用于兒童化學(xué)啟蒙教育的生活化實驗案例研究

李茂柯　王諾　伍曉春

摘要： 化學(xué)與生活密切相關(guān)，構(gòu)建生活化的化學(xué)課堂有利于激發(fā)兒童化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。依據(jù)生活中常見現(xiàn)象，設(shè)計四例用于化學(xué)啟蒙教育的生活化實驗，面向兒童開展化學(xué)啟蒙教育，培養(yǎng)兒童觀察能力和發(fā)現(xiàn)問題的能力、運用化學(xué)知識解決化學(xué)問題的能力。化學(xué)啟蒙教育可體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的學(xué)科價值，幫助兒童形成正確的化學(xué)學(xué)科價值觀。

關(guān)鍵詞： 化學(xué)啟蒙教育； 生活化實驗； 觀察能力； 問題解決能力； 實驗探究

文章編號： 10056629（2018）10007504中圖分類號： G633.8文獻標(biāo)識碼： B

1研究背景

在知識飛速膨脹的今天，知識的發(fā)展促進了科學(xué)的進步，科學(xué)的發(fā)展也為教育帶來了重要的契機。然而我國基礎(chǔ)教育課程體系仍然延續(xù)化學(xué)學(xué)科大發(fā)展前的狀況即到九年級才開設(shè)化學(xué)課程，系統(tǒng)地學(xué)習(xí)化學(xué)。在這之前，學(xué)生接觸化學(xué)知識主要在小學(xué)科學(xué)課堂上。但這種課程的安排使得我國青少年在15歲之前受到的化學(xué)教育非常有限，以至于學(xué)生無法在生活中正確面對一些基本的化學(xué)問題，如中毒、誤食、火災(zāi)等。化學(xué)與生活緊密相連，因此每個社會成員都需要具備一些基本的化學(xué)認(rèn)知，否則可能影響生活質(zhì)量，甚至發(fā)生事故，危害身體健康[1]。因此化學(xué)啟蒙教育勢在必行。

沒有學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的兒童處于接收信息迅速、身心快速發(fā)展的重要時期，這些特點讓許多教育研究者將啟蒙教育的目光放在沒有學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的兒童身上。實際上，在國外，美國化學(xué)會的“Chemistry for kids”項目和“Super Saturday”課外活動，以及由美國高校舉辦的“Chemistry Abounds”化學(xué)巡回展出[2]、德國大學(xué)特別為兒童開辦的德國兒童大學(xué)等已經(jīng)成為了國外小學(xué)生初識化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)、享受化學(xué)的重要機會。在國內(nèi)，南京市長江路小學(xué)附屬幼兒園、南京空軍后勤部機關(guān)幼兒園等已經(jīng)開展了對大班幼兒進行化學(xué)小實驗的實踐和研究。北京星光小學(xué)的“少年牛頓實驗班”也成功地吸引了大批小學(xué)生參與[3]。我國的兒童化學(xué)啟蒙教育之路正在逐步形成。同時，關(guān)于研究兒童化學(xué)啟蒙教育的文章也比較多，如王煒祺、張鳳等人[4]從趣味化學(xué)角度論述兒童化學(xué)啟蒙教育。王路路、陳凱等人[5]從培養(yǎng)兒童化學(xué)學(xué)科觀念的角度論述啟蒙教育，以及國外由小學(xué)、中學(xué)和大學(xué)教師組成的ICE研究機構(gòu)推出《趣味化學(xué)（Fun with Chemistry）》Ⅰ、Ⅱ兩冊書等都從不同角度對化學(xué)啟蒙教育作了詮釋。本文從兒童已有的生活經(jīng)驗出發(fā)，精心設(shè)計了四則生活化的實驗教學(xué)案例，從生活化角度來進行兒童化學(xué)啟蒙教育研究。

