培養(yǎng)化學(xué)實驗思維

提高化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)

摘要：中學(xué)化學(xué)教育的目的是培養(yǎng)具有基本化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的未來人才。實驗探究能力是科學(xué)素養(yǎng)的基本要素。中學(xué)生不僅要能夠從日常事物中發(fā)現(xiàn)并提出問題，而且在可能的條件下還應(yīng)從事探索性的調(diào)查和實驗，并據(jù)此提出適當(dāng)?shù)挠^點。為了應(yīng)對當(dāng)前教學(xué)中重視知識驗證，以重復(fù)性實驗為主，缺少能力培養(yǎng)，無法提升化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀，我們應(yīng)當(dāng)重視學(xué)生實驗思維的培養(yǎng)，以提升學(xué)生的實驗探究能力，提高其基本化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。關(guān)鍵詞：實驗思維；學(xué)科素養(yǎng)一、實驗探究過程是操作與思考并重的解決問題過程從中學(xué)化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀來看，教材上的已有實驗都是在編者設(shè)計和控制下有目的的活動，實驗過程必然是由編者而不是學(xué)生思維所支配的過程。實驗探索行為的源頭是對問題產(chǎn)生困惑感。當(dāng)外界的各種刺激作為問題源以一定的方式進(jìn)入到學(xué)生的意識中后，其中的某些信息可能會引起學(xué)生特別的注意，使學(xué)生感到問題的存在，即產(chǎn)生困惑感進(jìn)而產(chǎn)生求知欲。可見我們實驗要研究什么問題，完全應(yīng)該是學(xué)生選擇的結(jié)果，而不是教師提前預(yù)設(shè)。產(chǎn)生困惑感后，如果受到某些啟迪和引導(dǎo)，學(xué)生就會運用已有的知識和經(jīng)驗，將這種困惑加以整理，以確定問題的性質(zhì)，并形成一定的預(yù)測性解釋。接下來，學(xué)生選擇解釋問題、搜尋證據(jù)的方法，并預(yù)測可能的結(jié)果。最后，學(xué)生才會實踐可能達(dá)到目的的解決方案。即使是在操作階段，學(xué)生也始終是在明確的意識指向下實驗。所以說，實驗探究過程是操作與思維并重的解決問題過程。二、以形成實驗思維為核心開展化學(xué)實驗教學(xué)化學(xué)實驗思維就是化學(xué)實驗意識的邏輯性內(nèi)容的總和。包括學(xué)生對問題的感知與判斷，對解決問題的謀劃與手段取舍，對實驗結(jié)果的預(yù)測與確認(rèn)，對結(jié)論的構(gòu)想與表述等。我們只有以實驗思維的形成為核心，去考慮實驗教學(xué)的目標(biāo)，才能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ哪康摹@實驗思維的形成，可以確定實驗教學(xué)的基本程序為：困惑感的形成，解決困惑的方案設(shè)計，觀察、整理實驗結(jié)果，提出適當(dāng)?shù)慕Y(jié)論。1.困惑感的形成學(xué)生通過實驗課應(yīng)能做到：能合理判斷問題的性質(zhì)，恰當(dāng)?shù)乇硎鲎约旱膶嶒災(zāi)康摹＝滩闹幸延械膶嶒災(zāi)康模灰欢芤饘W(xué)生自己的困惑感，從而產(chǎn)生探究欲。在實驗教學(xué)中，教師可以通過創(chuàng)設(shè)一定的問題情景以引起學(xué)生的興趣，啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的困惑感，從而產(chǎn)生探究欲。教師可適時要求學(xué)生嘗試用自己的言語表達(dá)對問題的理解。例如：在膠體制備與性質(zhì)的實驗教學(xué)中，教師可以這樣做：課前，指導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)有關(guān)溶液和濁液的知識。可以舉例渾濁的氯化鈉溶液、澄清的氯化鈉溶液的外觀比較，把學(xué)生的注意力引向沉淀的生成過程，進(jìn)一步啟發(fā)思考：都是氯化鈉溶于水為什么溶液穩(wěn)定，濁液靜置形成沉淀？沉淀是怎樣產(chǎn)生的？沉淀的成分和組成狀態(tài)是怎樣的？沉淀能否重新溶解？學(xué)生可以討論并提出自己的看法。