摘要：針對(duì)化學(xué)學(xué)科地位下滑和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降的現(xiàn)狀，提出了“奇趣化學(xué)”的教學(xué)主張。以初中化學(xué)“水的組成”課題為例，從奇異的化學(xué)物質(zhì)、傳奇的化學(xué)史實(shí)、奇妙的探究體驗(yàn)、神奇的微觀世界、奇特的表征方式和新奇的課外研究等方面，論述了開(kāi)展“奇趣化學(xué)”教學(xué)的策略。

關(guān)鍵詞：奇趣化學(xué)；初中化學(xué)；教學(xué)策略

文章編號(hào)：1005–6629（2016）11–0048–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1 問(wèn)題的提出

化學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)自然科學(xué)，在人類認(rèn)識(shí)自然、利用自然和改造自然的過(guò)程中發(fā)揮著極其重要的作用。但是，近年來(lái)受一系列負(fù)面事件的影響，化學(xué)的學(xué)科形象受到極大傷害，學(xué)科地位受到一定沖擊。初中化學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的啟蒙，卻在短短九個(gè)月的時(shí)間里，既要完成新課教學(xué)，又要應(yīng)付中考的檢驗(yàn)。為了騰出更多的復(fù)習(xí)備考時(shí)間，現(xiàn)實(shí)中較為普遍地存在著壓縮教學(xué)過(guò)程、忽視探究體驗(yàn)、直奔學(xué)習(xí)結(jié)論的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致化學(xué)成為枯燥的應(yīng)試學(xué)科，學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣呈下降趨勢(shì)。因此，發(fā)掘化學(xué)的內(nèi)在價(jià)值，重塑化學(xué)的良好形象，是每一位化學(xué)教育工作者應(yīng)盡的責(zé)任。

近年，筆者在參加廣州市基礎(chǔ)教育系統(tǒng)新一輪“百千萬(wàn)人才培養(yǎng)工程”“中學(xué)名教師”和“教育專家”培訓(xùn)期間，在理論導(dǎo)師和實(shí)踐導(dǎo)師的指導(dǎo)下，嘗試著對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)與多年的教育實(shí)踐進(jìn)行整理、反思和凝練，提出了“奇趣化學(xué)”的教育主張。

2 “奇趣化學(xué)”的內(nèi)涵

2.1 “奇趣”與“奇趣教學(xué)”

在《現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》中，“奇”意為“罕見(jiàn)的，特殊的，非常的”、“出人意料的”、“驚異”；“趣”意為“趣味，興味，志趣”、“意向，趨向”。

在“奇趣教學(xué)”中，“奇”側(cè)重于教師的教學(xué)行為，即教師通過(guò)教學(xué)素材的優(yōu)選、教學(xué)方式的優(yōu)化和教學(xué)環(huán)節(jié)的重組，突出教學(xué)內(nèi)容和過(guò)程的奇妙；“趣”側(cè)重于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，即學(xué)生通過(guò)妙趣橫生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，引發(fā)學(xué)習(xí)心理的趨向、學(xué)習(xí)動(dòng)力的內(nèi)化和目標(biāo)指向的形成，并產(chǎn)生恒久的學(xué)科興趣。

2.2 “奇趣化學(xué)”

在化學(xué)學(xué)科中，傳奇般的發(fā)展歷程、豐富多彩的化學(xué)物質(zhì)、奇妙的探究過(guò)程、神秘的微觀世界以及學(xué)科成果在能源、材料、環(huán)境等方面的奇特應(yīng)用，都是開(kāi)展奇趣教學(xué)的絕佳素材。

“奇趣化學(xué)”就是化學(xué)教師在情境創(chuàng)設(shè)、素材選擇、過(guò)程組織、媒介使用、效果評(píng)價(jià)以及課外活動(dòng)等教學(xué)環(huán)節(jié)中，有意識(shí)地突出化學(xué)學(xué)科的內(nèi)在奇妙，使課堂充滿懸念、妙趣橫生，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，讓學(xué)生產(chǎn)生持久的熱愛(ài)化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、服務(wù)化學(xué)的心理趨向，進(jìn)而發(fā)展基礎(chǔ)學(xué)力、提升核心素養(yǎng)、形成健全人格。

