項目化學(xué)習(xí)下的高中化學(xué)實驗教學(xué)

化學(xué)是自然科學(xué)的分支，與其他科學(xué)分支一樣，以實驗為主要研究方式，研究的過程可以概括為“發(fā)現(xiàn)一猜想一實驗—證實/證偽一總結(jié)/推翻”。所有被認(rèn)可的概念、公式和理論都經(jīng)過了實驗的驗證或復(fù)現(xiàn)，許多已發(fā)現(xiàn)或還未發(fā)現(xiàn)的知識也都存在于各種各樣的實驗中，誕生于實驗或經(jīng)實驗證實的化學(xué)知識也同其他科學(xué)知識一樣，有著一定的抽象性，彼此之間存在著一定的邏輯關(guān)聯(lián)，而這種抽象可以借著實驗轉(zhuǎn)化為具象，其中的邏輯關(guān)聯(lián)也可以在實踐中得到清晰的呈現(xiàn)，所以實驗教學(xué)在高中化學(xué)的教學(xué)體系中有著重要地位。本文主要圍繞項目化學(xué)習(xí)下的高中化學(xué)實驗教學(xué)展開，先簡單介紹了實驗教學(xué)的重要性、開展現(xiàn)狀以及與項目化學(xué)習(xí)的適配性，再深入探究了項自化學(xué)習(xí)下高中化學(xué)實驗教學(xué)的開展路徑。

一、高中化學(xué)開展實驗教學(xué)的重要性與現(xiàn)狀

（一）高中化學(xué)開展實驗教學(xué)的重要性

1.對實驗現(xiàn)象的觀察能激發(fā)學(xué)生興趣

抽象性是化學(xué)研究對象和理論體系的一種特性，實驗中的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在原子、分子維度的微觀層面，肉眼無法直接觀測到變化的過程，但構(gòu)成物質(zhì)的原子和分子發(fā)生變化以后，物質(zhì)的外部形態(tài)也會發(fā)生變化，可能是顏色，也可能是形狀和狀態(tài)。很多時候，這種構(gòu)成變化所導(dǎo)致的形態(tài)變化都是艷麗或神奇的，而這種艷麗與神奇對學(xué)生來說有著極強的吸引力，所以學(xué)生在觀察實驗現(xiàn)象的過程中很容易對化學(xué)產(chǎn)生好奇，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2.實驗中的動手操作能推進(jìn)知識遷移

理論是從實踐中誕生的，或者說理論就是對實踐的概括和總結(jié)，學(xué)習(xí)理論是為了更好地進(jìn)行實踐，對理論的掌握能夠為實踐的順利開展提供保障，實踐中對理論的驗證或應(yīng)用也能推進(jìn)理論的內(nèi)化與遷移。而在高中化學(xué)課堂上的實驗教學(xué)中，實驗是需要學(xué)生親自動手操作的實踐，學(xué)生主導(dǎo)著實驗的走向和進(jìn)程，所以在帶入理論知識開展和解構(gòu)實驗的過程中，學(xué)生也就能隨著實驗進(jìn)程的向前，依托動手操作的所有實驗步驟來完成知識的遷移。

3.對實驗結(jié)果的分析能深化學(xué)生認(rèn)知

一個完整的實驗可以被大致劃分為三個階段，第一個階段是猜想和設(shè)計，第二個階段是架構(gòu)和操作，第三個階段是分析和總結(jié)。實驗中所有能觀察到的現(xiàn)象都是需要分析和總結(jié)的內(nèi)容，實驗過程和結(jié)果也一樣，在提出猜想并從猜想出發(fā)完成實驗后，參與實驗的人需要從過程和結(jié)果中提煉出能回答核心探究問題的答案，而提煉答案的過程就是認(rèn)知深化的過程。所以，高中化學(xué)開展實驗教學(xué)的重要性也體現(xiàn)在對實驗結(jié)果的分析能深化學(xué)生的認(rèn)知上。

（二）高中化學(xué)開展實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

1.教師的存在感太強，學(xué)生過于依賴教師

教師是“教”的主體，也是學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和引導(dǎo)者，能夠引導(dǎo)學(xué)生對理論進(jìn)行深入探究，也能引導(dǎo)學(xué)生對實驗進(jìn)行有效開展。就高中化學(xué)課堂上的實驗教學(xué)而言，相較于學(xué)生來說，教師更高的知識水平和更多的經(jīng)驗賦予了他們更大的優(yōu)勢，在教師的指導(dǎo)和把關(guān)下，學(xué)生實驗成功的概率會大幅度提升。但是，在課堂上實際的實驗教學(xué)活動中，很多教師對學(xué)生實驗過程的指導(dǎo)都沒有把握好“度”，而教師在實驗中的存在感過強會導(dǎo)致學(xué)生對教師產(chǎn)生過度依賴。

