婁朋曉 萬鵬飛
(河南省羅山縣高級中學,河南 羅山 464200)
隨著新教材和新高考的全面實施,《普通高中化學新課程標準》要求在化學教學中滲透化學核心素養(yǎng)、研究化學實驗設(shè)計理念、培養(yǎng)科學思維、樹立社會責任的思想,在此背景下,基于核心素養(yǎng)開發(fā)高中化學趣味實驗的研究是具有研究前景和現(xiàn)實意義的。從化學的本源物質(zhì)入手,用好化學實驗這個工具,讓學生學會自己設(shè)計實驗方案并加以遷移應(yīng)用,體現(xiàn)出化學源于生活,用于生活的學科特點,顯著提升教學效果的同時培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng),落實立德樹人的根本要求。
《教育部關(guān)于加強和改進中小學實驗教學的意見》明確指出:“實驗教學是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑?!敝袑W化學實驗教學過程中師生交互設(shè)置、豐富學生學習活動、探索實驗課堂情境、創(chuàng)新實驗設(shè)計等對于新課程實驗教學改革有重要價值。
教師在設(shè)計和改進趣味實驗的時候首先要考慮的就是實驗的安全性原則,在保證安全的基礎(chǔ)上進行實驗設(shè)計和改進,達到化學實驗容易操作,結(jié)果明顯,過程安全的效果。
化學是一門以科學事實為依據(jù)的自然學科,通過實驗操作和實驗現(xiàn)象分析化學實驗的原理,探討化學反應(yīng)的原理及本質(zhì),總結(jié)出化學變化的規(guī)律,體現(xiàn)出化學的科學性。化學教學過程中開發(fā)趣味實驗設(shè)計時必須重視其科學性,通過創(chuàng)新實驗設(shè)計能夠培養(yǎng)學生科學思維和學科核心素養(yǎng)。
高中化學實驗雖然很多,但大多數(shù)的實驗就是照本宣科地按照課本上規(guī)定的操作和步驟進行重復操作,目的就是自己動手驗證實驗結(jié)果以及實驗現(xiàn)象是否和教材上描述的是否一致,這樣容易造成學生對做化學實驗的興趣減弱,機械重復容易禁錮學生創(chuàng)新思維,不利于培養(yǎng)學生科學意識。針對這些情況,我們開發(fā)和改進化學趣味實驗,增強學生對化學實驗的興趣,培養(yǎng)學生實驗操作能力,進而提高學生化學學科素養(yǎng)的同時,也提高了學生的化學成績,增強了學科自信。
習近平總書記說:“綠水青山就是金山銀山。”我們在設(shè)計和改進趣味化學實驗的時候要貫徹綠色化學原則,并在設(shè)計和改進化學實驗的同時,著力培養(yǎng)學生的綠色化學的理念。首先考慮從源頭上解決問題,盡量選擇綠色無污染的原料,還應(yīng)考慮化學反應(yīng)的流程以及產(chǎn)物處理問題,盡可能地讓產(chǎn)物實現(xiàn)循環(huán)利用。同時考慮微型化實驗裝置可以更充分利用藥品從而減少浪費,既可節(jié)約開支,又能避免污染環(huán)境,同時又保證了實驗的安全。
把趣味化學實驗的研究與校本教研相結(jié)合,以常規(guī)教學為載體,圍繞課堂教學情境與社會生活實踐情境教學,把趣味化學實驗有效貫穿于教學活動中,在化學教學中不斷將研究成果進行化學課堂實踐,解決高中化學實驗在教學中存在的問題,堅持實驗創(chuàng)新與課堂實踐相結(jié)合,實驗案例與課堂建構(gòu)相結(jié)合,調(diào)動學生上課的積極性和參與熱情,激發(fā)學生學習化學的興趣。
