| 标题 | 基于思维训练的实验复习课创新设计 |
| 范文 | 徐迎春 摘要： 化学实验具有多重的育人价值，聚焦化学实验中气球的作用，在进行综合复习时，将初中化学课本中四个相关的探究实验进行整合，设计驱动性问题，促使学生在综合运用化学知识、方法解决实验问题的过程中全面提升思维品质。 关键词： 化学实验; 复习课; 思维品质; 气球 文章编号： 10056629（2018）12004105中图分类号： G633.8文献标识码： B 思维品质是学生核心素养的重要组成部分，包括系统性、敏捷性、批判性、创造性等。实验是推动化学科学发展的最有力的手段，也是化学教学中培养学生良好思维品质的重要内容。但在新授课时，受限于时间进度和学生的基础，往往未能将化学实验的教育价值完全发掘出来。复习时，可以利用“后发”优势，打破原有的内容局限，按照一定线索整合课本实验资源，以实验为载体设计出驱动性新任务，促使学生在综合运用相关知识、方法自主解决化学实验问题的过程中全面提升思维的各种品质。 1?教学思路设计 “探究化学反应前后物质的质量有无变化”、“测定空气中氧气含量”、“证明二氧化碳和氢氧化钠溶液发生了反应”、“探究工业炼铁的化学原理”是山东教育出版社出版的五·四制初中化学教科书在不同单元中设置的四个探究实验。表面看来目的迥异、毫无关联，但是从复习角度进行“合纵”，以“气球”这一特定的实验用品为纽带，融合原理、装置、操作、现象等各种要素，异中求同、同类迁移、同中求异、异中求异，能有效培养学生思维的系统性、敏捷性、批判性和创造性。 基于此，笔者聚焦“实验中的气球”，以上述四个探究实验的“原理、装置、操作、现象”的巩固提升为明线，以“比较、迁移、质疑、发散”等思维发展为暗线，双管齐下，紧紧围绕“气球的作用”搭建问题支架，统整内容，深化理解，发展思维。具体框架如图1所示。 2?主要教学环节设计 2.1?异中求同比较，发展思维的系统性 学习质量守恒定律时教材建议以如下3个实验来验证质量守恒定律： A.硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液的反应;B.石灰石与稀盐酸的反应;C.白磷燃烧。 实验A是液体和液体常温下反应，没有气体参与也没有气体生成;实验B是固体和液体常温下反应，有气体生成;实验C是固体和气体反应，反应需要燃烧的条件，并且生成的白烟容易散逸。不论是教师演示还是学生分组实施，新授课的目标定位一般是质量守恒定律的验证性实验，虽然也提倡装置的差异化设计，但更关注两次称量结果的比较，且是逐个进行，难以展开充分思辨。复习时，我们充分利用新授課时留存的生成性资源，创设了新的活动情境。 [活动1]图2所示是同学们初学时自主设计的用来验证质量守恒定律的各种实验发生装置。请分析A、 B、 C三个实验分别优选哪些装置并思考气球的作用。 分析上述“目的相同、反应特征多样化、反应装置群组化”的实验探究任务，对学生思维的综合性要求明显提升了——学生必须兼顾对反应物、生成物、条件、现象、操作等各种因素进行有序的思考。 （1）分析反应物和生成物的状态、性质——以便确定是否需要使用密闭装置以及预先分控。 （2）分析反应条件——以便选择达成条件的措施。 （3）分析反应现象——以便考虑是否有气压的变化从而需要调节气压。 （4）思考操作可否更简便、误差可否更小——以便充分比对、优中选优。 答案的开放性激发了思考的积极性，争论声此起彼伏，思维的焦点也渐渐汇集到有气球的各种装置与具体实验的匹配上来。单是实验C中白磷的引燃就针对不同装置提出了凸透镜聚焦、暖气片加热、热水浴等多种方式，从而扩展了装置③的适用性——既可以匹配实验B，也可以匹配实验C。尽管在③中气球兼有盛放石灰石以实现反应物分控的作用，但是在③、 ④中，气球的共同作用是营造可调节气压的密闭实验环境，这是“有气体参与或生成实验”的成功保障。学生对实验C中气球变化的认识也细致到了“正常——鼓（燃烧放热，瓶内气压增大）——比正常更瘪（冷却+消耗氧气，瓶内气压减小）”的辨析，这更凸显了气球和气压的明暗呼应关系。 思维的系统性是指思维活动的有序程度，以及整合各类不同信息的能力[1]。