论文部分内容阅读
摘要：化学学习中实验是非常重要的学习手段。实验可以引出新知、验证猜想、平息争论。化学实验在化学新课程及其教学中具有重要的地位；是中学化学课程内容不可缺少的重要组成部分；是认识化学科学知识的重要认识工具；是科学探究的构成要素之一，是科学探究的重要表现形式。实验教学能为学生正确认识身边的化学物质提供实验事实，它具有目的性、探索性、现实性和感知性。所以教学应该紧扣实验这一学科主题，启发学生的创新意识，造就敢于创新、善于创新、勤于创新的高素质人才。
关键词：化学新课程；实验载体；科学探究；多样化学习方式；科学素养
化学是一门实验科学。化学学习中实验是非常重要的学习手段。实验可以引出新知；实验可以验证猜想；实验可以平息争论。化学实验在化学新课程及其教学中具有重要的地位，基础教育化学新课程以“提高学生的科学素养为主旨”，并从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”等三个维度建立了新的化学课程目标体系；倡导“以科学探究为主的多样化的学习方式”；注重学生的“亲身经历和体验”；强调“创设生动活泼的学习情景”。这些新的课程理念在化学教学中的有效落实，都离不开化学实验。化学新课程的教学实践，要求我们有必要重新审视化学实验的价值，重新认识化学实验在化学新课程及其教学中的地位。无处不在的自然现象，蕴含着研究物质及其变化的丰富素材。引导学生认识和探究身边的化学物质，了解化学变化的奥秘，是化学启蒙教育的重要内容。下面就以“身边的化学物质”教学为例，谈谈我在教学中的几点认识。
一、化学实验是中学化学课程内容不可缺少的重要组成部分
在“身边的化学物质”一级主题的内容“标准”和“活动探究与建议”中，共提供了20个化学实验或化学实验系列，见表1。
这些实验具有如下特点：（1）探究性实验占有较大性比重；（2）化学实验内容的选择全面反映和体现培养学生科学素养的化学课程目标；（3）化学实验内容贴近生活、社会，体现STS教育思想；（4）淡化演示实验和学生实验的分类；（5）化学新课程中的化学实验，不仅有课堂实验，还包括课外实验。
二、化学实验是认识化学科学知识的重要认识工具
化学实验既是化学教学认识工具的“硬件”（实物形态的工具）——化学实验仪器和设备，也是化学教学认识工具的“软件”（观念形态的工具）——化学教的方法（实验法）、化学学的方法（做实验）和化学教学认识方法（实验方法），因而是学生认识化学科学知识的重要认识工具和媒体。
1.直观现象，“无声”胜有声。在水与常见的溶液的教学中，学生对氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠三种物质在水中溶解时的温度变化的记忆难度不大，但是为了保持记忆的持久性，实验的作用不可泯灭。案例一：物质溶解时的温度变化。教学开始首先提出将氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠分别溶解在水中，溶液的温度会发生什么变化以及如何测量这种变化的问题，学生通过思考，独立完成实验，将测量的温度记入表2中。
通过实验，启动了学生的自主学习，强调了初步感知。培养了学生的观察能力，测量、实验条件的控制、记录和数据的表格化处理能力。
2.增加趣味實验，撞击思维。新的课程理念提倡化学教学应该结合生活实际，从身边发生的现象入手，引导学生发现问题，并进一步研究问题，在这个过程中丰富所学的理论知识，并增强学习化学的兴趣。酸、碱、盐是初中学生接触的最重要的几类化合物，酸碱指示剂是学生认识酸碱盐的不可缺少的手段。酚酞、石蕊等指示剂都是一些弱有机酸或弱有机碱，学生虽然会经常接触这些试液，但却对他们充满了好奇。案例二：利用花瓣浸出液鉴别物质的酸碱性。“试验某些植物花朵汁液在酸性和碱性溶液中的颜色变化”是义务教育化学课程标准“身边的化学物质”主题中的“活动与探究建议”。在教学中可采取多种教学方式，引导学生进行多种实践活动。如：收集身边常见的植物花朵，制取它们的汁液；测定各种汁液的酸碱性，记录颜色的变化；收集身边的3~4种物质，如牛奶、矿泉水、苹果汁、番茄汁，酱油等，尝试用其中的一种汁液试验它们的酸碱性。
通过实验产生的丰富色彩变化，激发了学生的学习兴趣，更在轻松的氛围中培养了学生的动手能力、观察能力，育教于乐。
3.运用奇特现象，启迪学生的思维。在化学实验中，使学生深刻体会化学实验现象的精彩变化，领悟化学的魅力，从而深刻理解理论知识。案例三：二氧化碳溶于水的过程中，有没有发生化学变化呢？
