摘要：初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)意識(shí)和習(xí)慣的最佳載體。基于深度學(xué)習(xí)的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以從科學(xué)整合實(shí)驗(yàn)、合理優(yōu)化實(shí)驗(yàn)、運(yùn)用探究實(shí)驗(yàn)、拓展課外實(shí)驗(yàn)等方面激發(fā)深度學(xué)習(xí)，引導(dǎo)深度思考，導(dǎo)向高階思維，促進(jìn)深度研究，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行融合創(chuàng)新的深度學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué);深度學(xué)習(xí);初中化學(xué)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673 -9094（2020）05B-0057-03

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)研究和教學(xué)的重要方法。初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)意識(shí)和習(xí)慣的最佳載體。本文結(jié)合“金屬的化學(xué)性質(zhì)”一課，談?wù)劵谏疃葘W(xué)習(xí)的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、科學(xué)整合實(shí)驗(yàn)，激發(fā)深度學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)的化學(xué)課堂常常會(huì)有演示實(shí)驗(yàn)。然而，很多演示實(shí)驗(yàn)就是根據(jù)物質(zhì)不同的性質(zhì)進(jìn)行的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生只能從表象得出結(jié)論，思維被禁錮，創(chuàng)造性得不到激發(fā)，不利于綜合能力的培養(yǎng)。如何拓展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ_(dá)到更好的教學(xué)效果呢？筆者嘗試將數(shù)字化儀器和傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)整合，發(fā)展學(xué)生的思維，提升學(xué)生的技能。例如“金屬與氧氣的反應(yīng)”中“銅在空氣中的灼燒”，此處的處理不僅要讓學(xué)生了解銅能與氧氣發(fā)生反應(yīng)，而且要讓他們學(xué)會(huì)整合書本知識(shí)，與第二單元中“測(cè)定空氣中氧氣含量”相結(jié)合，把該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成定量實(shí)驗(yàn)，換個(gè)角度來(lái)進(jìn)行認(rèn)知和學(xué)習(xí)。學(xué)生是帶著前概念進(jìn)入課堂的，他們已經(jīng)知道部分金屬會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)，且在密閉容器中，可以利用氣體的量的減少來(lái)推出物質(zhì)和氧氣發(fā)生了反應(yīng)。學(xué)生利用測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理，得出可以利用連接壓力傳感器對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定量研究。

利用壓力傳感器，不僅能定性研究銅和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，還能通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出空氣中氧氣的含量?；跀?shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析和處理，對(duì)測(cè)定空氣中氧氣含量進(jìn)行了融合創(chuàng)新。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以借助壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備對(duì)現(xiàn)象不明顯的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，跟蹤采集過(guò)程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的數(shù)據(jù)化采集。同時(shí)，進(jìn)行曲線擬合、對(duì)比及數(shù)據(jù)分析，把新舊知識(shí)科學(xué)整合，將更多的定性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成定量實(shí)驗(yàn)，為師生定量化研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供支撐平臺(tái)，有助于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)[1]，大大激發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的熱忱。

二、合理優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)深度思考

理想的化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生的求知欲和積極性，提升學(xué)生的思維能力和動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣。教師應(yīng)該引導(dǎo)他們對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn)，整合教材中的實(shí)驗(yàn)素材，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)并優(yōu)化。在這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生不再是看客，而是參與者和思考者。以“金屬與酸的反應(yīng)”為例，筆者改課堂演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生探究銅、鐵、鋅、鎂分別與稀鹽酸或稀硫酸的反應(yīng)。教材中設(shè)計(jì)在試管中進(jìn)行這四種金屬與酸的反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的不足之處是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中酸的用量較多，滴管使用較麻煩，容易把酸滴在外面，且通過(guò)對(duì)比四個(gè)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)劇烈程度來(lái)判斷金屬的活動(dòng)性存在時(shí)間差，不能很好地控制變量。師生一起對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行討論、分析，得出了一致的意見(jiàn)：在現(xiàn)有資源條件下，利用實(shí)驗(yàn)室的點(diǎn)滴板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅節(jié)約藥品，而且操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)對(duì)比區(qū)別明顯。同時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)探討：能否利用我們生活中常見(jiàn)的材料來(lái)設(shè)計(jì)優(yōu)化該實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

【學(xué)習(xí)任務(wù)】利用廢棄的塑料瓶來(lái)設(shè)計(jì)一套可以同時(shí)進(jìn)行多種金屬與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)的裝置，6位同學(xué)一組。

【藥品儀器】每位同學(xué)從家里帶來(lái)的廢棄塑料瓶（可樂(lè)瓶、雪碧瓶、礦泉水瓶等）、剪刀、雙面膠、稀鹽酸、稀硫酸、銅、鐵、鋅、鎂金屬。

在此啟發(fā)學(xué)生根據(jù)以往課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，進(jìn)行智慧遷移，比較塑料瓶的構(gòu)造與點(diǎn)滴板的結(jié)構(gòu)，觀察、分析、交流、探討，以塑料瓶為載體，改進(jìn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置。于是學(xué)生有了如下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案：