化學(xué)是一門與生活聯(lián)系緊密的學(xué)科。生活源于化學(xué)，化學(xué)融于生活，從學(xué)生已有的經(jīng)驗和認(rèn)知出發(fā)，解決實際生活問題不僅是體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價值的關(guān)鍵，同時也是進行兒童化學(xué)啟蒙教育和激發(fā)兒童化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的有效切入點。例如對于小學(xué)生來說，知道生活中一些常見的化學(xué)現(xiàn)象，如： 吹洗滌劑水會有泡泡產(chǎn)生；炒菜時，用沾了水的鏟子去攪動油的時候，油會四處飛濺；搖動裝有可樂的瓶子后再打開瓶蓋，可樂會不斷噴出；洗潔精能夠把有油漬的碗洗得很干凈等，但是他們對產(chǎn)生這些現(xiàn)象背后所涵蓋的化學(xué)內(nèi)容和知識卻知之甚少，他們的認(rèn)知僅限于對這些事物表象的了解。同時，越來越發(fā)達的商品社會不但用商業(yè)秘密掩蓋了簡單的化學(xué)內(nèi)容，而且也使學(xué)生對背后化學(xué)知識的探索越來越不感興趣，求知欲越來越低[6]。化學(xué)知識本身就是從生活實踐中得來，因此從兒童熟悉的生活經(jīng)驗、身邊生動有趣的問題情境入手，對兒童進行生活化的化學(xué)啟蒙教學(xué)，不僅能激發(fā)兒童學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣、求知欲，還能增強他們關(guān)注生活中各種化學(xué)問題的意識，構(gòu)建起學(xué)習(xí)化學(xué)的初步經(jīng)驗系統(tǒng)，并通過實驗活動學(xué)習(xí)觀察、實驗、分析、歸納、應(yīng)用，體會到化學(xué)這門學(xué)科對社會和生活的影響，逐漸培養(yǎng)熱愛生活、熱愛化學(xué)的意識[7]。筆者結(jié)合7～11歲兒童的心理和認(rèn)知特點，以兒童常見的生活中的化學(xué)現(xiàn)象入手，設(shè)計生活化實驗案例，從展示生活問題現(xiàn)象到演示實驗解決問題，幫助他們逐步構(gòu)建知識最后推廣應(yīng)用解決實際生活問題，以生活化實驗的形式啟蒙兒童的化學(xué)教育。

2化學(xué)啟蒙教學(xué)的出發(fā)點與教學(xué)特征

皮亞杰按照認(rèn)知結(jié)構(gòu)的特征把兒童整個認(rèn)知發(fā)展劃分為四個依次出現(xiàn)的階段，主要是： 感知運動階段（0～2歲）、前運算階段（2～7歲）、具體運算階段（7～11歲）和形式運算階段（11～15歲），它們彼此銜接，依次發(fā)生，不能超越，也不能逆轉(zhuǎn)。而小學(xué)生基本處于具體運算階段（7～11歲），這一階段的兒童面對問題情境時，能按照邏輯法則推理，但是這種能力只限于對當(dāng)前的具體情境或熟悉的經(jīng)驗。該階段出現(xiàn)的標(biāo)志是“守恒”概念的形成即指兒童認(rèn)識到一個事物的知覺特征無論如何變化，它的量始終保持不變，并且這時學(xué)生的思維已經(jīng)具有可逆性、多維性和動態(tài)性。能從別人的觀點去看問題，意識到別人與自己不同的觀點和解答，能夠接受別人的意見，修正自己的看法，但是此階段兒童對問題的思考離不開具體事物和經(jīng)驗[8]。并且依據(jù)維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論即兒童現(xiàn)有的水平，和在他人尤其是成人指導(dǎo)的情況下可以達到較高的解決問題的水平之間的差異[9]，在進行化學(xué)啟蒙教育時就要依據(jù)兒童的認(rèn)知發(fā)展特點和從他們的最近發(fā)展區(qū)出發(fā)來挑選化學(xué)現(xiàn)象和問題，進行化學(xué)實驗設(shè)計，解決問題，使教學(xué)走在發(fā)展的前面。基于此，筆者分析了生活化實驗啟蒙教學(xué)的兩大特征。

2.1實驗教學(xué)內(nèi)容取材生活化

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗是科學(xué)的生命線，是化學(xué)教學(xué)中聯(lián)系社會生活與所學(xué)知識的特殊橋梁，所以實驗無疑就成為化學(xué)啟蒙教學(xué)中的重要手段。由于實驗的操作主體是兒童，那么實驗取材也成為關(guān)鍵的一筆，化學(xué)藥品及實驗儀器的選取應(yīng)盡量從兒童熟知的日常生活用品入手，應(yīng)避免使用具有腐蝕性、刺激性、毒性大的對兒童身體有危害的藥品，以及操作一些具有高溫反應(yīng)和劇烈反應(yīng)的實驗[10]。實驗內(nèi)容取材的生活化不但能夠引起兒童的共鳴，激發(fā)兒童參與到教學(xué)中來，還能揭示他們生活中常見問題和現(xiàn)象背后的本質(zhì)原因，解決他們的困惑，培養(yǎng)他們善于尋找與生活緊密相關(guān)的化學(xué)問題以及用知識解決問題的能力。

