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基于学科核心素养如何在实验教学中培养学生的科学素养

张冰儿
  
文理媒体号
2024年18期
广州市从化区从化中学

摘要:学生从实验中获取知识,体验做实验的过程,不仅让学生学习了科学的研究方法,训练了学生思维,还培养学生严谨的科学态度、观察能力、动手能力、分析问题、解决问题能力和实验创新能力,为他们的终身发展奠定良好的基础。因此化学实验在培养和发展学生科学素养方面的功能,是其他教学手段无法替代的。

关键词:科学素养;中学化学;实验教学;策略

新课程标准特别强调对学生科学素养的培养。我国著名化学家戴安邦先生曾指出,只传授化学知识和技巧的教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识,又要训练科学方法和思维,还要培养科学精神和品德。实验是化学的灵魂,是化学的魅力。通过实验可以激发学生的学习兴趣,学生可以从实验获取知识,可以体验做实验的过程,同时在实验的过程中,能让学生学会主动与人交流、讨论,能清晰地表达自己的观点,逐步形成良好的学习习惯和科学的学习方法。因此,加强和推进化学实验教学就显得尤为迫切和重要,下面就“如何在实验教学中培养学生的科学素养”谈谈我在教学实践中的几点尝试:

一、利用多样化实验教学,对学生进行科学方法教育

科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中总结的正确的思维方式和行为。学生掌握了科学的方法,按照科学方法去从事学习,就能更迅速地获取知识,更透彻地理解科学规律。学生从学习化学开始就接触化学实验,实验是提供学生认识化学规律的感性材料,学生亲历实验和科学探究活动有利于培养学生的观察、思维与创造等能力和方法。

1.抓住验证性实验,培养学生观察的方法

观察是进行化学研究活动的基础,是进行化学实验的最基本研究方法,观察是一种有目的、有计划、主动的、持久的知觉过程,对于事物,如果没有敏锐而细致的观察,就不能深入认识事物的本质,通过学生由表及里,去粗取精,去伪存真的观察和思考,不断提高他们的观察能力。因此,教师要引导学生如何观察,教给他们观察的方法,指导学生要有目的、有重点地捕捉观察目标,并能把“看”到的现象用“心”去思考,从而培养和提高学生的观察能力,进而卓有成效地培养学生的创新能力。像波义耳通过意外观察紫罗兰遇到酸变色而发现了指示剂。

义务教育化学课程标准实验教科书(上下册)中的化学实验活动大约80%是验证性实验。因此,这些验证性实验是我们开展实验教学,培养观察全面性的主战场。

大多数学生对化学实验现象好奇、感兴趣。在进行现象观察时,教师要悉心指导,一定先要强调应如何观察,观察哪几点,要自始至终,从明显的到细微的都必须认真地、细致地观察,这样,才能促进青少年感官的发展和见微知著的思维能力。

例如,镁条的燃烧:取一根镁条,发现它表面披着一层“黑色”外衣,用砂纸打磨去掉这层外衣后,露出光亮“银白色”的身子,在酒精灯外焰上点着后,发出耀眼的“白光”,产生大量“白烟”并放出大量的热,用石棉网接住生成的“白色”固体,取该白色固体再回到酒精灯外焰上加热,不能再点着,证明生成的白色固体不同于镁条。引导学生善于捕捉细微的变化,运用多种感官从多方面进行观察。

2.开展独立性实验,培养学生思考的方法

独立性实验是指学生在教师的指导下,让学生有充分的准备后,建立明确目标,设计出合理的实验方案后,独立进行的实验。教材中的活动与探究、家庭小实验及课外设计性实验题都属于此类。这类实验的特征就是有时候要靠学生在家中独立完成,仪器、药品、步骤,都要学生自己想办法解决,因而激发了学生的积极性,从而提高了思维能力。定期组织和开展独立性实验,让学生变得爱思考,提高自身的科学素养。

例如,在鸡蛋壳与醋精反应的家庭小实验中,取一个小玻璃杯,放入洗净的碎鸡蛋壳,然后加入一些醋精,立即用蘸有澄清石灰水的玻璃片盖住,最后使学生明确观察现象时,应停留在玻璃片上石灰水的变化情况,由澄清石灰水变浑浊这一现象推测出鸡蛋壳里可能含有碳酸钙成分。这种有计划的独立性实验,让学生切实体验、感受、思考,既有利于提高学生的动手能力,又训练了学生思维的独立性。

