人呼氣導(dǎo)致口罩濕了,說(shuō)明人呼出的氣體中有什么物質(zhì)?問(wèn)題情境2:手冷時(shí)人會(huì)哈氣在手心中,人呼吸會(huì)釋放能量嗎?幾個(gè)問(wèn)題的分析和研究,學(xué)生有效地理解了植物呼吸和人類(lèi)呼吸的共同點(diǎn),對(duì)學(xué)習(xí)呼吸作用的本質(zhì)起到了事半功倍的作用。

        三、從社會(huì)熱點(diǎn)情境入手,聚焦發(fā)展,使實(shí)驗(yàn)探究學(xué)以致用

        《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》(2017年版2020年修訂)中提到“結(jié)合學(xué)生以后經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人類(lèi)面臨的與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感、參與意識(shí)和決策能力?!痹诨瘜W(xué)復(fù)習(xí)階段,教師可以以核心物質(zhì)“二氧化碳”為抓手,結(jié)合“碳中和”“碳達(dá)峰”“零排放”等社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題,開(kāi)展有效提升實(shí)驗(yàn)探究能力的核心素養(yǎng)發(fā)展的課程教學(xué),提升學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。首先提出問(wèn)題:如何減少大氣中二氧化碳的含量,實(shí)現(xiàn)排放量“收支相抵”?教師引導(dǎo)學(xué)生將真實(shí)問(wèn)題情境轉(zhuǎn)化為化學(xué)問(wèn)題,學(xué)生通過(guò)回顧二氧化碳的性質(zhì):能溶于水、能與氫氧化鈣、氫氧化鈉等堿溶液發(fā)生反應(yīng),總結(jié)捕獲二氧化碳的各種方法。再通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究不同捕獲劑和同一種捕獲劑的有效含量多少的對(duì)比實(shí)驗(yàn),用氣體壓強(qiáng)顯示二氧化碳的含量變化,讓學(xué)生學(xué)會(huì)收集證據(jù),解釋壓強(qiáng)變化的原因并得出相應(yīng)的結(jié)論,由此發(fā)展圖形表征能力和證據(jù)推理能力,體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程和樂(lè)趣。最后,通過(guò)展示科學(xué)家們?cè)诙趸嫉牟东@和利用方面的工作與嘗試,讓學(xué)生感受化學(xué)對(duì)社會(huì)、科技發(fā)展的促進(jìn)作用。

        四、從環(huán)境情境入手,關(guān)注生態(tài),使實(shí)驗(yàn)探究滲透情感教育

        在構(gòu)建生物“生物適應(yīng)環(huán)境”生命觀念時(shí),生物適應(yīng)環(huán)境這個(gè)生態(tài)觀點(diǎn)貌似很好理解,但生物在哪些方面體現(xiàn)出適應(yīng),為什么適應(yīng),適應(yīng)是如何形成的,學(xué)生都答不出來(lái)。筆者以沙漠情境為背景,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注以下生態(tài)現(xiàn)象:我們常吃的普通水稻不能在沙漠地區(qū)良好生長(zhǎng),而海水稻卻可以在干旱的沙漠中生長(zhǎng)發(fā)育、開(kāi)花結(jié)果。學(xué)生在思考此現(xiàn)象時(shí)嘗試解釋、解決此問(wèn)題,分別針對(duì)“水稻植株有怎樣的外部或內(nèi)部形態(tài)結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)干旱環(huán)境”“水稻細(xì)胞在什么濃度的鹽溶液條件開(kāi)始出現(xiàn)質(zhì)壁分離現(xiàn)象”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察和實(shí)驗(yàn)探究。學(xué)生以水稻為研究載體,通過(guò)宏觀觀察、微觀分析進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,初步形成透過(guò)現(xiàn)象尋求本質(zhì)的科學(xué)思維。此過(guò)程中,還給學(xué)生提供了“海水稻”圖片、袁隆平團(tuán)隊(duì)研究海水稻歷程,以及海水稻生長(zhǎng)環(huán)境等情境資料。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程也一定程度地了解了我國(guó)農(nóng)業(yè)的新成果新發(fā)展,在構(gòu)建生命觀念基礎(chǔ)上,激發(fā)愛(ài)國(guó)情懷,形成民族自豪感。本節(jié)課以“實(shí)驗(yàn)探究”為基本方式,從環(huán)境情境入手,通過(guò)嘗試解釋、解決環(huán)境情境問(wèn)題,發(fā)展學(xué)生理性思維,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究等學(xué)科素養(yǎng),同時(shí)滲透情感教育,落實(shí)立德樹(shù)人的要求。