初中化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的啟蒙，理應(yīng)突出化學(xué)學(xué)科的奇趣特征。奇趣，應(yīng)該成為初中化學(xué)教學(xué)的最基本追求。

3 “奇趣化學(xué)”的教學(xué)策略

如何開(kāi)展“奇趣化學(xué)”教學(xué)？下面試以人教版初中化學(xué)“水的組成”課題為例加以說(shuō)明。

3.1 “水的組成”課題的內(nèi)容分析與教學(xué)框架

“水的組成”課題位于《化學(xué)》（九年級(jí)上冊(cè)）第四單元，是初三年級(jí)上學(xué)期學(xué)習(xí)內(nèi)容。該課題無(wú)論從知識(shí)架構(gòu)、內(nèi)容編排還是從教學(xué)時(shí)間上看，都處于承上啟下的核心地位。課題內(nèi)容涉及化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)史實(shí)、實(shí)驗(yàn)探究、微觀分析以及化學(xué)概念等多個(gè)方面，是一個(gè)知識(shí)類型較為全面的典型課題。

教材中“水的組成”課題由“探究水的組成”、“水電解的微觀解釋”和“純凈物的分類”三部分組成。教學(xué)中，筆者將“微觀解釋”處理成“微觀分析”和“微觀假設(shè)”兩個(gè)環(huán)節(jié)，提前放在“水的生成”和“水的分解”兩組實(shí)驗(yàn)之間，以突出微觀建構(gòu)在化學(xué)學(xué)習(xí)中的核心地位；同時(shí)，將“氫氣驗(yàn)純”實(shí)驗(yàn)后移，與“純凈物的分類”一起學(xué)習(xí)，以突出可燃性氣體驗(yàn)純的重要性，并為物質(zhì)分類學(xué)習(xí)提供具體物質(zhì)的情境素材。整個(gè)課題用兩課時(shí)完成，第1課時(shí)以“微觀建構(gòu)”為核心，通過(guò)兩組實(shí)驗(yàn)探究水的組成；第2課時(shí)以“氫氣驗(yàn)純”為基礎(chǔ)，通過(guò)“三重表征”構(gòu)筑物質(zhì)分類的概念；課外活動(dòng)設(shè)計(jì)為課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的延伸、拓展和深化。教學(xué)框架如圖1所示。

3.2 基于“奇趣化學(xué)”思想的“水的組成”教學(xué)策略

3.2.1 在情境創(chuàng)設(shè)中渲染物質(zhì)世界的奇異

我們生活在形形色色的物質(zhì)世界里，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)達(dá)3000余萬(wàn)種，而且每年還有大量的新物質(zhì)、新材料合成出來(lái)。顯然，中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)無(wú)法窮盡所有物質(zhì)，典型的物質(zhì)及其變化是學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)科觀念的基本載體。課堂教學(xué)中，教師應(yīng)對(duì)這些承載著化學(xué)教育功能的物質(zhì)進(jìn)行創(chuàng)造性處理，要突出其奇異的一面，以吸引學(xué)生的注意力。

在“水的組成”課題中，雖然水本是學(xué)生非常熟悉的一種物質(zhì)，水的組成知識(shí)本身也并無(wú)多大難度，但是探究“水的組成”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和邏輯線索，遠(yuǎn)比“水是由氫、氧兩種元素組成”的結(jié)論更為重要。教學(xué)中，為了激起學(xué)生的思維沖突，教師先投影過(guò)濾、蒸餾的實(shí)驗(yàn)圖片，幫助學(xué)生回憶將自然界的水轉(zhuǎn)化成蒸餾水的過(guò)程，然后展示一瓶蒸餾水，吸取幾滴，問(wèn)：“水是由哪些元素組成的？”（學(xué)生很容易答出氫和氧）；教師追問(wèn)：“你判斷的依據(jù)是什么？”（學(xué)生回答根據(jù)水的化學(xué)式）；教師接著再問(wèn)：“如何用實(shí)驗(yàn)加以證明？”（學(xué)生支支吾吾，答不上來(lái)）。教師板書(shū)課題，進(jìn)入新課。