这个活动的设计意图就在于将本节赖以展开的关键要素——气球的作用从复杂的实验背景中剥离出来并清晰化，为后面经验的正向迁移做准备。探究活动中既需要全面统筹各实验因素进行有序思考，也需要进行异中求同的整合。由于反应物和生成物的某些性质、燃烧的条件、气体压强等知识储备尚不充足，无法支撑思维强度的提升，放在新授课上，即便给予信息也是拔苗助长，所以这样复杂的群组对比不适用新授课;而放在复习阶段则刚好起到助推学生思维进阶的作用。只有经历这样综合性的思辨，才能发展学生思维的系统性。 2.2?同类集中迁移，提升思维的敏捷性 前面实验中，保障实验B、 C成功率的重要一点就是能实现密闭装置气压的自动调节。因为白磷燃烧涉及放热、冷却、耗氧等多个改变体系气压的因素，而收缩自如的气球是很好的选择。抽提出这一经验，可以对课本中其他有类似需求的实验形成原型启发，从而生发出改进创新的思路。 [活动2]图3是八年级教材中用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验，迁移获得的经验找出缺点，提出改进意见，并用上题中的仪器、药品加以设计。 有了上一轮的酝酿和思辨，已初步形成了集中思维的成果。经过讨论，学生很快分析出图3的实验装置中有如下缺陷及可能导致的后果： （1）红磷着火点相对高，需要在瓶外点燃，白烟逸散导致空气污染。 （2）点燃红磷后伸入瓶中如果不够迅速，瓶内气体受热向外膨胀导致最终测得的氧气含量偏大。 （3）红磷燃烧时瓶塞容易被冲开导致实验失败。 迁移上题的经验，学生设计出了如图4的几种装置。共同的改进意见是： 引入气球，消除了中间气压增大致使装置密闭性被破坏的隐患;改用着火点低的白磷，可以不必瓶外点燃。因此，成功率更高、操作更简便、结果更准确。并且，在限定实验仪器的情况下，细节落实得相当妙——用细线替代止水夹;对气球的变化现象也作了相应的补充： 正常——鼓（燃烧放热，瓶内气压变大）——更瘪（冷却+消耗氧气，瓶内气压减小）——正常（水进入，瓶内恢复常压）。不论是实验的改进还是现象的精细化描述，都是在活动1基础上的合理延伸。 思维的敏捷性是指思维活动的反应速度和熟练程度，表現为在思维结果正确的基础上，能运用知识和技能在最短的时间里设计出解决方案，或在相同的时间里设计出最多的合理方案[2]。适度地进行集中训练，使学生的思维条理化、简明化、逻辑化、规律化，就可熟能生巧。分析上述活动的任务要求，与验证质量守恒定律的实验相比，实验目的虽然变了，但原理都是可燃物燃烧消耗密闭体系内的氧气导致气体压强多次改变。在保证反应中实验装置的密闭性这一点上，面临完全相同的需求。所以，只要引领学生拨开外在，明晰内在原理，正向集中迁移前面活动的经验是非常顺畅的。指向明确“剥皮见骨”地帮助学生劈开旁枝末节，直指问题实质，是锻炼学生思维敏捷性的良好契机。而“妙用细线”也“秀”了一把学生的智慧，令人有小小的惊艳。 2.3?同中求异质疑，培养思维的批判性 上一个活动是引导学生就固定的范式模仿改进课本原型实验。除了这种相似度比较高的同类思维迁移训练之外，还可以就特定要素挖掘课本中相异度较大的素材开展探究，促使学生在惯性思维碰壁后破除定势，于破、立之间培养学生的质疑精神、批判精神和反思能力。 [活动3]图5是九年级教材中利用两个矿泉水瓶设计对照实验，用于证明CO2和NaOH溶液发生了化学反应。此方案的缺陷在于打开硬质塑料盖倒液体，体系的密闭性维系不够好。借鉴活动1的经验设计更合理的方案，并说出预期的实验现象。 虽然实验目的再次变了，但是由于反应原理仍旧是密闭体系内气体反应后导致气压减小，貌似与上一个问题同理——学生很容易快速设计出如图6中①的方案，并且结合本反应能量变化并不明显，预判气球的系列表现为： A、 B正常——A比B更瘪（A中CO2由于反应消耗量大而B中CO2由于溶于水消耗量小）。交流过程中发现，由于前面两个活动产生了思维定势，全班的设计高度趋同！——不约而同地将气球置于体系外部。 这时，教师拿出预先准备好的仪器按照图6中①组装装置并当堂演示实验，却发现气球的变化对比并没有想象中那么明显，A和B气球最终几乎一样瘪！矛盾冲突诞生了——为什么会这样？课堂一片安静。