中圖分類號:G632 文獻標識碼:A
《普通高中化學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《新課標》)強調(diào)要培養(yǎng)學生的科學探究與創(chuàng)新意識,使學生能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的化學問題,從問題和假設出發(fā),設計探究方案,在合作探究中敢于質(zhì)疑.高中化學實驗作為化學學科的重要組成部分,通過讓學生親身參與實驗操作、觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)等過程,為學生提供了實踐與思考的平臺,能夠有效培養(yǎng)學生的科學探究意識.
1科學探究意識概述
科學探究意識涵蓋多個關(guān)鍵層面.其一,個體對科學知識擁有好奇心與渴望,這種源自內(nèi)心的驅(qū)動力,促使個體在面對化學現(xiàn)象時,不滿足于簡單的表面認知,而是深入挖掘現(xiàn)象背后隱藏的科學原理和規(guī)律,進而主動探索更多化學知識;其二,個體對科學方法具備理解與運用能力,從提出合理假設,到精心設計實驗方案,再到準確收集數(shù)據(jù)、深人分析結(jié)果,每一個環(huán)節(jié)都需要個體熟練掌握并運用科學方法;其三,個體對科學探究過程持有尊重與堅持的態(tài)度,能夠尊重探究過程中的每一個細節(jié)和結(jié)果,不輕文章編號:1008-0333(2025)21-0106-03易放棄,以堅韌的毅力和嚴謹?shù)膽B(tài)度去克服困難,從而推動探究活動持續(xù)進行.
具備科學探究意識的個體,能夠敏銳地發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象背后的問題,能夠積極主動地查閱資料、設計實驗、進行觀察和分析,以驗證假設或解決疑惑.在此過程中,個體不但能夠構(gòu)建系統(tǒng)的知識體系,還能提升自主學習能力、創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力及問題解決能力,這對未來的學習和發(fā)展具有重要作用[1].
2 指向科學探究意識培養(yǎng)下高中化學實驗教學要點
2.1 教學方法的擇取至關(guān)重要
教師應依據(jù)實驗內(nèi)容與學生實際情況,靈活選用問題導向教學法與小組合作教學法.問題導向教學法通過設計循序漸進、富有啟發(fā)性的問題,如同搭建思維階梯,引導學生深人思考,挖掘?qū)嶒灡澈蟮幕瘜W原理.小組合作教學法則能有效促進學生間的思想碰撞,在交流討論中,學生各抒己見,從而拓寬思維視野,提升實驗教學的深度與廣度[2].
2.2 實驗教學過程中的引導不可或缺
實驗前,教師需引導學生系統(tǒng)復習相關(guān)化學知識,使學生明晰實驗原理的理論支撐.同時,幫助學生熟悉實驗儀器的使用方法與藥品的特性,確保實驗安全有序進行.實驗過程中,教師應密切關(guān)注學生操作,及時發(fā)現(xiàn)并糾正不規(guī)范行為,保障實驗操作的準確性.實驗結(jié)束后,應組織學生反思實驗過程,鼓勵學生思考實驗中的不足與改進方向,引導學生深入討論實驗結(jié)果,培養(yǎng)學生分析與總結(jié)的能力.
2.3 強化與生活及生產(chǎn)實踐的聯(lián)系
教師在實驗教學中,應引入貼近日常生活的素材,如食品保鮮、水質(zhì)凈化等案例,讓學生真切體會化學知識在生活中的實際應用.通過這些實例,學生能夠意識到化學知識在解決實際問題中的重要價值,從而激發(fā)學生主動運用化學知識探究生活問題的興趣與熱情.
3指向科學探究意識培養(yǎng)下高中化學實驗教學策略
3.1 注重鏈接,以內(nèi)促外,為實驗搭建平臺
化學與日常生活和生產(chǎn)實踐緊密相關(guān).通過建立化學知識與現(xiàn)實世界之間的聯(lián)系,有助于學生深刻領(lǐng)悟化學知識的實用性與趣味性,從而激發(fā)其科學探究的內(nèi)在動力.教師作為教學活動的組織者與引導者,應該積極挖掘各類新穎且富有啟發(fā)性的鏈接素材,打破課堂與生活、理論與實踐之間的壁壘,促使學生主動參與實驗探究.