以上，通過(guò)教師有意識(shí)地追問(wèn)和反問(wèn)，將學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)由“水是由哪些元素組成”轉(zhuǎn)移到“如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明水的組成”上來(lái)，消除了學(xué)生因所學(xué)物質(zhì)太過(guò)普通、知識(shí)本身貌似淺顯而產(chǎn)生的懈怠與厭倦情緒，起到了良好的渲染導(dǎo)入效果。

3.2.2 在史實(shí)再現(xiàn)中凸顯化學(xué)歷史的傳奇

人類認(rèn)識(shí)化學(xué)并使之成為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科的歷史，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程，蘊(yùn)含著豐富而寶貴的知識(shí)和方法，是人類智慧的結(jié)晶。期間發(fā)生的許多故事，彰顯了化學(xué)家敏捷的思維、堅(jiān)強(qiáng)的毅力和甘于奉獻(xiàn)的精神，有的還極具傳奇色彩，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)需要加以發(fā)掘利用。

人類對(duì)水的組成的認(rèn)識(shí)歷史極具傳奇性。在“水的組成”教學(xué)中，教師將這段化學(xué)史實(shí)制作成微課視頻，時(shí)長(zhǎng)約3分鐘，解說(shuō)內(nèi)容突出兩點(diǎn)：一是中國(guó)古代的五行說(shuō)（即金、木、水、火、土）和古希臘人的四元素說(shuō)（即土、氣、水、火），都將水看作是一種“元素”，而該認(rèn)識(shí)持續(xù)了兩千余年之久。二是18世紀(jì)末普里斯特利、卡文迪許都在氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)中觀察到了水的生成，本可由此得出“水不是一種元素”的結(jié)論，但卻由于受當(dāng)時(shí)仍屬主流的燃素論的影響，他們自圓其說(shuō)而錯(cuò)過(guò)了偉大的發(fā)現(xiàn)。拉瓦錫則注意到普、卡的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，他敢于質(zhì)疑，積極開(kāi)展深入研究，從而證明水不是一種元素，最終推翻燃素論，創(chuàng)立了氧化學(xué)說(shuō)。

這樣的史實(shí)處理，既可讓學(xué)生體會(huì)到人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)發(fā)展的歷史長(zhǎng)期性和共通性，還可認(rèn)識(shí)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)偶然性中的必然性，提升科學(xué)素養(yǎng)，體驗(yàn)化學(xué)發(fā)展的傳奇。

3.2.3 在實(shí)驗(yàn)求證中突出探究過(guò)程的奇妙

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的基本工具。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充、拓展，通過(guò)精心設(shè)計(jì)的探究過(guò)程和穿插其中的啟發(fā)提問(wèn)，讓學(xué)生獲得奇妙的探究體驗(yàn)。

“水的組成”課題包括“水的生成”、“水的分解”和“氫氣驗(yàn)純”三組實(shí)驗(yàn)。前兩組實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟趶乃纳珊头纸鈨蓚€(gè)角度探究水的組成。在“水的生成”實(shí)驗(yàn)中，教師先用氫氣流吹肥皂泡，讓學(xué)生觀察肥皂泡的運(yùn)動(dòng)情況，認(rèn)識(shí)“輕（氫）氣”；再用燃燒的木條引燃肥皂泡，說(shuō)明氫氣具有可燃性；然后提出問(wèn)題：氫氣燃燒的產(chǎn)物可能是什么？怎樣用實(shí)驗(yàn)加以證明？在“水的分解”實(shí)驗(yàn)中，首先，學(xué)生利用微觀模型對(duì)水分解的條件和產(chǎn)物做出假設(shè)，然后，教師介紹電解水的裝置，接通電源，指導(dǎo)學(xué)生觀察和描述現(xiàn)象：兩電極上產(chǎn)生大量氣泡……負(fù)極端產(chǎn)生氣泡多……氣體在刻度管頂端聚集，水面逐漸下降……正負(fù)兩極收集的氣體體積比約為1：2；進(jìn)而提出問(wèn)題：正負(fù)極產(chǎn)生的氣體可能是什么？怎樣用實(shí)驗(yàn)加以證明？提出問(wèn)題以后，教師先組織學(xué)生進(jìn)行充分的思考和討論，然后師生一起用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)生成物，從而從正反兩個(gè)角度得出“水是由氫、氧兩種元素組成”的結(jié)論。