2.驗證性的實驗太多，學(xué)生創(chuàng)新空間不足

化學(xué)實驗有很多種類型，不同類型的實驗有著不同的目的，實驗的步驟、方式和裝置也會發(fā)生變化，這些變化會改變實驗的操作難度，也會改變實驗現(xiàn)象的呈現(xiàn)形式。高中化學(xué)課程中需要學(xué)生操作的實驗大都不會太難，但實驗難度的降低很可能伴隨著實驗趣味性的下降，或者創(chuàng)新空間的縮小。綜合高中化學(xué)課堂上常見的實驗類型來看，傳統(tǒng)的驗證性實驗占比過半是一種十分普遍的現(xiàn)象，而可操作、可創(chuàng)新空間的縮小會降低學(xué)生的興趣。

3.學(xué)生實驗?zāi)芰η啡保瑢嶒灥耐瓿啥绕突瘜W(xué)課上的實驗教學(xué)大致有兩種形式，一是圍繞教師操作的演示實驗來進(jìn)行的教學(xué)，二是圍繞學(xué)生操作的動手實驗來進(jìn)行的教學(xué)，前者重在佐證和觀察，后者重在記錄與感知。在學(xué)生已經(jīng)建立了化學(xué)基本認(rèn)知，并熟悉了實驗操作基本要求的高中階段，課堂實驗教學(xué)通常以學(xué)生親自操作為主。因此，由于動手能力差或思維能力不強導(dǎo)致的實驗技能不足就成為一個顯著的問題。實驗?zāi)芰Φ那啡睍苯佑绊憣嶒炌瓿啥取?/p>

二、項自化學(xué)習(xí)與高中化學(xué)實驗教學(xué)的適配性

（一）一個完整的實驗就可以是一個項目主體

實驗教學(xué)大都會以某個完整的實驗為主題，而在一個完整的實驗內(nèi)部，理論知識與實踐操作之間必然存在著極為密切的聯(lián)系，以實驗為載體的教學(xué)也需要經(jīng)歷從質(zhì)疑、提問到設(shè)計、實踐，再到分析、總結(jié)的全過程，這種對實驗過程的全覆蓋能夠大幅提升教學(xué)的整體性和完整性。而項目化學(xué)習(xí)也是一種以完整項目為載體的教學(xué)活動，項目化學(xué)習(xí)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用主要是從對實驗的項目化處理開始，所以兩者的適配性首先就體現(xiàn)在一個完整的實驗可以被轉(zhuǎn)化為一個項目的主體上。

（二）項目化學(xué)習(xí)與實驗同樣強調(diào)學(xué)生主體

在“以學(xué)生為中心”的基本原則下開展教學(xué)活動是新時代教育的大趨勢，而以學(xué)生為中心的體現(xiàn)包括參考學(xué)生的認(rèn)知與能力來設(shè)計教學(xué)目標(biāo)，為學(xué)生提供更多自主探究和實踐的機會，以及學(xué)生從被動學(xué)習(xí)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)狀態(tài)。也就是說，教師要更多地突出學(xué)生的主體地位和主體作用，而項目化學(xué)習(xí)與實驗教學(xué)的一個共性就是對學(xué)生主體的強調(diào)，項目化學(xué)習(xí)是學(xué)生小組主導(dǎo)的項自探究式學(xué)習(xí)活動，實驗教學(xué)需要學(xué)生的動手操作來推動，這種對學(xué)生主體的強調(diào)正體現(xiàn)著兩者的適配性。

三、項目化學(xué)習(xí)下高中化學(xué)實驗教學(xué)的開展路徑

項目化學(xué)習(xí)是以項目為載體，以學(xué)生為主體，由學(xué)生小組主導(dǎo)開展的一種學(xué)習(xí)活動，突出了學(xué)生的主體地位，為學(xué)生的主觀能動預(yù)留了發(fā)揮空間，也為學(xué)生的知識學(xué)習(xí)、認(rèn)知建構(gòu)和思維發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，對項目化學(xué)習(xí)活動的有效開展能夠在降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度的同時，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性。而在結(jié)合實驗教學(xué)開展項目化學(xué)習(xí)時，教師要為達(dá)成促進(jìn)學(xué)生個性成長和全面發(fā)展的目標(biāo)，立足整體但又著眼過程的、循序漸進(jìn)地完成對項目化學(xué)習(xí)活動的設(shè)計與實踐。其中，教師需要在前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)完成的是對項目主題的定位和項目小組的組建，需要在中期實踐環(huán)節(jié)完成的是引導(dǎo)實驗推進(jìn)和驅(qū)動學(xué)生思考，需要在后期總結(jié)環(huán)節(jié)完成的是以成果為依據(jù)的項目評估。

