摘" 要：在初中化學(xué)教學(xué)中，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式普遍存在學(xué)生關(guān)注結(jié)果多于過程、操作流于形式化的問題，限制著實(shí)驗(yàn)教學(xué)育人價值的充分發(fā)揮.基于此，本文從逆向推理策略的視角出發(fā)，以“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)為例，通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)實(shí)施和實(shí)驗(yàn)總結(jié)3個階段，分別探討如何在每個階段應(yīng)用逆向推理策略提升學(xué)生的學(xué)習(xí)深度和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?期望為初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供具有實(shí)踐意義的創(chuàng)新思路，助力學(xué)生從知識理解走向科學(xué)素養(yǎng)的全面提升.

關(guān)鍵詞：氧氣的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)；逆向推理策略；實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動；初中化學(xué)

中圖分類號：G632""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2025）05-0119-03

收稿日期：2024-11-15

作者簡介：奚雨瀟，本科，中小學(xué)二級，從事初中化學(xué)教學(xué)研究.

傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式多以正向的、線性的方式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)流程，學(xué)生在這種模式下雖能逐步地完成實(shí)驗(yàn)操作，但往往對實(shí)驗(yàn)原理、步驟之間的內(nèi)在邏輯關(guān)聯(lián)缺乏深入理解，較難形成有效的知識體系和科學(xué)思維能力.逆向推理策略的應(yīng)用將打破這種傳統(tǒng)模式的局限，促使學(xué)生站在結(jié)果的角度去審視實(shí)驗(yàn)的全過程，深入思考每個實(shí)驗(yàn)步驟與最終結(jié)果之間的因果關(guān)系［1］.由此可知，探究逆向推理策略在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動中的應(yīng)用方法具有重要意義.本文將聚焦于“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”這一具有代表性的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地剖析逆向推理策略在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)總結(jié)各個階段的具體應(yīng)用方式，以期為初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐提供具有針對性和可操作性的參考建議.

1" 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段：從實(shí)驗(yàn)結(jié)果映射實(shí)驗(yàn)原理，錨定實(shí)驗(yàn)活動關(guān)鍵要素

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作是整個化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動的基石，此階段的核心任務(wù)是精準(zhǔn)確定實(shí)驗(yàn)原理和關(guān)鍵要素，包括所需的實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備以及操作條件等，為實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)［2］.教師可以采用逆向推理方法，先讓學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)期望達(dá)成的最終結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生從最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果入手，從中提煉出包括實(shí)驗(yàn)核心現(xiàn)象、期望產(chǎn)物和關(guān)鍵變量等關(guān)鍵要素，進(jìn)而映射出實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的主要化學(xué)原理，讓學(xué)生不僅僅知道要做什么實(shí)驗(yàn)，更能理解為什么要這樣做.

在初中化學(xué)的學(xué)習(xí)中，“氧氣”相關(guān)的知識不僅是學(xué)生深入理解化學(xué)變化、物質(zhì)性質(zhì)等基礎(chǔ)概念的關(guān)鍵，也是后續(xù)學(xué)習(xí)其他氣體乃至整個化學(xué)學(xué)科的重要基礎(chǔ).“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”是2024滬教版初中化學(xué)新教材九年級上冊第二章《身邊的化學(xué)物質(zhì)》中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn).以此實(shí)驗(yàn)活動為例，在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，教師首先可以引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)的最終目標(biāo)，明確期望獲得的最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果是收集到足夠量的氧氣，并通過一系列實(shí)驗(yàn)觀察氧氣的性質(zhì).立足這一起點(diǎn)，教師進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生思考如何從這個目標(biāo)出發(fā)，逆向推理出實(shí)驗(yàn)所依賴的關(guān)鍵因素.通過引導(dǎo)學(xué)生回溯思考，學(xué)生能夠識別出實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵變量，例如，過氧化氫溶液的濃度、催化劑的使用、加熱的溫度和時間等，這些變量直接影響到實(shí)驗(yàn)的成功與否.在這一過程中，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)每個變量如何與最終結(jié)果相聯(lián)系，尤其是如何通過化學(xué)反應(yīng)的基本原理（如過氧化氫的分解反應(yīng)）來指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).