取四朵用石蕊试液染成的干燥的紫色小花。第一朵喷上稀醋酸，第二朵小花喷上水，第三朵小花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵小花喷上水后，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵花的颜色变化。然后将四朵小花取出小心加热观察现象。
I中小花变红，II、III中小花不变色，IV中小花变红
加热后I中小花红色不变，II、III中小花不变色，IV中小花由红色变回紫色
通过小花颜色的反复变化，学生在感官受到刺激的同时，进一步探究的兴趣也会被激发，教师在实验中适当地引导学生的思维，使学生学习能力在实验过程中被更大层次的提高。
三、化学实验是科学探究的构成要素之一，也是科学探究的重要表现形式
化学实验是进行科学探究的主要方式。教学中比较常见的探究活动形式主要有两种：一是进行适合学生的探究式实验。例如案例一“探究氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠三种物质在水中溶解时的温度变化”，鼓励学生自主设计探究方案，学生通过讨论筛选出合理的方案进行实验，最后归纳出“物质溶解时伴随着吸热或放热现象”的结论。二是调查、辩论等活动，如“调查当地水资源的利用和污染情况，提出有关的建议”、辩论：空气中的二氧化碳会越来越多吗？氧气会耗尽吗等。让学生走出课堂，深入社会生活实际去获得第一手的信息，借助已学的知识和各种教育资源（图书馆或互联网），对调查结果进行分析和归纳，发现问题，提出解决问题的合理建议。
案例四：导致金属锈蚀的因素
1.问题情景。金属是一种重要的材料。在人类社会发展的历史上，曾经以青铜、铁器作为历史时代的标志。在现代社会中，人类的生产和生活更离不开金属。然而，全世界由于锈蚀而报废的金属约占世界金属年产量的20%~40%。金属的锈蚀不但给生产造成极大的影响和损失，而且，因金属锈蚀造成的事故，还会导致人民生命财产的损失。是什么引起金属锈蚀呢？我们又如何防止金属锈蚀？
2.收集证据。方法1：请教家长、邻居，了解金属制品在什么情况下容易锈蚀。方法2：观察你常接触到的金属制品的易发生锈蚀的部位，分析环境对金属锈蚀的影响。如：（1）自来水管长期与水接触而锈蚀，钢铁锈蚀可能是铁与水发生化学反应造成的；（2）用过的菜刀用水冲洗后擦干，几天也不会生锈，钢铁锈蚀可能与氧气无关；（3）雨水浇淋过的自行车更易锈蚀，钢铁生锈是空气、水与铁共同作用的结果；（4）切过咸菜的菜刀，不及时清洗，一夜之后就锈蚀了，钢铁生锈还有其他的影响因素。方法3：参观工厂企业，了解金属的锈蚀情况和金属防锈的措施，并请教有关人员了解所采取的措施能够防止金属锈蚀的道理。方法4：查阅有关资料，了解金属锈蚀的原因和防锈方法方法5……
3.提出假设。综合分析收集到的证据，提出对金属锈蚀原因的假设。
4.验证假设。根据已有的知识和日常生活经验设计实验方案。实验（1）把洁净的铁钉放在干燥的试管中，用橡皮塞密封试管口。实验（2）把洁净的铁钉全部浸没在盛满煮沸过的蒸馏水的试管中，用橡皮塞密封试管口。实验（3）把洁净的铁钉一半浸入试管中的蒸馏水里，将试管敞口放置。实验（4）把洁净的铁钉一半浸入试管中的食盐水里，将试管敞口放置。实验（5）把用食醋浸湿的铁钉放在干燥的试管中，将试管敞口放置。实验（6）……
5.得出结论。通过实验探究，学生得出“铁锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的结果。钢铁的纯度、环境的温度和酸碱性等都是影响钢铁锈蚀的因素。这是一个较为典型的发展学生科学探究能力的教学案例。这里涉及了很多“科学探究能力”所包含的“要素”：（1）提出有探究价值的问题；（2）根据已有的知识和经验做出猜想和假设；（3）通过实验来收集证据；（4）尝试将事实证据与假设联系起来，进行初步解释；（5）对各种解释师生间进行交流和讨论；（6）在交流讨论的基础上得出结论；化学实验在科学探究的各要素中起到了承上启下的作用。化学实验设计有助于提高学生的学习探究的能力。第一，它可以激发学生对于化学的兴趣，学生根据自己所掌握的理论知识，独立设计并完成化学实验，从而获得很大的成就感，并进一步激发学习的热情。第二，设计实验的过程能使学生灵活的运用理论知识进行自主性的创新，发展其创造能力。第三，进行化学实验设计还有助于学生综合利用所学知识，运用科学的方法，形成正确的学习态度和价值观念。