通過設(shè)計趣味化學實驗與生活體驗相關(guān)聯(lián)的課程,積極打造旅游游覽、游戲闖關(guān)、廚房化學、化學與日用品的解說、化學魔術(shù)等項目,利用生活中常見的器材和常見的原料,設(shè)計開展化學趣味實驗,生活中有化學,化學中有生活,從而培養(yǎng)學生的思考能力和動手能力。
通過趣味化學社團開展趣味化學知識競賽、趣味化學知識講座進社區(qū)、教大家自制精油皂、做米酒、簡易滅火器等小制作活動來提升學生們學習化學的興趣,并且在各種有趣的社會實踐課程活動中提升學生的化學核心素養(yǎng)。
結(jié)合羅山高中新校區(qū)舉辦的特色賽課活動“年度課堂教學創(chuàng)新大賽”活動,將自己開發(fā)的趣味化學實驗融入到教學設(shè)計案例中去,通過參加比賽充分調(diào)動教師們的積極性,激勵老師互相交流、學習,促進提高全?;瘜W學科教學水平。
將我校各位化學老師的優(yōu)秀趣味化學實驗資源整合到校本課程中,以高中化學教材為導向設(shè)計趣味性化學實驗,或者是對現(xiàn)有的實驗資源進行收集整理并改進創(chuàng)新后,匯總整理趣味化學實驗的設(shè)計、反思、論文、視頻等資料形成資源庫推廣,并撰寫高中化學趣味實驗的校本課程,從而有效提高課堂教學水平。
問渠那得清如許,為有源頭活水來。我們應(yīng)該爭做一名學習型的教師,努力完善自己的知識結(jié)構(gòu)和教學技能。真正的教學不僅要搭建起通向化學與應(yīng)用的橋梁,還要搭建通向知識與能力的橋梁。“不經(jīng)一番寒徹骨,哪得梅花撲鼻香”,教師作為學生求學路上的引路人,更要樹立加強教研、終身學習的理念,加強理論學習的同時實時搜索出現(xiàn)的最新研究成果,豐富自己的情景素材積累。
對比研究各個版本的高中化學教材,充分理解教材編者的布局謀劃,把不同版本化學教材上的化學實驗進行本土化改進,形成符合學情的趣味化學實驗,以自己的化學課堂為第一抓手,不斷將開發(fā)改進的化學趣味實驗融入課堂教學中去。在實踐中不斷反思,在改進中不斷提升,通過自己的行動營造濃厚的學習氛圍,在無形中激發(fā)了學生學習化學的動力,提升了化學成績的同時,也提升了教師自身學習教研能力,強化了科研水平,促進了教師的專業(yè)化發(fā)展。大家都積極投入到教學的總結(jié)和反思中,通過對各類化學趣味實驗資源的不斷開發(fā)和整理,形成具有我校特點的化學趣味實驗校本課程、擴充教學資源,取得了階段性的收獲,編寫的化學趣味實驗的校本課程通過縣教育局的驗收通過,并榮獲一等獎。
化學知識源于生產(chǎn)生活,了解生產(chǎn)活動中、生活情境中包含的化學現(xiàn)象以及規(guī)律,能激發(fā)學生對化學的探究熱情和學習興趣。利用生活中的常見物質(zhì)為學生設(shè)計化學趣味實驗,調(diào)動學生學習化學的積極性,在情境解釋中養(yǎng)成科學思維習慣。
在化學教學過程中,通過趣味化學實驗可以把很多枯燥的實驗操作以趣味化的過程呈現(xiàn)出來,比如硫氰化鉀檢驗三價鐵離子的實驗操作,我們可以將其放到課前,用以引入鐵鹽的教學,課前可以先用濾紙折疊成一朵小花,然后我們可以將硫氰化鉀溶液噴上去,使其表面含有硫氰化鉀溶液,此時花是白色,可以先展示給同學們,然后開始給學生做一個魔術(shù),用含有鐵離子的溶液噴在花的表面,這時花會變成紅色,形成了一個對比,一個小實驗呈現(xiàn)出了趣味魔術(shù)的魅力,也呈現(xiàn)了化學的神奇,將抽象化的理論知識更加直觀地呈現(xiàn)了出來。再如空瓶生煙、水能生火、吹氣生火等課本上所涉及到的實驗,轉(zhuǎn)化成神奇的魔術(shù),形成神秘感,一個個鮮活的教學案例和豐富的情境素材,不僅讓化學核心素養(yǎng)落地生根,而且激發(fā)了同學們學習化學的興趣,原來課堂真的可以如此有趣,學習竟然也可以如此快樂。