3.加强探究性实验,培养学生实验的方法

将实验教学跟探究融合起来,经历以化学实验为主的科学探究活动,不但让学生获得知识、学到技能,更重要的是让学生感受到科学探究过程是一种学生感悟真理的艰难发现过程,是感受化学世界奇妙与和谐的过程,从而体验科学探究过程中的快乐与艰辛。使学生养成科学精神和科学品德,进而激发学习的兴趣。在新教材中,淡化了演示实验和学生实验的界限,教师可根据学校与学生的实际自行决定,让学生去研究,通过探究活动帮助学生理解什么是科学探究、体验探究的过程、初步学会科学探究的基本方法,认识化学实验是化学科学探究的重要手段,这样才能使学生对未知事物的探究变成一种习惯。

例如,在进行二氧化碳的实验室制取的教学中,讲到收集二氧化碳时,由于密度大于空 气,可以用向上排空气法,但二氧化碳能溶于水,教材里却没提到能否可用排水法收集。老师可试着让学生亲自去实验室做二氧化碳的收集,让他们不但用向上排空气法收集,也用排水法收集,做完实验之后,学生们惊讶的发现不仅排气法能收集,排水法同样也能收集,这样学生对权威知识有了新的认识。因此在教学中加强和引导学生在学习过程中尝试进行实验探究,让他们通过“如何做实验”来体验化学知识的形成与发展。从而培养他们的思维和创造能力,形成良好的学习习惯和学习方法。

二、把握最佳探究时机,培养学生的创新能力

任何时机的出现都是必然性和偶然性的统一,必然性寓于偶然性之中,教师要适当地提供和创造最佳探究时机,做到在最佳时机的施教,以取得最佳的教育效果。

1.创设条件开放实验室,营造创新氛围

化学是一门以实验为基础的学科,实验室成了学生学习的主要场所,化学家戴安邦也认为:“实验室是培养全面化学人才的最好场所”,实验是化学教学中实施创新教育的重要载体。要全面开放实验室,让学生随时随地能进行各种实验,让学生通过实验来解决学习过程中的有关疑问。特别对于一些学习能力强的学生,在完成规定的学习任务以后,鼓励他们提出新问题,允许他们根据各自的学习需求,按照自己的想法创造设计一些小实验。独立地或与他人合作解决这些问题。这样可以帮助学生拓宽知识面,培养和提高观察能力、思维能力、实验能力、自学能力和创新能力。

1.创设个性展示舞台,巧设创新机会

新教材很多内容贴近生活,符合学生的年龄特征,教师可适当启发和指导,让学生可根据自己的兴趣,自己准备、自主设计、自主实验、自主思考、自主创造。鼓励学生之间相互争论、评价,大胆发表自己独特的见解,提出哪怕是教师都未曾想到的一些新的想法和做法,进而不断改进实验,直到做出满意的实验结果。

例如,可鼓励学生把“家庭小实验”带到课堂上,在配制汽水课外活动中,为了巩固二氧化碳的物理性质和化学性质,让学生自行查阅资料,写出配制汽水的配方、药品、器材、拟定的实验步骤,然后把制好的汽水带到课堂上展示。

3.创设实验内容,激发创新思维

学生的学习过程是一个永无止境的探究过程。《新课标》指出:探究学习是学生学习的重要方式,也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径。在化学教学中,教师应结合学生的知识水平,创设有利于学生进行探究研讨的实验内容,让学生在提出问题、筛选材料、决定研究方向、实验与探究、解释与结论、表达与交流等科学探究的过程中均得到体验与锻炼,学会科学探究的方法,从而培养学生学会善于发现问题,分析问题,解决问题的能力和有效地发展学生的表达能力、实验能力。

例如,在学习《燃烧和灭火》这一课题时,先提出问题:燃烧需要什么条件?再提供以下材料:酒精灯、烧杯、镊子、打火机、玻璃棒、木炭、煤块、蜡烛、干树叶、新鲜树叶、小木条。让学生根据以上材料设计实验证明燃烧需要哪些条件。经过探究,让学生在观察、实践和思考中对物质燃烧需要“可燃物”“氧气”“一定温度”的条件有了深刻的科学认识。

教师的任务是有目的、有层次、多角度地为学生创造动手参与、动脑思考的学习舞台,引领他们以积极的心态参与教学活动。更多地让学生有观察、实验、思维的机会,给学生以充分的自我展示的机会。让学生积极主动参与探索,在丰富多彩的认知过程中获得知识,从而达到全面培养学生探究能力和创新能力的目的。