以人教版高中化學必修第二冊第六章實驗活動7“化學反應速率的影響因素”為例(下同),首先,教師從當下熱門的新能源汽車電池技術(shù)切入,通過對比不同品牌新能源汽車的續(xù)航里程,引出電池的充放電效率問題,進而與電池內(nèi)部發(fā)生的化學反應速率建立聯(lián)系,激發(fā)學生對化學反應速率影響因素的興趣.其次,教師提出生活中的常見現(xiàn)象,如蘋果削皮后放置一段時間會變色,但放在冰箱后,變色速度會減慢,突出溫度對蘋果氧化的影響;教師還可以提出工業(yè)領(lǐng)域中的硫酸生產(chǎn)過程,突出催化劑對生產(chǎn)效率的影響.
在完成生活與生產(chǎn)實踐的鏈接后,教師要開展相關(guān)的演示實驗,直觀呈現(xiàn)化學反應速率受不同因素影響的過程,進一步激發(fā)學生的興趣和積極性.具體而言,教師要準備兩組實驗,一組為常溫條件下一定濃度的鹽酸與大小相同的鎂條的反應,另一組為將相同濃度的鹽酸與相同規(guī)格鎂條在熱水環(huán)境下的反應,直觀呈現(xiàn)不同溫度下氣泡產(chǎn)生速率的差異.通過演示實驗,學生對生活與生產(chǎn)實踐現(xiàn)象有了更直觀地理解,能夠認識到化學的實際應用價值,從而積極地參與化學反應速率影響因素的探究
3.2 注重發(fā)現(xiàn),以引促問,為實驗創(chuàng)設條件
問題是驅(qū)動科學探究的引擎,沒有問題,學生就難以深入挖掘化學知識背后的奧秘,科學探究意識也難以生根發(fā)芽.教師要充分發(fā)揮引導作用,敏銳地從教材內(nèi)容、社會熱點以及學生的日常生活中,提煉出既契合學生興趣點,又能對接其知識儲備的問題,以此激發(fā)學生主動思考與提問的熱情,
教師在提出新能源汽車電池技術(shù)的話題并開展演示實驗之后,順勢引入“化學反應速率的影響因素”實驗活動,創(chuàng)設以下層層推進的問題,促使學生發(fā)現(xiàn)新問題.
首先,教師向?qū)W生展示數(shù)據(jù),表明在冬天低溫環(huán)境下,新能源汽車的續(xù)航里程明顯減少,而在夏天高溫時,電池的使用壽命又有所降低.然后提出問題:為什么新能源汽車的電池在不同溫度條件下,性能會出現(xiàn)這么大的差異呢?引導學生初步思考溫度與電池內(nèi)化學反應的關(guān)系.其次,教師繼續(xù)深人提問:電池的充放電依靠內(nèi)部的化學反應來實現(xiàn),在生產(chǎn)電池時,如果改變電池中反應物的濃度配比,對電池的充放電的速度會產(chǎn)生怎樣的影響?類比我們生活中用不同濃度的清潔液清洗污漬,速度有快有慢,這和電池反應是否有相似之處?引導學生將濃度因素與電池反應速率相關(guān)聯(lián).最后,教師展示資料,說明當前新能源汽車電池研發(fā)的一個重要方向是尋找新型催化劑,以提升電池性能.接著提出問題:既然催化劑在化學反應中能改變反應速率,那么在電池這個特殊的化學反應體系里,催化劑具體是怎樣發(fā)揮作用的?為什么常見的鋰離子電池和正在研發(fā)的固態(tài)電池,需要不同的催化劑?通過一系列環(huán)環(huán)相扣的問題,引導學生深入思考,促使學生提出與“化學反應速率的影響因素”實驗相關(guān)的預設性問題,如在設計探究溫度對化學反應速率影響的實驗時,溫度的變化范圍設置多少比較合適?探究濃度對化學反應速率影響時,如何保證其他條件完全相同,避免干擾實驗結(jié)果?針對不同類型的電池反應,怎樣篩選能夠提高反應速率的催化劑?為實驗方案的設計和實驗探究活動的開展奠定基礎
3.3 注重猜想,以辯促思,為實驗提供動力
猜想與假設是得出科學結(jié)論的先導因素,還指引著實驗探究的內(nèi)容和方向.在化學實驗中,猜想不僅為制定實驗計劃、設計實驗方案奠定基礎,還是化學實驗探究過程中的重要拐點,有利于學生深入?yún)⑴c實驗探究.因此,教師不僅要鼓勵學生提出問題,更要組織討論活動,為學生提供充足的思考空間,促使學生深入思考.