2.2生活化實驗要從已知體驗出發(fā)

設(shè)計用生活化實驗開啟兒童化學(xué)啟蒙教育，就要求實驗的原型必須是生活中兒童經(jīng)常經(jīng)歷或親身體驗過的事件。根據(jù)7～11歲兒童認(rèn)知發(fā)展的特點，兒童主要通過“直觀”而不是通過“原理”來學(xué)習(xí)，他們在獲得知識時，需要實際經(jīng)驗或借助具體形象的支持[11]，所以選取他們親身經(jīng)歷的事件和現(xiàn)象，重新用實驗的形式呈現(xiàn)，揭示背后的本質(zhì)原因。

3生活化實驗設(shè)計思路和依據(jù)

在生活化實驗教學(xué)時，要從兒童熟悉的生活經(jīng)驗中選擇兒童身邊的、生動有趣的情境素材，創(chuàng)設(shè)鮮明的問題情境，以激發(fā)兒童的探究興趣和動機[12]。讓兒童認(rèn)識有趣和簡單的化學(xué)現(xiàn)象，掌握基本的化學(xué)知識，提高安全意識和生活質(zhì)量。以下幾則實驗的設(shè)計，均取自兒童生活中經(jīng)常接觸的化學(xué)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象有趣、生動，其原理簡單，應(yīng)用廣泛，對兒童來說有直觀的視覺體驗。如蘋果在空氣中被氧化為灰褐色的現(xiàn)象。對于兒童來說，因為認(rèn)知發(fā)展的特點即該階段兒童主要靠直觀來學(xué)習(xí)決定了在進行化學(xué)啟蒙教學(xué)時，必須借助實際的物體，在生活中挑選實際現(xiàn)象和問題時不能超出他們的認(rèn)知，然后用實驗的形式呈現(xiàn)給兒童，讓他們感受化學(xué)的奇妙，并揭示其中的原理，用所學(xué)原理解決生活中類似的實際問題，從而達到學(xué)以致用的目的，形成化學(xué)價值觀。本文對生活化的化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計的流程為，首先向兒童展示生活中常見現(xiàn)象，引起他們的共鳴，然后以實驗為載體，重現(xiàn)于兒童面前，揭示其中的原理，引導(dǎo)兒童進行思維擴展、原理推廣、學(xué)以致用。

4生活化實驗的案例教學(xué)示例

4.1蘋果變臉

[實驗器材]削皮氧化后的一小塊蘋果、完整未削皮的蘋果、小刀、食鹽、水、燒杯

[生活原型]生活中，經(jīng)常可以看到，削皮后的蘋果，在空氣中放置后，蘋果表面會變?yōu)榛液稚?/p>

[實驗教學(xué)設(shè)計與原理揭示]將完整的蘋果削皮并切下一半，然后將氧化變色后的蘋果以及新鮮剛削皮的蘋果向?qū)W生呈現(xiàn)，讓學(xué)生觀察對比，隨后在燒杯中配制食鹽水，將新鮮的蘋果再進行平分，一半放置在空氣中裸露，一半放置在裝有食鹽水的燒杯中——引導(dǎo)學(xué)生觀看裸露在空氣中的蘋果表面慢慢出現(xiàn)灰褐色的物質(zhì)，而在食鹽水中的蘋果無明顯變化，保持原來的顏色——簡單解釋原理： 當(dāng)蘋果削皮后，植物細(xì)胞中的酚類物質(zhì)在酚酶的作用下，會與空氣中的氧氣化合，產(chǎn)生大量的醌類物質(zhì)，醌類物質(zhì)能使植物細(xì)胞迅速地變成褐色。而放置在食鹽水中的蘋果因為隔絕了大部分的氧氣，延緩蘋果被氧化的速度，蘋果就不會變成褐色，保鮮時間更長。而且淡鹽水可以殺菌，一定程度延長了蘋果內(nèi)維生素的活性，保障了蘋果的新鮮。

