摘 要:化學是一門綜合性的學科,注重理論與實踐的結合。對于高中階段的學生而言,化學是引導他們走向科學世界的途徑,是激活他們科學思想的關鍵。立足于提升學生科學能力的目標,教師應當從學生主體發(fā)展需求出發(fā),幫助學生建立良好的實驗意識,激發(fā)他們的興趣,通過自主探究、小組合作,激活學生的創(chuàng)新思想,滲透綠色環(huán)保意識,讓學生的化學實驗操作更具多樣性與科學性,從而提升學生的化學素養(yǎng)。
關鍵詞:高中化學;實驗教學;教學研究
中圖分類號:G633.8?? 文獻標識碼:A?? 文章編號:1673-8918(2022)01-0119-04
一、 引言
化學是一門注重實驗的自然學科,具有極強的操作性和實踐性,是高中階段非常重要的一門實踐類學科。隨著教學改革的不斷推進,培養(yǎng)學生的動手操作能力以及思考探索能力成為教學過程中的核心目標,而化學作為培養(yǎng)學生這類能力的關鍵學科,必然需要依托實驗過程來夯實學生的實踐基礎。因此,在高中化學教學中,實驗教學的地位日益提升,只有將理論與實踐相結合,學生才能夠更全面地吸收知識,實現綜合能力的提升。
二、 化學實驗對于高中化學課堂的重要性
化學實驗是以探索事物的化學性質為目標,通過一系列的實驗操作去揭開事物的化學特性、理解化學現象的綜合性實踐活動。在實驗中,學生需要通過自己的操作和觀察,思考并得出實驗結論,因此化學實驗過程能夠培養(yǎng)學生的觀察能力和實踐能力,同時也能夠提升學生解決問題的能力。對于高中學生而言,他們學習化學學科的目標不在于掌握了多少理論知識,而是要在學科學習中不斷培養(yǎng)自己對模型的認知,對推理的運用,以及培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識,這些核心能力都是在實驗中逐漸養(yǎng)成并提升的,而在化學課堂開展實驗教學,能夠從實踐性角度激發(fā)學生的學習動力,促進化學知識的有效吸收,以及化學能力的合理進步。
三、 高中化學實驗教學中存在的問題
化學實驗是提升高中階段學生科學探究能力的重要活動,而在當前化學教學中,受多方因素影響,高中化學實驗教學還存在諸多問題:
第一,實驗的重視度不足。在傳統(tǒng)教學理念的影響下,無論是學生還是教師對于化學實驗都不夠重視,教師往往直接用講解的方法結束一個實驗過程,而學生也只是更加注重課本上的理論,更多的時間都是安排在題海之中,忽視了實驗操作經驗帶來的效用。
第二,學生的實驗興趣低迷。實驗是需要動手操作的環(huán)節(jié),而這個環(huán)節(jié)只有保持一定的自主性,才能夠激發(fā)學生的興趣,然而現時的化學實驗教學以固化或者單一的模式展示,很少給予學生自主設計和探索的機會,這也就使得學生漸漸喪失了實驗的興趣,不想或者不愿開展實驗課程。
第三,實驗的豐富程度不夠。實驗是探索多樣事物特性的途徑,而事物本質多樣,需要經過不同的方式去探索才能夠激活學生的科學思維,但當前化學實驗模式固化,甚至對于某個知識只采取固化的實驗,豐富程度不足,這讓學生無法真正利用實驗實現創(chuàng)新目標,從而降低了實驗教學效果。
四、 高中化學實驗教學的路徑與方法
高中化學實驗課程是化學理論與實踐的結合,基于當前實驗教學存在的問題,教師應當從化學實驗的重要性出發(fā),積極探索和挖掘有效的教學途徑,帶領學生領略事物的化學本質,探索化學學科的奧秘,逐漸提升學生的化學素養(yǎng)。
(一)立足問題資源,建立學生探索意識