在學(xué)生掌握了實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)及相關(guān)變量后，教師引導(dǎo)學(xué)生明確該實(shí)驗(yàn)是基于過氧化氫分解反應(yīng)的原理，即過氧化氫在催化劑（如二氧化錳）的作用下分解成水和氧氣.在此過程中，教師可通過模型展示來幫助學(xué)生理解反應(yīng)的實(shí)際過程，并將化學(xué)方程式與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象聯(lián)系起來，使學(xué)生不僅知道“實(shí)驗(yàn)要做什么”，而且理解“為什么要這么做”.

教師還可以組織學(xué)生分組討論，圍繞“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”這一主題，提出以下問題：實(shí)驗(yàn)的最終目標(biāo)是什么？我們?nèi)绾未_認(rèn)氧氣已經(jīng)成功生成？這個反應(yīng)的關(guān)鍵因素是什么？如何控制這些因素以確保成功？每個操作步驟背后的化學(xué)原理是什么？如何通過操作來驗(yàn)證原理的正確性？通過這種結(jié)構(gòu)化的引導(dǎo)，確保學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)開始前就建立起對化學(xué)反應(yīng)和實(shí)驗(yàn)操作的全面理解，從而帶著深刻的理解進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)活動，而不僅僅是依賴于記憶和模仿.

2" 實(shí)驗(yàn)操作階段：以預(yù)期現(xiàn)象為標(biāo)桿，反向規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作精準(zhǔn)度與流程

實(shí)驗(yàn)操作階段是將實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段的理論和計(jì)劃轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這一階段的重點(diǎn)是確保實(shí)驗(yàn)步驟的規(guī)范性、精準(zhǔn)性和邏輯性.為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，在此階段，基于逆向推理思維，教師可以設(shè)置“如果……則會……”的假設(shè)討論，引導(dǎo)學(xué)生立足最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果的達(dá)成要求，根據(jù)已知條件預(yù)測可能的實(shí)驗(yàn)變化，反向推理審視每一個細(xì)節(jié)和操作步驟.通過這種逆向規(guī)范，保證實(shí)驗(yàn)過程的連續(xù)性和準(zhǔn)確性，幫助學(xué)生學(xué)會在實(shí)際操作中前瞻性地分析并應(yīng)對各種潛在影響，逐步掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的動態(tài)調(diào)控技能.

例如，在“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中，教師可以提問：如果我們在過氧化氫溶液中加入催化劑二氧化錳，并加熱溶液，最終會發(fā)生什么？有的學(xué)生會回答：會產(chǎn)生氧氣，氣泡上升.基于這一預(yù)期現(xiàn)象，教師隨后引導(dǎo)學(xué)生回顧每個操作步驟，分析其可能帶來的影響.例如，教師可以讓學(xué)生思考：如果反應(yīng)過快，氧氣的生成可能過于劇烈，是否會影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性？如果反應(yīng)過慢，是否意味著催化劑的使用或加熱溫度不合適？

在學(xué)生進(jìn)行操作時，在加入催化劑之前，教師可以讓學(xué)生討論催化劑的作用以及可能的影響，確保學(xué)生明白催化劑的添加是為了加速反應(yīng)，而不是引入不必要的副反應(yīng).在加熱過程中，教師可以讓學(xué)生思考加熱溫度如何影響反應(yīng)速率，以及如何控制溫度以確保氧氣生成的平穩(wěn)性和可控性.為了幫助學(xué)生清晰地理解每個步驟的邏輯關(guān)系，教師可以提供以下實(shí)驗(yàn)操作指導(dǎo)表（見表1），以幫助學(xué)生在操作過程中反向?qū)φ彰總€實(shí)驗(yàn)步驟，確保實(shí)驗(yàn)的精準(zhǔn)度和流程的合理性.

通過對預(yù)期現(xiàn)象進(jìn)行分析，學(xué)生可以逐步建立“現(xiàn)象—操作—原理”的閉環(huán)思維模式，在實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)時反思操作與現(xiàn)象的匹配性.一旦實(shí)際結(jié)果偏離預(yù)期，學(xué)生便能夠迅速參照表格中的潛在偏差信息，定位問題環(huán)節(jié)并推導(dǎo)其可能原因，這一過程將強(qiáng)化學(xué)生的邏輯推理和問題診斷能力，使整個實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)朝著明確的目標(biāo)高效推進(jìn).