在化學課堂上通過創(chuàng)設(shè)實驗情境很容易打造出輕松愉悅活潑有趣的課堂氛圍,使化學課堂更加有趣高效。
在開展趣味化學實驗的活動過程中,教師按照有關(guān)建構(gòu)主義學習理論以及杜威的“做中學”理論,引導學生討論參與實驗,設(shè)計改進實驗。如氫氧化亞鐵的制備過程,常規(guī)的實驗是使用液封、用還原性氣體排除裝置內(nèi)的空氣等操作來制備氫氧化亞鐵,此時我們可以利用生活中常用的注射器,吸收硫酸亞鐵和氫氧化鈉溶液,使其在注射器內(nèi)產(chǎn)生氫氧化亞鐵,既避免了與空氣接觸,同時又用生活中的儀器進行操作,使學生都可進行操作,且實用性強,此實驗改進注重學生的全過程參與,且能觀察到明顯的實驗現(xiàn)象,能夠極大地吸引學生的注意力,通過改進實驗落實了科學探究和創(chuàng)新意識的化學核心素養(yǎng)。教師引導學生進行趣味化學實驗設(shè)計和操作的探索,讓學生獨立思考自主設(shè)計實驗,同時對已有實驗進行改進和升級,注重對學生進行科學探究思維的培養(yǎng),并就化學實驗的開發(fā)和操作開展學生和學生之間、學生和老師之間等多種交流活動,在合作交流中無形提升了學生的科學創(chuàng)新精神和實踐操作能力。
在高中的化學教學中有很多實驗教學,受實驗的條件和實驗現(xiàn)象等各種因素限制,一些實驗沒辦法在實驗室完成或者不能發(fā)揮出其有效的教學效果,可通過信息技術(shù)進行虛擬創(chuàng)設(shè)情境進行教學,為高中化學實驗教學帶來了新的途徑和方法。隨著原子序數(shù)的遞增,堿金屬的活潑性逐漸增強,銫的反應(yīng)過于劇烈,危險性較大,在課堂中難以呈現(xiàn)真實場景,這就可以利用CHEMIST 軟件進行模擬實驗。再者關(guān)于氣體的制備和性質(zhì)檢驗裝置,可以直接利用虛擬實驗室進行組裝測試,這樣可以讓更多的學生有機會親身體驗組裝實驗儀器的快樂,操作還很簡單高效。還有結(jié)構(gòu)化學中物質(zhì)的雜化軌道、空間立體結(jié)構(gòu)、晶體的晶胞、相鄰原子間距離的計算等僅憑想象很難有清晰的認識。為了更好地觀察晶胞中原子的空間排列,我們可以做出來一個3D 可旋轉(zhuǎn)的空間構(gòu)型圖,可以通過三維動畫模擬展示,使抽象的知識形象化、具體化,加深了學生對結(jié)構(gòu)的理解,大大增強了實驗教學效果。
對化學趣味實驗的設(shè)計進行多角度考量,多設(shè)置一些開放性問題,留給學生廣闊的思考探究空間。問題具有一定導向性,以問為先,對學生有一定驅(qū)動性。問題驅(qū)動引領(lǐng)能夠從根本上調(diào)動學生的學習主動性,提升其學習動力。此外,問題驅(qū)動引領(lǐng)也體現(xiàn)了學生為主體的教育思想,能夠充分調(diào)動學生的主觀能動性,也能提升學生思維的靈活性。
教師可引導學生自行設(shè)計實驗,在此過程中自主探究實驗,同時對實驗效果進行多方面驗證,通過分析實驗現(xiàn)象更好地掌握實驗原理引領(lǐng)學生對所學內(nèi)容展開深層次的思考以便自主構(gòu)建知識體系,使同學們的實驗設(shè)計能力和教學效果均得到大幅度提升,同時也無形中促使“證據(jù)推理和模型認知”的核心素養(yǎng)在同學們心中發(fā)芽結(jié)果。
1.“原電池”教學片段
問題1:鹽橋里除飽和氯化鉀溶液外,還能裝其他電解質(zhì)溶液嗎?如何設(shè)計實驗驗證鹽橋中的離子發(fā)生了定向移動?