“氫氣驗(yàn)純”實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦J(rèn)識(shí)氫氣驗(yàn)純的方法和原理，并為物質(zhì)分類的學(xué)習(xí)提供認(rèn)知素材。首先，教師分別點(diǎn)燃純凈的氫氣和不純的氫氣，讓學(xué)生觀察純凈氫氣在空氣中安靜地燃燒，而不純氫氣（混有空氣）則發(fā)生了爆炸。然后，師生一起分析氣體的成分，討論產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因，突出引燃不純氫氣的危險(xiǎn)性以及氫氣驗(yàn)純的必要性，進(jìn)而提出問(wèn)題：怎樣檢驗(yàn)氫氣的純度？在組織學(xué)生充分思考、討論的基礎(chǔ)上，教師用試管分別收集純凈的氫氣和不純的氫氣，移近酒精燈點(diǎn)火，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)氫氣驗(yàn)純的方法和原理。

以上實(shí)驗(yàn)處理，不再是根據(jù)教材的照方抓藥和照本演示，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更充實(shí)，前后邏輯性更強(qiáng)，較好地體現(xiàn)了“問(wèn)題與假設(shè)→設(shè)計(jì)與求證→分析與結(jié)論”的奇妙探究思路。

3.2.4 在模型動(dòng)畫(huà)中展現(xiàn)微觀視角的神奇

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的科學(xué)，用微觀視角分析和理解物質(zhì)及其變化的本質(zhì)，是學(xué)生必備的基本能力和核心素養(yǎng)。對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)，模型和動(dòng)畫(huà)是幫助學(xué)生建立微觀想象的常用形式。

在教材中，“水的組成”課題僅以“水分子分解示意圖”和簡(jiǎn)要的文字?jǐn)⑹?，要求學(xué)生建立水電解過(guò)程的微觀想象，這對(duì)于剛剛接觸原子、分子的學(xué)生來(lái)說(shuō)確實(shí)存在一定難度。教學(xué)中，筆者將“微觀建構(gòu)”調(diào)整到“水的生成”和“水的分解”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)之間，以突出微觀分析和假設(shè)的核心作用。在“微觀分析”環(huán)節(jié)，首先組織學(xué)生討論氫氣燃燒時(shí)導(dǎo)管口主要存在哪些分子，其中哪些分子參加了反應(yīng)；然后讓學(xué)生從所提供的模型（含H2、O2、N2、H2O分子）中選擇氫分子和氧分子，通過(guò)模型拆裝模擬和描述氫氣燃燒的微觀過(guò)程。在“微觀假設(shè)”環(huán)節(jié)，學(xué)生先將拼裝好的水分子模型拆分，再嘗試將拆解所得的氫原子和氧原子重新組合，對(duì)可能的產(chǎn)物和反應(yīng)條件做出假設(shè)。

通過(guò)親自拆裝微觀模型，抽象的微觀過(guò)程變得具體而直觀，學(xué)生對(duì)“選擇（選擇參加反應(yīng)的分子）→拆解（將分子拆分成原子）→重組（將原子重組成新分子）”的化學(xué)變化微觀本質(zhì)有了較為清楚的認(rèn)識(shí)，體現(xiàn)了從直觀到抽象、從宏觀到微觀、從感性到理性的認(rèn)知過(guò)程，體驗(yàn)了用微觀視角考察和分析宏觀事實(shí)的神奇。

3.2.5 在概念構(gòu)筑中體驗(yàn)“三重表征”的奇特

從宏觀、微觀和符號(hào)三種表征水平上認(rèn)識(shí)和理解化學(xué)知識(shí)，共同構(gòu)筑起相互聯(lián)系、完整的認(rèn)知系統(tǒng)，這是化學(xué)學(xué)科特有的“三重表征”思維方式。學(xué)生“三重表征”思維方式的形成，有賴于教師在課堂教學(xué)中有意識(shí)地加以培養(yǎng)。