問題是激活學生思維和意識的利器。尤其在高中階段,學生面臨的知識結構與以往不同,并且存在很大的變化,這就要求學生的思維足夠靈活,能夠實現及時的變通和應對,由此,高中階段需要學生具有良好的思維意識,而思維意識的形成是一個長期的過程,最核心的意識元素就是學生的探索意識。那么如何激活學生的探索意識呢?這就需要立足于多樣的問題資源,在課堂上充分挖掘教材,引導學生建立良好的意識形態(tài),這樣才能夠促使學生更好地開展深度知識學習。而化學知識是具有科學色彩的知識,它具有極強的引導作用,探索意識在化學課堂上非常關鍵,因此教師在教學時應當借助教材,立足于各種問題資源,通過多樣的問題去激活學生的化學意識,引導他們產生渴望深入探索化學奧秘的思想,而不是被動地接受化學原理和實驗觀念,這樣也就從根本上提升了學生的化學實驗意愿。
以人教版高一第一冊《鈉及其化合物》教學為例,鈉屬于性質活潑的金屬物質,具有很強的還原性。而在常規(guī)的印象中,金屬是不易產生變化的,如鐵、鋼、鋁等,這種與常規(guī)認知有所不同的物質特性就是激發(fā)學生探索意識的源泉。教師可以借助有關金屬的問題,如:生活中我們常見的金屬有哪些?這些金屬的堅硬度如何?它們的顏色又是什么樣的?在學生進行相應的思考和回答后,教師可以總結一下學生回答的內容:金屬是堅硬的,表面可能是灰黑色,也可能是銀色或者紅色,生活中常見的金屬有鐵、鋼、銅等。而后教師再以問題激發(fā)學生探索金屬鈉特性的意識,如:有沒有金屬特別軟,能像樹皮一樣被刀切斷?能在水里沸騰?能在空氣中燃燒?通過這樣的問題,不僅能夠激活學生的思維,讓他們更加好奇實驗的現象,同時還能夠引導他們對實驗產生探索意識,想要主動去嘗試和驗證這樣的神奇現象。此外,教師還可以在學生觀摩實驗時提出與其他金屬相關的問題,甚至還可以用化學元素周期表中的金屬來引導學生,通過問題激發(fā)他們探索不同金屬特性的動力,學生在初步的解答和嘗試中也能夠更加清晰地認識到元素周期表排列的規(guī)律。問題是激活思維的關鍵,化學實驗教學的有序開展必須先讓學生建立起探索化學奧秘的意識,而后才能夠在思維的引導下推動他們嚴謹地實施化學實驗操作。
(二)利用生活知識,激發(fā)學生實驗興趣
任何學科都是來源于對生活的探知,化學亦然。無論是化學原理還是化學實驗,都是人們對于生活探索后得出的經驗與思想,這也從側面證實了化學是源自生活的知識。而生活是與學生最為親近的,學生能夠在生活中感受不同的事物,利用感官嘗試不同的體驗,生活的過程就是不斷吸收知識和探索未知的旅程,正如陶行知先生所說的那樣,“生活即教育”,生活本就是容納萬般教育資源的平臺,立足于這個平臺,才能夠讓學生的學習成為自然,讓他們的成長更加順暢。因此,借助生活探索,是最能夠激發(fā)起學生興趣的途徑。在實驗教學中,如果能夠融入適合的生活知識,利用貼近生活的素材去吸引學生,讓他們在實驗中體會到生活的不同趣味,感受生活中的奇妙現象,這樣就能夠激發(fā)學生的實驗興趣。因此,教學時教師應當融入學生生活中最為常見或者親近的素材,通過實驗展示它們的化學本質,讓學生產生透過現象看到本質的奇妙體驗,從而全面激發(fā)起學生開展化學實驗的興趣。
以人教版高一第一冊《碳酸鈉和碳酸氫鈉》教學為例,純堿是日常生產生活中不可缺少的物質,它甚至與人們每天的生活息息相關,它可以用于制作面食和糕點,還可以用作洗滌劑,在二十世紀七八十年代,純堿用作家庭洗滌是最普遍的現象。此外,它還可以用于化工、冶金等領域,生產我們常見的玻璃制品等,也就是純堿在生活中的應用極其廣泛,那么純堿是怎么來的呢?它的生產過程怎么能不污染環(huán)境、減少危害呢?教師可以借助這樣的生活元素和問題,通過實驗演示讓學生了解化學在生活中的應用,讓學生更加理解化學的應用性和實踐性,使得他們發(fā)現原來化學與生活如此接近,從而激發(fā)他們對于化學實驗的興趣。比如教師可以先給學生講述“侯氏制堿法”的由來,而后利用氨氣、水、二氧化碳、氯化鈉反應,生成碳酸氫鈉沉淀和可做氮肥的氯化銨,而后再將沉淀的碳酸氫鈉加熱,就產生碳酸鈉、水和二氧化碳。