[原理擴展應(yīng)用]土豆、蘋果等蔬菜與水果的臨時保鮮。

4.2檸檬除臟

[實驗器材]生銹的鐵釘、檸檬、小刀、紙巾

[生活原型]我們經(jīng)常可以看到自行車騎行久后，因為沾附了一些東西，特別是在被雨水淋過以后，自行車車鏈等金屬部分會生銹。

[實驗教學(xué)設(shè)計與原理揭示]用小刀切取幾片檸檬片，并用切取的檸檬片摩擦生銹的鐵釘，最后用紙巾將鐵釘表面擦拭干凈——引導(dǎo)學(xué)生觀看鐵釘表面的銹蝕被除去，鐵釘變光亮的實驗現(xiàn)象——簡單解釋原理： 由于檸檬中含有檸檬酸，檸檬酸顯酸性，鐵銹主要為鐵的氧化物，會與檸檬酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此鐵銹就能夠被除去。

[原理擴展應(yīng)用]自行車保養(yǎng)、金屬防腐。

4.3漫天星光

[實驗器材]4個檸檬、導(dǎo)線若干、鋅片和銅片、小燈泡

[生活原型]生活中，經(jīng)常會用到電燈照明，又或者在圣誕節(jié)的時候會看到，圣誕樹上被掛了一些五顏六色的小燈泡，這些小燈泡亮起來的時候，非常漂亮。

[實驗教學(xué)設(shè)計與原理揭示]用導(dǎo)線將銅片、鋅片、小燈泡（發(fā)光二極管）按規(guī)則依次連接起來，并將銅片和鋅片插入檸檬中——引導(dǎo)學(xué)生觀看燈泡變亮的實驗現(xiàn)象——簡單解釋原理： 由于鋅片的活動性較強，易失去電子，因此作為負(fù)極，相對而言，銅片的活動性較弱，不易失去電子，因此作為正極。銅片和鋅片通過電解質(zhì)（即水果中富含的果酸）和導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路，燈泡就變亮了。

[原理擴展應(yīng)用]自制光源。

4.4頭發(fā)毀容

[實驗器材]打火機、頭發(fā)絲

[生活原型]在停電的時候，一般會點燃蠟燭來照明，所以有時候頭發(fā)會在不經(jīng)意間被燭火燒著，這時會發(fā)現(xiàn)頭發(fā)被燒的部分變得非常粗糙，而且還會聞到一股難聞的氣味，類似燒焦羽毛的氣味。

[實驗教學(xué)設(shè)計與原理揭示]將頭發(fā)用打火機點燃，然后引導(dǎo)學(xué)生聞被燒焦頭發(fā)的氣味（注意聞氣味的時候要注意安全）——簡單解釋原理： 由于頭發(fā)中含有蛋白質(zhì)，頭發(fā)燒焦時相當(dāng)于蛋白質(zhì)在燃燒，所以會聞到一股難聞的氣味。

[原理擴展應(yīng)用]購買羊毛制品時，用點燃一小塊材質(zhì)的方法鑒別真假。

5結(jié)語

科學(xué)啟蒙教育在兒童階段中占有非常重要的作用，教師應(yīng)該從兒童的認(rèn)知特點出發(fā)，將學(xué)生熟知的生活現(xiàn)象引入啟蒙教育中[13]，引導(dǎo)兒童從生活走向化學(xué)，從化學(xué)走向社會的轉(zhuǎn)變。在兒童化學(xué)啟蒙教育中，要求實驗的選取要從學(xué)生已有的認(rèn)知出發(fā)，從學(xué)生生活中常見化學(xué)現(xiàn)象入手，引起學(xué)生共鳴，從而使學(xué)生高度參與。在兒童化學(xué)學(xué)習(xí)啟蒙階段，對于學(xué)科知識及技能方面的要求稍微低一些，最主要的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，善于發(fā)現(xiàn)生活中有趣的現(xiàn)象，樂于解決和解釋生活中一些基本的化學(xué)問題，從而幫助學(xué)生感受化學(xué)的實用性，感受到化學(xué)就在我們身邊。同時，在化學(xué)啟蒙教育的過程中應(yīng)適當(dāng)向?qū)W生滲透一些基本的化學(xué)觀，如變化觀、實驗觀、能量觀等，讓學(xué)生不僅僅關(guān)注于事實性知識，也重視化學(xué)觀念的形成。因為這些觀念正是學(xué)生日后分析、解釋和解決實際生活問題的出發(fā)點，也是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的最終目的[14][15]。

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