之后无需引导，讨论、争执渐起至鼎沸，最后才达成了共识： 由于是同时进行的对照实验，两瓶无法使用同一个气球，不能完全排除气球本身差异的影响;更重要的是，仅仅由“瘪”到“更瘪”，气球容积改变余地太小，难以精细地反映出两瓶中气压变化的差距。那么，如何获得更加明显的现象差别？愤而启，悱而发，经过进一步讨论，逆向推证、巧作改动，设计出了如图6中②的方案——将气球调换到瓶内;预期的现象也调整为： A、 B正常——A比B更鼓。教师请两位同学上台改动装置并演示，结果对比非常明显，教室里自发响起了热烈的掌声。看似简单的气球位置的改变，将课堂气氛推向了高潮。 批判性思维是一种理性的、反省的思维[3]，是高阶思维的组成部分。它绝不是所有人都普遍拥有的智慧;它的养成和质量高低都必须依赖于有目的的训练，否则每个人都要遭受训练不足和非理性思维的影响。这个活动任务启用了“试误”的策略，一开始给了学生完全“同理”的错觉，教师没有急于批驳，而是去实证——通过“失败”对学生产生更强烈的刺激，倒逼学生主动去质疑、追溯，推动学生同中求异，自发摆脱定势思维的束缚从而走出迷思，培养了思维的批判性。 2.4?异中求异发散，激发思维的创造性 当然，气球作为一种非常规仪器，在实验中的作用并非仅仅是调节气压，它可以有很多其他的用途。为了进一步拓展学生的思维，又设计了如下活动。 [活动4]如你所知，气球在实验中经常用来调节气压。但是，它并不仅限于此用途。比如在活动1中，图7中的气球还兼有盛放石灰石颗粒以实现反应物预先分控的作用。想一想，在图8的实验中，气球的作用是什么？要达到同样的目的，你还有哪些更好的设计？ 显然，气球在这里主要是用于存储CO尾气，此问对学生毫无压力。思维的增长点在于替代气球的设计。任务的发散性给了学生更大的创造空间。图9是学生提出的各种方案的汇总。经过学生“攻守擂”式的推介和问答，“公投”其中的③、④为优选方案。中标的理由是： 这样处理既能避免CO外泄污染空气，又能“废物”利用——③是当成燃料使用，④是一部分作燃料、一部分当成还原剂循环使用，显然比①、②更科学。 心理学家普遍认为，发散思维是创造性思维的最主要的特点，是测定创造力的主要标志之一[4]。同批判性思维一样，人的创造性不是与生俱来的，而是后天认真思考、培养锻炼的结果。此活动从学生的思维过程来看，虽然从同一个点出发，但是沿着多维度扩展，因而容易产生有创见的新颖观点，从而最终“一题多解”，这是典型的发散思维[5]。显然，这样的探究活动对于培养学生的创新精神和创造力是很有裨益的。 3?教学体会 由于选取了“实验中的气球”这一特定因素，教材中毫不相关的四个实验融进了一条任务链中，环环相扣地发展着学生的思维。这说明，在复习课上，教材是具有二次开发价值的首选教学素材。只要教师创造性地利用教材资源并统筹好各个教学因素，完全可以与新授课形成互补，做到知识复习、方法提炼、思维发展齐头并进。 思维的有效锻炼需要在真实、序贯、有挑战性的情境中，以积极主动的心态去参与、在合作学习的氛围中激发。因此，要特别注意问题支架、探究活动和学习方式设计的三维融合。备课时，要摸准现有学力，不断打磨问题线索，与之相适应，活动任务链也要前连后挂，有内在逻辑而又层次鲜明，如此才能充分调动和保持学生的探究欲望，达到有针对性地培养学生思维品质的效果。 总之，实践证明，“合纵”教材实验资源进行探究活动一体化设计，能有效地提升学生的思维品质、完善学生的思维结构，使实验复习课焕发出新的活力。 参考文献： [1]尤晓娟.以“问题串”为载体优化学生思维[J].化学教与学， 2013，（12）： 30～31. [2]林耿辉.发展学生思维品质的初中化学实验教学策略[J].化学教学， 2015，（1）： 62～65. [3]陈振华.批判性思维培养的模式之争及其启示[J].高等教育研究， 2014，（9）： 56～63. [4]魏似月.让“发散思维”的火花照亮课堂[J].江苏教师， 2012，（12）： 86～87. [5]毕华林，卢巍.试论化学教学中学生思维能力的培养[J].化学教学， 1999，（1）： 14～17. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。