通過分步驟地實驗和觀察實際的產出物,學生能夠直觀地看到化學帶來的物質變化,進而深入理解該種化學反應所期望的目標,那就是充分利用這樣的反應,提高利用率,降低了環(huán)境污染的可能。而這正是化學知識在生活中有效應用的體現。結合生活知識,一下就能夠拉近學生與化學原理之間的距離,能夠使得他們充分認識到化學對于生活的重要作用,也讓他們意識到化學無處不在,掌握化學實驗技能也就掌握了生活的真諦,由此就激發(fā)起他們的學習興趣,推動他們積極地去參與實驗。
(三)創(chuàng)設實驗情境,引導學生自主探究
學生是學習的主體,任何學習能力的提升依靠的都不是教師的要求或者家長的督促,而是學生自主學習能力的推動。對于高中學生而言,他們思想逐漸成熟,獨立意識明顯,他們更加不可能去適應傳統(tǒng)的說教和固化的安排,他們更加向往別具一格的教學過程,也更加青睞靈活生動的學習途徑。由此,在新時期教學背景下,課堂教學應當摒棄傳統(tǒng),“另謀出路”。而情境是激活課堂的法寶,尤其對于化學這類理論性很強的學科而言,有效地利用情境融入實驗課堂,將使得化學知識非常立體直觀地呈現在學生眼前,他們在情境中能夠獲得更加豐富的體驗,而情境也將原本枯燥的知識從抽象單一轉變?yōu)樾蜗罅Ⅲw,幫助學生更好地理解實驗結果,熟悉實驗過程,提升學生自主探究的動力。因此,教師應當在化學實驗教學時創(chuàng)設多樣的實驗情境,通過形象的實驗和可視化的結果,激發(fā)學生的探索欲望,引導他們開展自主探究,提升學習主動性。
以人教版高一第一冊《氧化還原反應》教學為例,氧化還原反應是高中化學最基本的實驗內容,也是學生在很多實驗中經常用到的基礎理論,然而并非所有的氧化還原反應都能夠迅速且直觀地在實驗中體現出來,有的金屬的氧化需要較長時間,而這個過程學生較難觀察到,所以教師可以在實驗教學時創(chuàng)設多樣的情境,將多種情境相結合,給學生提供最直觀、最形象的實驗體驗。比如在開展銅物質的氧化還原反應實驗時,教師可以預先通過多媒體技術,將銅物質的氧化過程以加速的形式展現給學生,讓學生首先理解銅的原先狀態(tài),而后再讓學生動手操作,通過加入還原劑,使之產生氧化還原反應,隨后學生就能夠直觀地看到被還原的銅呈現出與原先狀態(tài)相同的顏色和質感。這樣將演示情境和操作情境相融合,不僅使教學更加生動,也使學生更加自主地融入課堂,以親身的體驗去感知實驗的過程和結果,在這個過程中,學生成為探究的主體,不再聽取教師的安排,而是自己首先建立直觀的印象,而后通過操作去驗證自己的印象和想法,如此也就大大地激發(fā)了學生自主理解的能力,讓他們先有嘗試的動力,后有嘗試的新奇,而后不斷提升自主探究實驗的能動性。
(四)組織小組合作,激活學生創(chuàng)新思想
化學實驗不是單一的操作過程,它由實驗設計、實驗準備、實驗觀察、實驗記錄、實驗分析等多個環(huán)節(jié)組成。因此,化學實驗是一個互動性很強的活動,不僅有教師與學生之間的互動,也有學生與實驗器材之間的互動,同時,也有學生與學生之間的互動。而傳統(tǒng)的實驗過程由于重視程度不足,安排的實驗時間不充裕,導致化學課程常常以教師獨立實驗展示為途徑,忽視了學生對于實驗的想法,學生有時候只能獨立完成一項簡單的實驗,甚至完成的只是實驗中的一個環(huán)節(jié),這樣無法激活學生的科學創(chuàng)新力。在實驗中,獨立的個體所觀察到的內容是有限的,但是探索化學事物特性的實驗卻多種多樣,因此,教師在開展實驗教學時應當充分利用學生的合作能力,組織學生分成實驗小組,通過小組合作的方式共同開展化學實驗。