（一）前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

1.以實驗主題為參考，確定項目主題

確定項目主題是開展項目化學(xué)習(xí)的第一步，確定了主題后才能確定方向和目標(biāo)。而在以實驗為主體的項目化學(xué)習(xí)活動中，實驗的主題可以說是項目化學(xué)習(xí)的主題，所以教師在前期準(zhǔn)備階段，要以實驗主題為參考來確定項目主題。

以人教版高中化學(xué)必修一第二章的實驗活動1“配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液”為例，這是一個定量實驗，高中化學(xué)共涉及四個定量實驗，該實驗就是其中之一，目的是教會學(xué)生使用容量瓶配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液，以及深化學(xué)生對“物質(zhì)的量濃度”這一概念的認(rèn)識。在這一實驗中，學(xué)生要練習(xí)使用的實驗用具包括燒杯、容量瓶、膠頭滴管、量筒、玻璃棒、藥匙、濾紙和天平，可用于配制溶液的實驗材料則主要是NaC1溶液和蒸餾水。那么，結(jié)合這一實驗主題，教師可以將項目主題確定為“探究配置一定物質(zhì)的量濃度的溶液的方法”。

2.以真實學(xué)情為依據(jù)，組建項目小組

學(xué)生小組是項目化學(xué)習(xí)的實踐主體，學(xué)生需要以小組為單位，在與其他組員的分工合作中完成探究和實踐。也就是說，教師需要在項目化的實驗教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生小組完成對實驗的操作和分析，因而必須以真實學(xué)情為依據(jù)來組建項目小組。

以人教版高中化學(xué)必修一第四章的實驗活動3“同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變”為例，這一實驗的開展需要達(dá)成的目的有兩個：一是“加深學(xué)生對同周期、同主族元素性質(zhì)遞變規(guī)律的理解與認(rèn)識”，二是“讓學(xué)生體會元素周期表和元素周期律之于元素化合物知識學(xué)習(xí)的作用和重要性”。需要用到的實驗材料較多，包括但不限于鎂條、溴水、NaBr溶液、氨水等，步驟雖然不多，要觀察和分析的內(nèi)容卻不少。因此，在開展以“探究同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變”為主題的項目化學(xué)習(xí)之前，教師要以真實學(xué)情為參考，組建互補的項目小組。

（二）中期實踐環(huán)節(jié)

1.在項目框架下引導(dǎo)實驗持續(xù)推進(jìn)

實驗教學(xué)的開展價值主要體現(xiàn)在實驗過程中，指導(dǎo)學(xué)生順利完成實驗只是教師應(yīng)完成的最基本的任務(wù)，在完成實驗的過程中教給學(xué)生知識和技能，同時培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)和能力才是更核心的任務(wù)，所以過程的重要性遠(yuǎn)大于結(jié)果。正因如此，在項自化學(xué)習(xí)模式下的高中化學(xué)實驗教學(xué)中，教師要在項目框架下引導(dǎo)實驗持續(xù)推進(jìn)。

以人教版高中化學(xué)必修二第五章的實驗活動4“用化學(xué)沉淀法去除粗鹽中的雜質(zhì)離子”為例，這是一個化學(xué)分離和提純實驗，對粗鹽進(jìn)行提純是進(jìn)行實驗的主要目的。圍繞該實驗展開的教學(xué)還需要達(dá)成“教會學(xué)生如何使用化學(xué)沉淀法來進(jìn)行分離和提純”“教會學(xué)生如何用化學(xué)沉淀法去除粗鹽中的鈣離子、鎂離子和硫酸根離子等雜質(zhì)”“幫助學(xué)生熟悉溶解、過濾、蒸發(fā)等實驗操作”的目的。因而在項目框架下開展實驗教學(xué)時，教師要關(guān)注學(xué)生操作實驗的所有步驟，并在其中一些相對關(guān)鍵的步驟上給予必要指導(dǎo)，包括“在粗鹽水中滴加過量氯化鋇溶液，以生成硫酸鋇沉淀的過程”“在生成了硫酸鋇沉淀的燒杯中繼續(xù)滴加氯化鋇溶液，使硫酸根離子沉淀完全的過程”“向粗鹽水中滴加過量氫氧化鈉溶液，以生成氫氧化鎂沉淀的過程”以及“繼續(xù)滴加過量的飽和碳酸鈉溶液，以使碳酸根離子沉淀完全的過程”。對關(guān)鍵步驟的指導(dǎo)能夠保障實驗持續(xù)推進(jìn)，提升實驗的成功率，從而為學(xué)生基于實驗的項目探究預(yù)留更多思考的空間。