3" 實(shí)驗(yàn)總結(jié)階段：從結(jié)果回溯實(shí)驗(yàn)過程，完善實(shí)驗(yàn)質(zhì)量與思維深度

實(shí)驗(yàn)總結(jié)階段是整個實(shí)驗(yàn)活動的關(guān)鍵收口環(huán)節(jié).基于逆向推理策略開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，實(shí)驗(yàn)總結(jié)階段的重點(diǎn)做法是引導(dǎo)學(xué)生從最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)，逆向回溯整個實(shí)驗(yàn)過程，準(zhǔn)確識別出每一個實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵變量與操作誤差，并探討它們是如何相互作用，最終影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的［3］.通過這種方式，在對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生從深層次理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的本質(zhì)原理，明確每一步操作背后的科學(xué)依據(jù)以及其與結(jié)果之間的因果關(guān)系.

實(shí)驗(yàn)活動結(jié)束后，教師應(yīng)組織學(xué)生觀察和記錄實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果，包括氧氣的成功制取、收集效率和性質(zhì)驗(yàn)證現(xiàn)象（如助燃性）.在此基礎(chǔ)上，教師引導(dǎo)學(xué)生逆向分析，回想這些現(xiàn)象的產(chǎn)生需要哪些關(guān)鍵條件的配合？幫助學(xué)生理解每一個實(shí)驗(yàn)步驟與最終結(jié)果之間的因果關(guān)系，明確實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的科學(xué)邏輯.進(jìn)而教師可以通過設(shè)置假設(shè)問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考實(shí)驗(yàn)優(yōu)化策略.例如，若此次實(shí)驗(yàn)未能達(dá)到預(yù)期結(jié)果，應(yīng)如何調(diào)整實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)？比如在下一次實(shí)驗(yàn)中改用更高純度的過氧化氫溶液，或調(diào)整催化劑的用量和溫度條件，重新評估其對實(shí)驗(yàn)的影響，幫助學(xué)生掌握從問題到解決的邏輯鏈條.

為了幫助學(xué)生直觀理解實(shí)驗(yàn)總結(jié)的思路，教師可以與學(xué)生共同繪制一張“氧氣制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)回溯分析圖”，分解出多個關(guān)鍵分支，并在每個分支進(jìn)一步細(xì)化為實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的問題點(diǎn).

采用圖示化的方式，目的是為學(xué)生提供一個復(fù)盤實(shí)驗(yàn)的模板，強(qiáng)化學(xué)生的邏輯思維，引導(dǎo)學(xué)生以結(jié)果中出現(xiàn)的問題為起點(diǎn)，讓學(xué)生沿著圖中線索追溯實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵變量和操作誤差，并理解它們之間的相互關(guān)系.同時，借助這一模板引導(dǎo)學(xué)生思考改進(jìn)措施，將逆向推理貫穿于整個總結(jié)與優(yōu)化過程，從而培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)分析和解決問題的能力，為其后續(xù)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)提供思維范例.

4" 結(jié)束語

在實(shí)踐教學(xué)中，初中化學(xué)教師應(yīng)立足于學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和發(fā)展需求，堅(jiān)持將逆向推理策略融入每一個實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)去思考、質(zhì)疑、探索，讓學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程中，逐步建立起科學(xué)、有邏輯性的思維模式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，促進(jìn)其全面發(fā)展和化學(xué)素養(yǎng)的持續(xù)提升.

參考文獻(xiàn)：［1］ 楊永勝.逆向策略在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究活動中的應(yīng)用［J］.學(xué)苑教育，2024（4）：61-63.

［2］ 彭麗菊.初中化學(xué)教學(xué)中逆向思維能力培養(yǎng)策略探尋［J］.學(xué)周刊，2024（2）：82-84.

［3］ 李德前，魏海，馬逸群，等.基于逆向思維創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)的嘗試［J］.化學(xué)教學(xué)，2022（8）：73-76.

［責(zé)任編輯：季春陽］