物質(zhì)的分類屬于概念性知識(shí)。在“水的組成”課題中，單質(zhì)與化合物的概念建立在純凈物概念的基礎(chǔ)上，屬于物質(zhì)分類的第二層次；而氧化物的概念則建立在化合物概念的基礎(chǔ)上，屬于物質(zhì)分類的第三層次。為了夯實(shí)第二層次分類的基礎(chǔ)，在“微觀建構(gòu)”和“氫氣驗(yàn)純”等教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生從宏觀、微觀和符號(hào)三個(gè)維度分析物質(zhì)的成分。為了培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)類別概念的能力，教師提供了一系列物質(zhì)（純凈物，標(biāo)注化學(xué)式），組織學(xué)生分析這些物質(zhì)的組成特點(diǎn)，總結(jié)提煉出單質(zhì)、化合物和氧化物等概念，構(gòu)筑起物質(zhì)分類的三層關(guān)系圖。最后，教師命制從宏觀、微觀和符號(hào)三個(gè)角度判斷物質(zhì)類別的形成性練習(xí)，對(duì)學(xué)生運(yùn)用“三重表征”方式理解物質(zhì)類別概念的效果進(jìn)行診斷，必要時(shí)加以強(qiáng)化。

通過(guò)“三重表征”思維方式學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)化學(xué)，能增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的全方位理解，提高學(xué)生分析和解決化學(xué)問(wèn)題的能力，幫助學(xué)生系統(tǒng)地把握化學(xué)學(xué)科內(nèi)在的邏輯結(jié)構(gòu)，體驗(yàn)“三重表征”認(rèn)知方法的奇特。

3.2.6 在課外活動(dòng)中品味深入研究的新奇

課外活動(dòng)是利用課余時(shí)間開(kāi)展的學(xué)習(xí)、研究等綜合性實(shí)踐活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)研究是化學(xué)課外活動(dòng)的常見(jiàn)形式。與課堂實(shí)驗(yàn)相比，課外實(shí)驗(yàn)研究的主題更為開(kāi)放、內(nèi)容更加靈活、時(shí)間更為充裕、思維更加集中，所獲得的研究體驗(yàn)也更加新奇。

在學(xué)習(xí)“水的組成”課題后，A組學(xué)生開(kāi)展了“電解水微型實(shí)驗(yàn)”活動(dòng)，他們自行購(gòu)買(mǎi)干電池，在眼藥水瓶中裝入氫氧化鈉溶液，瓶口連接一段橡皮管。在塑料瓶的兩側(cè)各插入一根大頭針，再用導(dǎo)線分別與電池兩極連接起來(lái)（圖2）。接通電源，可觀察到大頭針表面產(chǎn)生氣泡，負(fù)極氣泡比正極多。再將橡皮管伸入溶有洗潔精的水中，可觀察到不斷有氣泡從管口冒出，在水面形成一層泡沫。當(dāng)溶液表面布滿氣泡后，小心地用木條引燃，可聽(tīng)到輕微的爆鳴聲。小組學(xué)生非常興奮，很有成就感。

B組學(xué)生開(kāi)展了“電解水實(shí)驗(yàn)再探究”活動(dòng)，他們好奇霍夫曼水電解器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，課后纏著教師研究了它的構(gòu)造，然后利用生活中簡(jiǎn)單易得的材料，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，探究在水中加入某些增強(qiáng)導(dǎo)電性的物質(zhì)和用石墨碳棒作為電極材料的原因。在得到一系列科學(xué)結(jié)論的同時(shí)，他們還發(fā)現(xiàn)如果加入食鹽增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電性，以及直接使用銅線作為電極材料，都將出現(xiàn)一些意想不到的現(xiàn)象，而其背后的深層原因，則是高中化學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。最后，小組學(xué)生迫不及待地自學(xué)了高中化學(xué)相關(guān)內(nèi)容，并在活動(dòng)報(bào)告進(jìn)行了初步分析。

課外活動(dòng)是課堂學(xué)習(xí)的有益補(bǔ)充。通過(guò)課外實(shí)驗(yàn)研究活動(dòng)，學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容有了更為清晰的認(rèn)識(shí)，問(wèn)題意識(shí)和求證意識(shí)得到提升，實(shí)踐了科學(xué)探究的基本方法。實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中的某些發(fā)現(xiàn)，還將為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下深入探究的種子，這是“奇趣化學(xué)”的終極體驗(yàn)。

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[9]朱少祥.中學(xué)化學(xué)奇妙探究之旅——初級(jí)中學(xué)“我與化學(xué)”活動(dòng)特色課程建設(shè)研究成果[M].廣州：廣東人民出版社，2016：160～165.