基于之前對新能源汽車電池在不同條件下性能變化的疑惑,教師組織與“化學反應速率影響因素”有關(guān)的猜想辯論活動.首先,學生闡述對所提疑問的猜想以及依據(jù),為后續(xù)辯論提供有力論據(jù).其次,教師鼓勵其他學生質(zhì)疑與補充,促進學生間的思維碰撞,使學生從不同角度思考猜想的合理性.在辯論高潮階段,教師引導學生共同探討這些猜想的合理性,并嘗試運用已學化學知識加以解釋.最后,在充分辯論的基礎上,學生確定探究主題,如“探究不同濃度的硫酸與鋅反應時化學反應速率的變化”或“探究催化劑二氧化錳的用量對過氧化氫分解反應速率的影響”.最后,教師要求學生共同設計實驗方案,詳細討論實驗步驟,確定所需器材,并推測可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果.通過辯論活動,教師能夠調(diào)動學生的積極性,為深人的實驗探究提供強大動力.
3.4 注重活動,以做促悟,為實驗提供保障
化學實驗是極具開放性的學習板塊,有助于學生吸收內(nèi)化知識,培養(yǎng)學生的問題解決能力,對于學生科學探究意識的提升具有促進作用.因此,在化學實驗教學中,教師要為學生提供一系列的學習支架,讓學生深度參與實驗探究,從而透徹領(lǐng)悟化學知識的本質(zhì).
在學生明確實驗方向并制定實驗方案后,教師為學生準備濃度不同的鹽酸、形狀相同的鎂條、熱水、冷水、過氧化氫溶液、二氧化錳等實驗材料,以及試管、量筒、秒表等實驗儀器,細致講解安全注意事項,以及實驗儀器的使用方法,確保學生能安全、規(guī)范地開展實驗.然后學生以小組的形式展開驗證實驗,分別探究“溫度對化學反應速率的影響”“濃度對化學反應速率的影響”.在實驗進程中,教師要不斷提出問題,促使學生積極驗證實驗,深人探究化學反應速率與各影響因素的關(guān)系;教師還要不斷觀察各小組的實驗過程,針對存在的問題給予針對性的指導,以保證驗證實驗的有效性.實驗結(jié)束后,學生整理實驗數(shù)據(jù),以表格形式呈現(xiàn)不同條件下的反應時間、產(chǎn)生氣體的量等信息,并通過對比分析數(shù)據(jù),總結(jié)出溫度、濃度等因素對化學反應速率的影響規(guī)律.各小組交流探究結(jié)果,互相提出疑問并解答.通過上述整個實驗過程,學生不僅能夠直觀地觀察到化學反應速率在不同條件下的變化,更能在實踐操作與數(shù)據(jù)處理中,深刻理解化學反應速率影響因素的原理,有效提升科學探究意識與能力.
4 結(jié)束語
綜上所述,通過注重鏈接、發(fā)現(xiàn)、猜想和活動這一系列教學策略,在高中化學實驗教學中培養(yǎng)學生的科學探究意識成效顯著.學生不僅能夠更加深入地理解化學知識,還能提升思維能力和實踐能力.在教學實踐中,教師應注重學生科學探究意識的培養(yǎng),持續(xù)探索并實踐有效的實驗教學方法,以更好地適應學生的發(fā)展需求,助力更多學生在科學探究的道路上不斷前行.
參考文獻:
[1]周冬冬,高龍,修運程,等.不同版本高中化學教科書中學生必做實驗的分析與啟示:基于“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)[J].化學教育(中英文),2023,44(05) :1 -9.
[2]王紅軒.促進“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)發(fā)展的高三復習課:探究亞硫酸鈉溶液pH的變化及應用[J].化學教育(中英文),2023,44(13):49 -55.
[責任編輯:孫美齊]