初中化學實驗教學深度學習策略

如何促進實驗教學的深度學習，是化學教師亟待的教學思考。而深度學習是一種基于理解的學習，強調學生批判性地學習新知識、新技能，學習科學方法，把它們納入自己的認知結構中，將已有的知識、技能方法遷移到新的情境中，從而解決實際問題。深度學習致力于發(fā)展學生學習能力，讓學生積極參與學習過程，不斷探索新知識的奧秘，深入剖析知識的內在本質，提升化學學科核心素養(yǎng)。筆者通過人教版初中化學實驗教學的案例實踐，提出“五化”“五求”：初中化學實驗教學深度學習的策略：實驗情境脈絡化，力求深度探究的沉浸與連貫體驗；實驗裝置評價化，務求深度探究的綠色與安全實施；創(chuàng)新實驗數(shù)字化，追求深度探究的精準與科學水平；實驗拓展自主化，謀求深度探究的應用與完善發(fā)展；實驗反思常態(tài)化，尋求深度探究的高度與廣度提升。一、實驗情境脈絡化，力求深度學習的沉浸與連貫在化學實驗教學中，實驗情境的創(chuàng)設至關重要?？稍O計富有啟發(fā)性的問題導向的實驗情境，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，使他們積極參與到實驗探究中，能夠更直觀感受化學的魅力，從而幫助學生更深入理解化學知識和原理，提升學生的科學素養(yǎng)。經過筆者的親身實踐發(fā)現(xiàn)，將實驗情境進行脈絡化處理，并生動呈現(xiàn)給學生，并引導他們融入其中，使他們沉浸在實驗情境中。借助情境貫穿整個探究過程，有效推動學生的深度學習，充分發(fā)揮個人學習的主觀能動性。例如，在探究金屬性質中，筆者創(chuàng)設一個故事場景，首飾專賣店柜臺上有兩件外觀一模一樣的黃金項鏈和黃銅（銅鋅合金）項鏈，并標上廣告語：“若以假當真，買一賠十?！睘榱朔乐棺约菏茯_，你能想出鑒別黃金和黃銅的方法有哪些？問題一：你能想出幾種物理方法鑒別首飾真假的方案？（方法①：測密度，并比較大小。方法②：互相刻畫，比較硬度。）問題二：化學方法鑒別首飾真假的方案又有幾種？（方法①：高溫灼燒，假黃金由于含有銅，在火烤下會被氧化成黑色的氧化銅。方法②：放入稀酸里面，有氣泡冒出的是假的，假貨摻有鋅，會與酸反應。方法③：放入硫酸銅溶液或硝酸銀溶液里面，因為假貨摻有鋅和銅，會與硫酸銅溶液或硝酸銀溶液反應，置換出銅或銀。）問題三：家庭廚房中可以用化學方法鑒別首飾真假嗎？若能鑒別，如何設計方案？（通過鑒別首飾真假的實驗情境，以此展開探究脈絡“物理方法鑒別—化學方法鑒別—家庭廚房中用化學方法鑒別—設計鑒別方案”。）二、實驗裝置評價化，務求深度學習的綠色與安全化學實驗裝置在實驗中發(fā)揮著至關重要的作用。實驗裝置的設計既要符合科學原理和實驗需求，又要保證安全，確保使用過程中不會對實驗人員和環(huán)境造成危害。為了提升實驗裝置的效能，嚴格把控安全風險，著力推進實驗裝置的全面評價化，務求在實驗裝置的每一個環(huán)節(jié)都做到精益求精，從而提高實驗探究的精準性。三、創(chuàng)新實驗數(shù)字化，追求深度學習的精準與科學數(shù)字化實驗打破了很多傳統(tǒng)實驗的定性模式，轉為定量模式，通過高精度傳感器、自動化控制等手段，實現(xiàn)實驗過程的精確控制和數(shù)據(jù)的準確采集。學生對采集的數(shù)據(jù)進行分析、深入理解實驗現(xiàn)象的本質、深度歸納，主動建構知識。如果在化學教學中，將一些實驗設計成數(shù)字化創(chuàng)新實驗，不但使實驗更具有科學性，而且促進學生對實驗的深度分析。例如，教材中酸和堿的中和反應實驗，使用酚酞溶液來判斷酸與堿發(fā)生了反應，但是不少學生認為溶液由紅色裉為無色，pH等于7，氫氧化鈉溶液和稀鹽酸已經反應完。為了揭開學生的迷惑，筆者設計數(shù)字化實驗，采用Arduino和pH傳感器，通過pH的采集系統(tǒng)，在電腦的上位機中輸出pH等于7的曲線，和實時的pH曲線。學生比較曲線的變化，就能夠得出溶液中pH的變化情況。通過比較常規(guī)實驗和數(shù)字化實驗，創(chuàng)新實驗數(shù)字化能精確呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，經過深度探究和歸納，得出科學的實驗結論：利用指示劑變色只能判斷酸和堿發(fā)生了反應，而不能判斷酸和堿已經反應完?；诰_的數(shù)據(jù)和曲線，大大提高實驗結論的科學性，促進學生對知識的深度理解。四、實驗拓展自主化，謀求深度學習的應用與完善在化學教學中，適當實施拓展實驗，是引導學生深度學習的重要手段。不僅讓學生深入思考，更能提升他們的實踐能力和創(chuàng)新思維。筆者選擇與日常生活緊密相關的實驗主題，引導學生自主設計可行實驗方案，注重實驗數(shù)據(jù)的處理和分析，幫助學生更好地掌握化學知識、完善認知、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并解釋生活中的化學。例如，當學習完溶液酸堿性的檢驗后，筆者讓學生閱讀教材P64內容——洗發(fā)劑和護發(fā)劑的酸堿性。據(jù)測定結果，發(fā)現(xiàn)各類洗發(fā)液的pH差別較大，約在7-9之間，護發(fā)素的pH均略小于7。請同學們聯(lián)想一下洗發(fā)、護發(fā)的程序，設計實驗探究溶液的酸堿度對頭發(fā)的影響。學生經過深入探究后得出結論：溶液的堿性越強，對頭發(fā)的影響越大。他們深刻認識到，洗發(fā)過程中先使用洗發(fā)液，再涂抹護發(fā)素，是基于洗發(fā)液與護發(fā)素之間的中和反應原理，從而調整頭發(fā)的酸堿度至中性或弱酸性狀態(tài)，這樣有利于頭發(fā)的健康與生長。五、實驗反思常態(tài)化，尋求深度學習的高度與廣度反思過程不僅是一個不斷探索和發(fā)現(xiàn)的過程，也是教學評價的一種方式。為避免實驗結束就大功告成，教師必須引導學生進行實驗反思，反思設計原理、實驗操作的優(yōu)缺點；反思實驗中的經驗教訓，提出切實可行的改進建議；反思實驗結果，比較預期與實際的差異。分享各自的反思，促進思想的碰撞與交融，進一步拓展思維，尋求深度探究的高度與思考，提升化學學習的深度和廣度。例如，在粗鹽中難溶性雜質的去除的探究中，學生感言有的小組得出的精鹽產率大于理論值，有的小組得出的精鹽產率