综上所述，在“身边的化学物质”的教学中，化学实验对于提高化学教学质量，全面落实培养科学素养的目标，具有其他教学内容和形式所不能代替的特殊作用。实验教学能为学生正确认识身边的化学物质提供实验事实，它具有目的性、探索性、现实性和感知性。所以教学应该紧扣实验这一学科主题，启发学生的创新意识，造就敢于创新、善于创新、勤于创新的高素质人才。
关键词：化学新课程；实验载体；科学探究；多样化学习方式；科学素养
化学是一门实验科学。化学学习中实验是非常重要的学习手段。实验可以引出新知；实验可以验证猜想；实验可以平息争论。化学实验在化学新课程及其教学中具有重要的地位，基础教育化学新课程以“提高学生的科学素养为主旨”，并从“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”等三个维度建立了新的化学课程目标体系；倡导“以科学探究为主的多样化的学习方式”；注重学生的“亲身经历和体验”；强调“创设生动活泼的学习情景”。这些新的课程理念在化学教学中的有效落实，都离不开化学实验。化学新课程的教学实践，要求我们有必要重新审视化学实验的价值，重新认识化学实验在化学新课程及其教学中的地位。无处不在的自然现象，蕴含着研究物质及其变化的丰富素材。引导学生认识和探究身边的化学物质，了解化学变化的奥秘，是化学启蒙教育的重要内容。下面就以“身边的化学物质”教学为例，谈谈我在教学中的几点认识。
一、化学实验是中学化学课程内容不可缺少的重要组成部分
在“身边的化学物质”一级主题的内容“标准”和“活动探究与建议”中，共提供了20个化学实验或化学实验系列，见表1。
这些实验具有如下特点：（1）探究性实验占有较大性比重；（2）化学实验内容的选择全面反映和体现培养学生科学素养的化学课程目标；（3）化学实验内容贴近生活、社会，体现STS教育思想；（4）淡化演示实验和学生实验的分类；（5）化学新课程中的化学实验，不仅有课堂实验，还包括课外实验。
二、化学实验是认识化学科学知识的重要认识工具
化学实验既是化学教学认识工具的“硬件”（实物形态的工具）——化学实验仪器和设备，也是化学教学认识工具的“软件”（观念形态的工具）——化学教的方法（实验法）、化学学的方法（做实验）和化学教学认识方法（实验方法），因而是学生认识化学科学知识的重要认识工具和媒体。
1.直观现象，“无声”胜有声。在水与常见的溶液的教学中，学生对氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠三种物质在水中溶解时的温度变化的记忆难度不大，但是为了保持记忆的持久性，实验的作用不可泯灭。案例一：物质溶解时的温度变化。教学开始首先提出将氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠分别溶解在水中，溶液的温度会发生什么变化以及如何测量这种变化的问题，学生通过思考，独立完成实验，将测量的温度记入表2中。
通过实验，启动了学生的自主学习，强调了初步感知。培养了学生的观察能力，测量、实验条件的控制、记录和数据的表格化处理能力。
2.增加趣味實验，撞击思维。新的课程理念提倡化学教学应该结合生活实际，从身边发生的现象入手，引导学生发现问题，并进一步研究问题，在这个过程中丰富所学的理论知识，并增强学习化学的兴趣。酸、碱、盐是初中学生接触的最重要的几类化合物，酸碱指示剂是学生认识酸碱盐的不可缺少的手段。酚酞、石蕊等指示剂都是一些弱有机酸或弱有机碱，学生虽然会经常接触这些试液，但却对他们充满了好奇。案例二：利用花瓣浸出液鉴别物质的酸碱性。“试验某些植物花朵汁液在酸性和碱性溶液中的颜色变化”是义务教育化学课程标准“身边的化学物质”主题中的“活动与探究建议”。在教学中可采取多种教学方式，引导学生进行多种实践活动。如：收集身边常见的植物花朵，制取它们的汁液；测定各种汁液的酸碱性，记录颜色的变化；收集身边的3~4种物质，如牛奶、矿泉水、苹果汁、番茄汁，酱油等，尝试用其中的一种汁液试验它们的酸碱性。
通过实验产生的丰富色彩变化，激发了学生的学习兴趣，更在轻松的氛围中培养了学生的动手能力、观察能力，育教于乐。
3.运用奇特现象，启迪学生的思维。在化学实验中，使学生深刻体会化学实验现象的精彩变化，领悟化学的魅力，从而深刻理解理论知识。案例三：二氧化碳溶于水的过程中，有没有发生化学变化呢？
取四朵用石蕊试液染成的干燥的紫色小花。第一朵喷上稀醋酸，第二朵小花喷上水，第三朵小花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵小花喷上水后，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵花的颜色变化。然后将四朵小花取出小心加热观察现象。