三、挖掘实验素材,培养学生树立意识

在化学实验中,教师应不断实验教学的方向之一是,化学实验教学中渗透绿色化学理念,感受化学对社会可持续发展的重要性,增强学生的社会责任感和使命感,引导学生学好化学,将来为社会作贡献。教师在挖掘素材中,应结合实际充分挖掘符合学生年龄特点和认知能力水平、从自然到社会、从现实到未来的与化学有关的实验素材,让学生有机会接触实际问题,让他们在实验中获取化学知识的同时,提高学生对化学与技术、社会、环境等关系的认识,在潜移默化陶冶情操,形成正确的价值观和人生观,达到人格心灵的唤醒。

1.巧用社区资源,组织学生实验调查,树立学生的环保意识

教学渠道除了教师和实验室之外,还要用好社区资源,教师必须引导学生在社会实践中学习。社区的学习资源,主要包括图书馆、科技馆、工矿企业、环保部门,以及高校、农、林、牧、渔等科研生产单位的研究人员、技术资料。教师可充分利用社区的学习资源,组织学生进行社会调查。将化学课程的学习与实践能力的培养相结合,不仅可以拓宽学生的视野还可以培养学生节约资源、保护环境的态度、健康的生活方式和主动参与社会决策的意识,树立人与自然和谐的绿色发展观,强化保护环境、爱护自然的科学意识。

例如,学到《水的净化》时,有一次我带领学生参观调查学校所在地区的一条被污染的小河,寻找污染的原因,走出课堂的同学们热情高涨,在好奇心的驱使下,积极参与拍照、水样采集、走访,查阅资料等活动,经过实验、勘察分析,终于查明了使这条小河的水日渐发臭,遭受严重的污染。接着同学们又将收集到的信息提出了治理水污染的各种措施。

通过实验调查,同学们明白了什么是水污染,为什么会产生水污染和怎样治理水污染。更重要的是能让学生树立起可持续发展的科学意识,知道“如何用科学”去保护环境,增强社会责任感,提高主人翁意识。

2.展示实验教学,树立学生的美育意识

化学实验是化学理论孕育的前奏,是新物质发现、合成的必由之路。把化学实验的美融于课堂,它不仅给人以求知满足,而且使学生产生自觉的审美感受,进而激发化学学习兴趣。例如:(1)化学实验瞬间美;(2)化学实验变化美;(3)实验装置设计美。在化学实验中,让学生在审美和享受美中激发思维,在实验美的享受中学到了化学知识。从而培养学生健康、积极的审美情感和提高学生的审美能力,塑造健全人格。

3.挖掘心理健康素材,树立学生的健康心理意识

实验教学中有许多显性和隐性的心理健康教材内容,若能被充分挖掘出来,结合学生的心理发展水平、认知结构、经验基础,借以恰当的教学方法,就能有效地对学生进行心理健康教育。

例如,在探究铁制品锈蚀的条件时,要创造无水或无氧或有水有氧的实验条件,还需要收集事例,需要几个星期的实验现象的连续记录,在实验过程中需多人合作,充分发挥各自的长处,互相帮助,让学生体会到“团结就是力量”的内涵,团队多元智能得到展示,让学生在集体中学会尊重和理解他人,善于与他人团结合作,逐步培养出爱家庭、爱集体、爱祖国的高尚品质。

总之,化学实验是中学化学教学的重要组成部分,是培养学生探究能力的重要途径,也是培养学生科学态度和科学方法的重要阵地。新课程改革为我们带来了新的教学理念,让学生通过实验的方法获取信息,进而从信息中得出科学的结论,让他们真正体验到学习科学知识,掌握获取知识的方法。只要学生掌握了学习化学的科学方法,他们就能真正地做自己学习的主人,以轻松、愉快、好奇的心情去观察周围世界、身边事物、探究化学世界的奥秘,这样为他们的终身发展奠定了良好的基础,全面提高学生的科学素养。

参考文献:

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[2] 朱似梅.化学课堂运用有效教学方法的研究与实践[J].教师论坛,2005,(7):65-67。

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[5] 杨北平.化学实验与科学素养的培养[J].中学化学,2005,(7):8。

[6] 吴爱平.探讨学生个性差异提高化学课堂效率[J].中学化学教学参考,2005(1~2):26-27

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