【方案一】把6個(gè)塑料瓶蓋粘在一起組成多個(gè)隔離的容器。

【方案二】把塑料瓶的底部剪下，它也有多個(gè)小凹槽，把金屬放在這些凹槽里進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。利用塑料瓶的剩余部分做成一個(gè)加液器漏斗，把它倒放在塑料瓶的底部中央。

各組推薦學(xué)生代表發(fā)言，比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)：（1）方案二中加液器起到一個(gè)同時(shí)加液并與金屬反應(yīng)的功能，更好地控制了變量。此方案的實(shí)驗(yàn)性能更優(yōu)越，達(dá)到了更好的實(shí)驗(yàn)效果。（2）利用廢棄的塑料瓶，就地取材，可以節(jié)能節(jié)材，節(jié)約藥品;實(shí)驗(yàn)的趣味性較強(qiáng)，綠色、環(huán)保。（3）實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單易得，適用于家庭小實(shí)驗(yàn)和條件薄弱的鄉(xiāng)村學(xué)校。（4）裝置可以重復(fù)使用，適合固液常溫的反應(yīng)，而且能同時(shí)進(jìn)行;操作簡(jiǎn)單，便于觀察，節(jié)省時(shí)間。（5）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一些礦泉水瓶的底部凹槽較淺，不適合多個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，但雪碧和可樂(lè)瓶可以。

塑料瓶的引入不僅豐富了實(shí)驗(yàn)裝置，還教會(huì)了學(xué)生利用生活中常見(jiàn)的器材來(lái)開(kāi)發(fā)設(shè)置新的實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)方式，增加了實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)驗(yàn)探究的積極性，有利于初中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)。學(xué)生通過(guò)頭腦風(fēng)暴，設(shè)計(jì)、交流、評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了多角度的探究和有深度的思考。學(xué)生利用自己所設(shè)計(jì)的器材來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)到了成功的喜悅。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師要注意自己的角色，體現(xiàn)主導(dǎo)作用，適時(shí)適地、恰如其分地啟發(fā)引導(dǎo)。很多化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)操作的分析、推理、優(yōu)化、總結(jié)，應(yīng)放手由學(xué)生去深度思考，獨(dú)立完成，要體現(xiàn)學(xué)生的主體性。鑒于此，教師在引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)、優(yōu)化，運(yùn)用智慧遷移時(shí)，要讓學(xué)生充分展示自己的思維過(guò)程，在學(xué)習(xí)中不斷暴露思維缺陷，通過(guò)交流討論、歸納總結(jié)、糾正優(yōu)化，學(xué)會(huì)深度學(xué)習(xí)和思維。

三、運(yùn)用探究實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)向高階思維

化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般可以分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)只是在已有的實(shí)驗(yàn)方案上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，按部就班，不利于學(xué)生思維的深度發(fā)展和科學(xué)素養(yǎng)的提高。而探究性實(shí)驗(yàn)關(guān)注學(xué)生的深層思考和深度學(xué)習(xí)，重視學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)。探究性實(shí)驗(yàn)的基本步驟：圍繞探究的主題提出問(wèn)題，進(jìn)行假設(shè)，設(shè)計(jì)方案，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，反思評(píng)價(jià)。在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中，學(xué)生需要經(jīng)過(guò)一系列研究，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的深度理解和發(fā)展。

例如：探究“金屬鎂與稀鹽酸反應(yīng)中產(chǎn)生的氣泡是什么氣體？”驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)直接告訴學(xué)生這是氫氣，讓學(xué)生用氫氣的可燃性去驗(yàn)證。改為探究性實(shí)驗(yàn)，則能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。探究過(guò)程如下：

【猜想依據(jù)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變。據(jù)此，從鎂條和酸溶液反應(yīng)中的反應(yīng)物的化學(xué)式出發(fā)，推測(cè)可能是氫氣、氧氣、氯氣。

【猜想假設(shè)】猜想1：可能是氫氣;猜想2：可能是氧氣;猜想3：可能是氯氣。

【討論交流】根據(jù)資料信息：Cl2是黃綠色、有刺激性氣味的氣體，無(wú)可燃性，而實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的氣體是無(wú)色無(wú)味的，因此排除氯氣。應(yīng)從氣體的性質(zhì)人手，根據(jù)氫氣的可燃性和氧氣的助燃性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