2.用問題或任務(wù)驅(qū)動學(xué)生解析思考

開展實驗教學(xué)的目的有兩個：一是借助實驗來完善學(xué)生對化學(xué)的認(rèn)知，并深化學(xué)生對化學(xué)知識的理解，二是教會學(xué)生如何操作實驗，以及如何利用實驗來探究化學(xué)知識和解答化學(xué)問題。要想同時達(dá)到這兩個目的，就要發(fā)散學(xué)生的思維。因此，在項自化學(xué)習(xí)模式下的高中化學(xué)實驗教學(xué)中，教師要用問題或任務(wù)來驅(qū)動學(xué)生解析思考。

以人教版高中化學(xué)必修二第六章的實驗活動7“化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素”為例，這是一個探究性實驗，探究的是影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有哪些。在圍繞這一實驗開展教學(xué)的過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生通過控制變量的方式來認(rèn)識濃度、溫度和催化劑的化學(xué)反應(yīng)速率的影響，并借助實驗中化學(xué)反應(yīng)速率的變化來激發(fā)學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)速率調(diào)控的思考。因此，在以“探究化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素”為主題的項目式學(xué)習(xí)活動中，教師可以在學(xué)生得出初步的結(jié)果以后，用問題來驅(qū)動他們分析實驗現(xiàn)象，如“為什么濃度、溫度和催化劑能影響化學(xué)反應(yīng)速率”“濃度、溫度和催化劑是怎樣影響化學(xué)反應(yīng)速率的”“對化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控有什么意義或是否必要”，問題要與實驗直接相關(guān)，并涉及實驗不會直接反映的內(nèi)容。在無法直接用實驗現(xiàn)象來回答問題時，學(xué)生對實驗的解析與思考就會更加深入，而這種深入思考就是對學(xué)生思維的一種鍛煉，能夠助推學(xué)生思維的建構(gòu)和思維能力的提升。

（三）后期總結(jié)環(huán)節(jié)- 從成果展示開始推進(jìn)項目評估

與其他同樣具有系統(tǒng)性特征，并同樣強調(diào)學(xué)生主體性和教學(xué)實踐性的教學(xué)模式相比，項目化學(xué)習(xí)的一大特征就在于項目成果和對項目成果的展示。在對項目的探進(jìn)人總結(jié)階段后，各學(xué)生小組需要將本小組探究的過程、得出的結(jié)果以及獲得的收獲整合起來，整理出一份成果，并選派代表進(jìn)行分享。所以，在項目化學(xué)習(xí)下開展實驗教學(xué)時，高中化學(xué)教師需要從成果展示開始推進(jìn)項目評估。結(jié)合實驗和實驗教學(xué)的特性來看，學(xué)生需要分享的是一份實驗報告，而教師評估各小組項目完成質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)包括“實驗是否順利完成”“是否在實驗中驗證了猜想”，以及“是否能夠從實驗中提煉核心問題的答案”。

四、結(jié)語

綜上所述，高中化學(xué)實驗教學(xué)的開展有著三重意義：第一重意義是對學(xué)生化學(xué)興趣的激發(fā)，第二重意義是對學(xué)生知識遷移的引導(dǎo)，第三重意義是對學(xué)生化學(xué)認(rèn)知的深化。但高中化學(xué)課堂上實驗教學(xué)的實踐卻很難在這三個方面達(dá)成更理想的效果，主要原因是學(xué)生在實驗中對教師的依賴太強、教師對不同類型實驗的規(guī)劃難以達(dá)到平衡，以及學(xué)生本身的實驗探究能力和動手操作能力較差。所以在與實驗教學(xué)有著一定適配度的項目化學(xué)習(xí)被引人課堂后，高中化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合實驗教學(xué)的需要來開展項目化學(xué)習(xí)，并借助項目探究來促進(jìn)學(xué)生知識、認(rèn)知、思維與能力的全方位發(fā)展。在這一過程中，教師要做好主題定位、學(xué)生分組、實驗指導(dǎo)、思考引導(dǎo)以及立足過程與發(fā)展的評估。

（宋行軍）