問題:2:鹽橋能不能用導線代替?
問題3:如何優(yōu)化鹽橋原電池,讓其變得裝置簡易、節(jié)省藥品?
問題4:原電池輸出電的能力與哪些因素有關(guān)?如何增大鹽橋原電池的電流?
問題5:如何尋找新材料,開發(fā)性能更加綠色環(huán)保的新型電池?
2.“氨氣的制備和性質(zhì)檢驗實驗”教學片段
問題1:NH3可以做噴泉實驗,還有哪些氣體可以做噴泉實驗?請設(shè)計實驗進行驗證。
問題2:人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與氨氣形成的噴泉原理是否一致?
問題3:可以用生活中哪些物品來代替實驗儀器開展本節(jié)課的實驗?
1.組織化學興趣社團活動
如學習到有機化學部分,為了幫助同學們更好地理解反應(yīng)機理,使抽象的化學理論變得形象可視,同時展現(xiàn)化學學科特色。我們組織化學社團開展變化莫測化學模型創(chuàng)新設(shè)計大賽,同學們節(jié)假日利用粘土、橡皮泥、牙簽、乒乓球等各種材料,制作出了各式各樣的化學結(jié)構(gòu)模型,再如為紀念門捷列夫,使學生對元素周期表的規(guī)律有更深刻的認識,同時培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、豐富學生的想象力、激發(fā)學生對化學的熱情和興趣,開展記元素周期表創(chuàng)意設(shè)計大賽,幫助元素寶寶找到回家之路。開展生活知識揭秘、生活百科進社區(qū)宣傳活動,例如“84”消毒液和潔廁靈為什么不能混用,做魚為什么加料酒和醋會使味道更鮮美?離子交換膜與家用凈水器工作原理;陶瓷與兵馬俑;屠呦呦與青蒿素的發(fā)展;雌黃顏料褪色原理與油畫藝術(shù)、古法銀針試毒、信口雌黃、雌黃與雄黃對比;絹錦與《千里江山圖》等知識普及推廣活動。
2.開展化學小制作活動
為實現(xiàn)化學學科的核心價值引領(lǐng),精選實驗情境來體現(xiàn)化學學科的社會價值、本質(zhì)價值、育人價值。如為了弘揚民族文化,增強同學們的愛國情懷,我們組織開展純堿生產(chǎn)歷史和屠呦呦一生專注青蒿素海報制作大賽。為激發(fā)同學們的想象能力,提升化知識為能力的技巧,讓知識被激活成活的idea,組織開展神奇的鉛筆能擦字、讓茶水變色、使音樂賀卡響起來等魔術(shù)制作比賽。開展手工精油皂的制作、米酒的制作,簡易滅火器和各種電池的制作等。
3.參加化學科技競賽
舉行學生化學趣味實驗實踐展示和化學科技競賽活動,通過展示和競賽,大家可以相互學習借鑒的同時也可以交流不同的想法,便于同學們走出班門,增長見識,啟發(fā)心智,有助于大家創(chuàng)新設(shè)計能力的大幅度提升。這對同學們參加化學學科競賽也會提供不錯的思路。
在高中化學教學中,不僅要不斷提升學習知識的能力,又要兼顧學科興趣的發(fā)展。新一輪課程改革對高中化學教學提出了更高要求,教師要密切關(guān)注學生在化學實驗學習過程中的設(shè)計評價能力和興趣培養(yǎng),轉(zhuǎn)變教學風格,創(chuàng)新教學手段,為學生提供實時指導與必要引導。學生化學實驗興趣和探究能力的培養(yǎng)絕不是一蹴而就的,在化學教學中,教師要積極探索,不斷創(chuàng)新,讓高中化學實驗教學回歸教學本源,才能讓學生會學、樂學。