【實(shí)驗(yàn)方案】把鎂條放入試管中，放入適量的稀鹽酸，在試管口放一根燃著的小木條。聽(tīng)到尖銳的爆鳴聲，說(shuō)明該氣體是氫氣。

【實(shí)驗(yàn)改進(jìn)】因?yàn)榇嬖谝欢ǖ陌踩[患，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有點(diǎn)畏懼。那是否可以對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)呢？通過(guò)研討，決定利用氫氣的密度小于空氣的原理，用氫氣來(lái)吹肥皂泡，并用電子打火槍代替小木條來(lái)點(diǎn)燃。實(shí)驗(yàn)可以設(shè)計(jì)成微型實(shí)驗(yàn)：將藥品裝入廢棄的青霉素瓶中，連接醫(yī)用輸液導(dǎo)管并通入裝有肥皂水的培養(yǎng)皿中。

【改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)】改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)增加了趣味性，在引燃肥皂泡的過(guò)程中，連續(xù)發(fā)出的“啪啪”聲，吸引了學(xué)生的注意力，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。利用廢棄的材料改進(jìn)裝置，環(huán)保、節(jié)約、簡(jiǎn)單。在此肥皂水的配置要作細(xì)節(jié)上的優(yōu)化：一般的肥皂水吹出的氣泡很容易破損，效果不明顯。為了得到較大且不易破裂的氫氣泡，需要提前配置吹泡液，即向10mL蒸餾水中滴入2mL洗潔精，4mL文具膠水與2mL甘油，然后攪拌均勻[2]。

該實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程關(guān)注學(xué)生高階思維能力的發(fā)展，學(xué)生通過(guò)自主探究、合作探究，對(duì)知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)加工、建構(gòu)、遷移應(yīng)用，能對(duì)初中化學(xué)已有的實(shí)驗(yàn)從原理、裝置和方法等方面進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要多運(yùn)用探究實(shí)驗(yàn)，充分挖掘?qū)W生的潛能，鍛煉他們的發(fā)散思維、創(chuàng)新思維、批判性思維，把思維推向高階。

四、拓展課外實(shí)驗(yàn)，促進(jìn)深度研究

化學(xué)教學(xué)中教師要努力使學(xué)生獲得學(xué)習(xí)的快樂(lè)，為他們?cè)O(shè)計(jì)與其個(gè)性特征相適應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)活動(dòng)，幫助他們?cè)趯W(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中“嘗到甜頭”，獲得快樂(lè)的體驗(yàn)?？梢試L試一些課外興趣實(shí)驗(yàn).精選與社會(huì)生活和學(xué)生經(jīng)驗(yàn)密切聯(lián)系的內(nèi)容，增加所學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和可操作性，促進(jìn)深度研究。

例如，“金屬制品的腐蝕和保護(hù)”的知識(shí)內(nèi)容學(xué)習(xí)，就可以把學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)延伸到課外。學(xué)習(xí)時(shí)空的拓展，學(xué)科內(nèi)外的整合，喚起了學(xué)生愉快、成功的學(xué)習(xí)情緒體驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

【資料卡片】人類每年要向自然界索取大量的金屬礦物資源，以提取數(shù)以億噸計(jì)的金屬。據(jù)報(bào)導(dǎo)，每年因腐蝕而廢棄的金屬占到年產(chǎn)量的20%-40%。那如何更好地來(lái)保護(hù)金屬資源呢？

【方案一】家庭小實(shí)驗(yàn)：探究鐵制品銹蝕的條件（以鐵釘為例，時(shí)間為一周，觀察現(xiàn)象并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，可以拍照片或小視頻，進(jìn)行資源共享），找到保護(hù)金屬制品的方法，并尋找金屬的代用品。

【方案二】分組調(diào)查校園里不同的金屬材料（如鐵柵欄、水龍頭、餐具、不銹鋼窗戶等）的腐蝕情況，收集圖片，匯報(bào)交流，制成小視頻。

雖然實(shí)驗(yàn)、調(diào)查花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，但學(xué)生上傳到作業(yè)平臺(tái)的視頻、圖片、小論文等表明，學(xué)生的視角是多元的，思維是多向的。學(xué)生從真實(shí)的情境中獲取、加工信息，提煉相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)了他們會(huì)思考、會(huì)質(zhì)疑，并能運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)科學(xué)有效地解決實(shí)際問(wèn)題的能力，讓他們體會(huì)到知識(shí)來(lái)源于生活，且為生活服務(wù)。這種學(xué)習(xí)方式比課堂上的實(shí)驗(yàn)更具有生命力，它增強(qiáng)了學(xué)校教育與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，更能激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，更能轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，更能提升自主學(xué)習(xí)探究的能力，促進(jìn)了學(xué)生在有意義的情境中的深度學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李德前，魏海.借助長(zhǎng)柄U型玻璃管改進(jìn)氫氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)[J].化學(xué)教學(xué)，2019（9）：75.

責(zé)任編輯：丁偉紅

作者簡(jiǎn)介：黃海云，宜興外國(guó)語(yǔ)學(xué)校（江蘇宜興，214200）教師。