I中小花变红，II、III中小花不变色，IV中小花变红
加热后I中小花红色不变，II、III中小花不变色，IV中小花由红色变回紫色
通过小花颜色的反复变化，学生在感官受到刺激的同时，进一步探究的兴趣也会被激发，教师在实验中适当地引导学生的思维，使学生学习能力在实验过程中被更大层次的提高。
三、化学实验是科学探究的构成要素之一，也是科学探究的重要表现形式
化学实验是进行科学探究的主要方式。教学中比较常见的探究活动形式主要有两种：一是进行适合学生的探究式实验。例如案例一“探究氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠三种物质在水中溶解时的温度变化”，鼓励学生自主设计探究方案，学生通过讨论筛选出合理的方案进行实验，最后归纳出“物质溶解时伴随着吸热或放热现象”的结论。二是调查、辩论等活动，如“调查当地水资源的利用和污染情况，提出有关的建议”、辩论：空气中的二氧化碳会越来越多吗？氧气会耗尽吗等。让学生走出课堂，深入社会生活实际去获得第一手的信息，借助已学的知识和各种教育资源（图书馆或互联网），对调查结果进行分析和归纳，发现问题，提出解决问题的合理建议。
案例四：导致金属锈蚀的因素
1.问题情景。金属是一种重要的材料。在人类社会发展的历史上，曾经以青铜、铁器作为历史时代的标志。在现代社会中，人类的生产和生活更离不开金属。然而，全世界由于锈蚀而报废的金属约占世界金属年产量的20%~40%。金属的锈蚀不但给生产造成极大的影响和损失，而且，因金属锈蚀造成的事故，还会导致人民生命财产的损失。是什么引起金属锈蚀呢？我们又如何防止金属锈蚀？
2.收集证据。方法1：请教家长、邻居，了解金属制品在什么情况下容易锈蚀。方法2：观察你常接触到的金属制品的易发生锈蚀的部位，分析环境对金属锈蚀的影响。如：（1）自来水管长期与水接触而锈蚀，钢铁锈蚀可能是铁与水发生化学反应造成的；（2）用过的菜刀用水冲洗后擦干，几天也不会生锈，钢铁锈蚀可能与氧气无关；（3）雨水浇淋过的自行车更易锈蚀，钢铁生锈是空气、水与铁共同作用的结果；（4）切过咸菜的菜刀，不及时清洗，一夜之后就锈蚀了，钢铁生锈还有其他的影响因素。方法3：参观工厂企业，了解金属的锈蚀情况和金属防锈的措施，并请教有关人员了解所采取的措施能够防止金属锈蚀的道理。方法4：查阅有关资料，了解金属锈蚀的原因和防锈方法方法5……
3.提出假设。综合分析收集到的证据，提出对金属锈蚀原因的假设。
4.验证假设。根据已有的知识和日常生活经验设计实验方案。实验（1）把洁净的铁钉放在干燥的试管中，用橡皮塞密封试管口。实验（2）把洁净的铁钉全部浸没在盛满煮沸过的蒸馏水的试管中，用橡皮塞密封试管口。实验（3）把洁净的铁钉一半浸入试管中的蒸馏水里，将试管敞口放置。实验（4）把洁净的铁钉一半浸入试管中的食盐水里，将试管敞口放置。实验（5）把用食醋浸湿的铁钉放在干燥的试管中，将试管敞口放置。实验（6）……
5.得出结论。通过实验探究，学生得出“铁锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的结果。钢铁的纯度、环境的温度和酸碱性等都是影响钢铁锈蚀的因素。这是一个较为典型的发展学生科学探究能力的教学案例。这里涉及了很多“科学探究能力”所包含的“要素”：（1）提出有探究价值的问题；（2）根据已有的知识和经验做出猜想和假设；（3）通过实验来收集证据；（4）尝试将事实证据与假设联系起来，进行初步解释；（5）对各种解释师生间进行交流和讨论；（6）在交流讨论的基础上得出结论；化学实验在科学探究的各要素中起到了承上启下的作用。化学实验设计有助于提高学生的学习探究的能力。第一，它可以激发学生对于化学的兴趣，学生根据自己所掌握的理论知识，独立设计并完成化学实验，从而获得很大的成就感，并进一步激发学习的热情。第二，设计实验的过程能使学生灵活的运用理论知识进行自主性的创新，发展其创造能力。第三，进行化学实验设计还有助于学生综合利用所学知识，运用科学的方法，形成正确的学习态度和价值观念。
综上所述，在“身边的化学物质”的教学中，化学实验对于提高化学教学质量，全面落实培养科学素养的目标，具有其他教学内容和形式所不能代替的特殊作用。实验教学能为学生正确认识身边的化学物质提供实验事实，它具有目的性、探索性、现实性和感知性。所以教学应该紧扣实验这一学科主题，启发学生的创新意识，造就敢于创新、善于创新、勤于创新的高素质人才。