        五、從人物情境入手,體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)史,使實(shí)驗(yàn)探究的原理更透徹

        在學(xué)習(xí)《常見(jiàn)的酸和堿》這一課題時(shí),要讓學(xué)生學(xué)會(huì)識(shí)別酸和堿。筆者從講述英國(guó)科學(xué)家波義耳發(fā)現(xiàn)酸堿指示劑的化學(xué)史入手,啟發(fā)學(xué)生利用日常生活中的植物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,如:紫甘藍(lán)、紫薯、紅蘿卜等制取指示劑,提升學(xué)生學(xué)習(xí)綜合性知識(shí)的欲望。花青素在不同的酸堿環(huán)境中能呈現(xiàn)出不同的顏色,這樣神奇的顏色變化,會(huì)激發(fā)學(xué)生的探究欲,制作出色彩紛呈的花青素“雞尾酒”。通過(guò)不同的酸堿性液體顏色的探究實(shí)驗(yàn),學(xué)生利用食物的味道和生活常識(shí)自覺(jué)對(duì)比、分類(lèi),識(shí)別酸和堿:發(fā)現(xiàn)有酸味的液體如白醋、蘋(píng)果汁等會(huì)變紅,堿性液體如肥皂水、洗衣粉水會(huì)變藍(lán),不變色的是純凈水等中性液體,體驗(yàn)到收獲的喜悅。然后,從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)知,列出常見(jiàn)的酸和堿的化學(xué)式,找出書(shū)寫(xiě)規(guī)律,播放酸堿導(dǎo)電性的視頻學(xué)習(xí)資料后,結(jié)合微粒圖,總結(jié)出酸和堿的定義。最后,“從生活走進(jìn)化學(xué),從化學(xué)走向社會(huì)”,講述堿液鑒定紅葡萄酒的真?zhèn)?,回歸花青素作為酸堿指示劑的用途。整個(gè)授課過(guò)程因?yàn)橐肓巳宋锏目茖W(xué)發(fā)現(xiàn)史,將實(shí)驗(yàn)探究賦予趣味性、體驗(yàn)感和參與度,課堂氛圍活躍,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,也將化學(xué)思維構(gòu)建得更為有序,將化學(xué)原理呈現(xiàn)得更為透徹。

        總之,情境教學(xué)以其感知性、體驗(yàn)性、探究性、趣味性等特點(diǎn),能極大地激發(fā)學(xué)生參與互動(dòng)的興趣,觸發(fā)探究靈感,引領(lǐng)深度思考,是一種有效的科學(xué)探究手段和方法。尤其對(duì)于初高中的學(xué)生,在微觀、抽象的科學(xué)知識(shí)領(lǐng)域積極引入情境式教學(xué),能起到化微觀為直觀、化抽象為可感的效能,促進(jìn)科學(xué)知識(shí)的掌握。以上分別從生活情境、問(wèn)題情境、社會(huì)熱點(diǎn)情境、環(huán)境情境、人物情境等方面入手,從不同側(cè)面和角度對(duì)情境教學(xué)進(jìn)行了過(guò)程描述,亦僅為筆者所常用之方法,不足以窮盡情景教學(xué)全部之情形。總而言之,情境教學(xué)重在找好客觀事物“結(jié)合點(diǎn)”,找準(zhǔn)學(xué)生“興趣點(diǎn)”,也即以具體問(wèn)題為導(dǎo)向,結(jié)合生活現(xiàn)象、現(xiàn)實(shí)困惑、熱點(diǎn)話題等,設(shè)置議題,由點(diǎn)及面,循循善誘,逐步深入,從而達(dá)到由個(gè)別問(wèn)題上升到一般規(guī)律、由具體現(xiàn)象上升到普遍規(guī)律的認(rèn)知。

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