然后，教師可引導(dǎo)學(xué)生形成如下共識：沉淀物的成分就是溶液中溶質(zhì)的微粒集合體，當(dāng)微粒聚集時，微粒會增大，當(dāng)重力大于浮力時，微粒就會沉淀，形成濁液。學(xué)生就會想溶液微粒很小，聚集成為較大的集合體，但還不能形成沉淀時，會是什么情況？有什么性質(zhì)？從而對膠體的成分、性質(zhì)、制備產(chǎn)生求知欲，產(chǎn)生困惑感，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。總之，學(xué)生要先閱讀教材，討論對原理的理解，預(yù)測可能的結(jié)果。這時學(xué)生會產(chǎn)生明確的問題指向，即實驗?zāi)康模褐苽涑鑫⒘Ｖ睆皆?—100納米，大小介于溶液和濁液之間的膠體，預(yù)測并驗證具有的性質(zhì)。2.解決困惑的方案設(shè)計實驗前能夠引導(dǎo)學(xué)生形成并用自己的語言敘述設(shè)計的實驗方案，從而理順實驗原理與過程。學(xué)生要加強(qiáng)基本化學(xué)實驗思維的訓(xùn)練：回顧實驗?zāi)康模槍栴}背景中的主要因素加以甄別，聯(lián)系實際問題判斷實驗的可行性；確定實驗手段和步驟，預(yù)測可能的結(jié)果等。在實驗過程中，學(xué)生的這些意識都會對實驗行為起到一定的指向作用。所以學(xué)生的實驗思維是實驗?zāi)芰χ凶畋举|(zhì)的部分，是學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的核心。實驗方案設(shè)計好之后，學(xué)生可能會產(chǎn)生對原方案進(jìn)行修改的想法，提出有一定創(chuàng)造性的修改意見，教師要對此給予足夠的重視和適當(dāng)?shù)墓膭睢嶒灲Y(jié)束后，教師還可以要求學(xué)生重新審查自己的實驗過程，整理出一份詳細(xì)清晰的設(shè)計方案。方案包括：目的表述，原理說明，方法概要和步驟線路等。此項訓(xùn)練有助于學(xué)生形成審慎縝密、條理清晰的思維習(xí)慣，有助于提高學(xué)生實驗的思維意識和能力，增強(qiáng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。3.觀察、整理實驗結(jié)果，提出適當(dāng)結(jié)論觀察能力是實驗?zāi)芰Φ闹匾M成部分，對比、分析意識是提高實驗?zāi)芰Φ谋赜芍贰Ｔ趯嶒灲虒W(xué)中，教師應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生的觀察意識和能力，建立數(shù)據(jù)意識和比較分析實驗過程得到實驗結(jié)論的能力。教師強(qiáng)調(diào)建立觀察意識和數(shù)據(jù)意識，就是要求學(xué)生懂得：觀察的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)變量與要解決的問題（實驗?zāi)康模┲g有著密切的聯(lián)系；準(zhǔn)確的實驗觀察和數(shù)據(jù)記錄與處理能較好的反映實驗特征和性質(zhì)變化，從而做出較準(zhǔn)確的判斷。建立觀察意識和數(shù)據(jù)意識是實驗教學(xué)的重要目標(biāo)之一。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生選擇使用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)記錄形式和處理方式。例如，在重鉻酸鉀溶液滴定草酸亞鐵溶液的實驗中，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)如下：滴定次數(shù)待測液體積標(biāo)準(zhǔn)液體積滴定前刻度滴定后刻度體積1200.0020.1020.102202.0022.0020.003203.5025.1021.60利用數(shù)據(jù)記錄，引導(dǎo)學(xué)生分析為什么不用某次實驗數(shù)據(jù)作為結(jié)果？為什么要舍棄第三次實驗結(jié)果？待測液與標(biāo)準(zhǔn)液互換位置會造成誤差嗎？重鉻酸鉀溶液盛放在酸式還是堿式滴定管中？是否潤洗？滴定終點顏色變化的界限？這些問題的探究和數(shù)據(jù)的處理可以提高學(xué)生準(zhǔn)確探究實驗的思維意識、認(rèn)真觀察現(xiàn)象的觀察意識、準(zhǔn)確記錄和處理的數(shù)據(jù)意識，提高學(xué)生探究問題的興趣。總之，教師應(yīng)將學(xué)生實驗思維的培養(yǎng)放在核心位置，培養(yǎng)學(xué)生的