以人教版高一第二冊《化學反應與電能》教學為例,化學是一門神奇的學科,它不僅與物質的化學特性相關,同時也與物質的物理特性相關,而正是利用物質的多重特性,才能夠發(fā)揮物質的不同作用。而探索物質的效用是非常神奇的,在這個過程中教師可以引導學生開展分組合作,利用小組模式共同探索化學實驗的奧秘。比如探索化學電池的制作過程中,學生可以制作水果電池或者簡易電池,而無論是何種電池,都需要探索其中蘊含的化學原理,因此教師可以鼓勵學生以小組形式自由選擇和設計電池制作實驗的材料和方法,學生在選擇和設計時可能會激發(fā)出不同的觀點和方案,在這個過程中教師不用過分干預,而是從旁指引,提醒學生實驗需要注意的安全事項,并鼓勵學生大膽嘗試。比如有的學生選擇的是水果電池實驗,他們會創(chuàng)新方案,選擇其他水果來嘗試和對比實驗,而選擇簡易電池的學生,可能也會選擇其他材質的物品,通過這樣自主嘗試和合作探討,實驗就變成了學生嘗試探索和創(chuàng)新實踐的平臺。
(五)滲透綠色理念,夯實學生實驗責任
化學是科學類學科,要培養(yǎng)的不僅是學生的科學能力,同時還包括學生的科學態(tài)度、科學素養(yǎng)。隨著課程改革的推進,人才的綜合素質和科學涵養(yǎng)備受關注,因此,高中化學教學理念逐步向生態(tài)、綠色理念過渡。何謂綠色化學理念?就是在化學教學中需要構建起學生的環(huán)保意識,避免資源浪費和環(huán)境污染,以開拓出新型的、適應時代發(fā)展需要的教學手段。這為實驗教學指明了新的方向。在傳統(tǒng)化學實驗中,對于廢棄物的處理并不完善,而這必然不能適應時代的發(fā)展和社會的需要,但高中學生是未來國家和社會發(fā)展的后備軍,他們的科學素養(yǎng)和對社會的責任感直接關系著未來的發(fā)展狀態(tài),因此,在當前化學教學中,教師還應當引導學生進行合理的化學實驗殘留處理,幫助學生養(yǎng)成合理完結實驗的習慣,養(yǎng)成科學的實驗態(tài)度和實驗責任,為每一項化學實驗畫上完美的句號。
以人教版高一第二冊《硫及其化合物》教學為例,該課程中會涉及硫酸根離子的檢驗實驗,通常會使用氯化鋇溶液來作為實驗材料,而鋇是一種活潑的堿土金屬元素,可溶性的鋇化合物對于人體而言是一種有毒的物質,會引起鋇中毒,因此在開展硫酸根離子的檢驗實驗時,教師不僅要提醒學生做好防護,同時還要引導學生對實驗殘留的廢棄物進行無害化處理。比如反應不完全的氯化鋇,教師可以引導學生采用沉淀法,在溶液中加入足夠量的硫酸,來使得鋇離子形成硫酸鋇,沉淀下來,然后將沉淀物過濾出來。而對于產生的碳酸鋇,教師可以引導學生將碳酸鋇研磨后,加入鹽酸反應生成氯化鋇。對于實驗殘留物的處理不僅是學生化學實驗的重要環(huán)節(jié),同時也是增強學生科學實驗責任的關鍵。通過這個環(huán)節(jié),讓學生充分認識到實驗并不是只服務于學習,還同時服務于社會,這就讓學生在開展化學實驗時能夠同時思考實驗對于環(huán)境的影響,從而提升學生的實驗責任感。
五、 結語
化學實驗是對化學理論的有效支撐,是將理論轉化為實踐的最直接的途徑,它對于學生科學意識和能力的培養(yǎng)有著關鍵的引導作用,是帶領學生走向科學世界的鑰匙。高中階段學業(yè)壓力繁重,學生更加需要“勞逸結合”,從繁重的題海中掙脫,動手開展多樣的化學實驗,推動他們化學能力的提升以及科學思維的成長,最終實現學生的學習自主性與創(chuàng)新性。作為高中化學教師,應當從靈活性、多樣性和創(chuàng)新性的角度去設置實驗,利用實驗教學幫助學生探索未知的奧秘,增進綜合能力。
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作者簡介:馮天紅(1972~),女,漢族,山東青州人,山東省青州第一中學,研究方向:化學教學。