教學(xué)研究-化學(xué)實驗教學(xué)與德育結(jié)合

1、化學(xué)實驗教學(xué)與德育結(jié)合一、化學(xué)實驗教學(xué)概述化學(xué)科學(xué)是一門具有實用性和創(chuàng)造性的科學(xué)，它之所以在人類生存與發(fā)展過程中具有不可替代的作用，原因之一就在于它的創(chuàng)造性。利用化學(xué)科學(xué)，人們能夠創(chuàng)造新物質(zhì)，而創(chuàng)造新物質(zhì)需要進行實驗探究。正如美籍華裔實驗物理學(xué)家、諾貝爾物理學(xué)獎獲得者丁肇中所說，“所有的自然科學(xué)都是實驗科學(xué)”。自然科學(xué)離不開科學(xué)實驗?；瘜W(xué)實驗是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要手段，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。在化學(xué)教學(xué)中，教師可以通過化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)真實可信、生動活潑的教學(xué)情境，幫助學(xué)生掌握知識、技能和科學(xué)方法、啟迪科學(xué)思維，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與正確的價值觀。所以說，化學(xué)學(xué)習(xí)離不開化學(xué)實驗，化學(xué)實驗是發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核

2、心素養(yǎng)的重要工具。早在20世紀(jì)初，美國教育心理學(xué)家杜威就提出教學(xué)法的要素和思維要素是相通的。這些要素是：第一，學(xué)生要有一個真實的經(jīng)驗情境，要有一個對活動本身感興趣的連續(xù)的活動；第二，在這個情境內(nèi)部產(chǎn)生一個真實的問題，作為思維的刺激物；第三，占有知識資料，從事必要的觀察，解決這個問題；第四，必須有條不紊地找到解決問題的辦法；第五，要有機會和條件，通過實踐檢驗所提出的觀念是否正確。我國著名的無機化學(xué)家、化學(xué)教育家戴安邦教授說：“化學(xué)實驗教學(xué)是實施化學(xué)全面教育的一種最有效的形式?！逼胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）進一步強調(diào)化學(xué)實驗教學(xué)的重要性，對實驗教學(xué)提出了更明確的要求，要求在必修課程的學(xué)習(xí)中

3、學(xué)生必做9個實驗和在選擇性必修課程的學(xué)習(xí)中學(xué)生必做9個實驗，并且從化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的實踐層面激勵學(xué)生勇于創(chuàng)新；圍繞學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展對實驗教學(xué)策略做出指導(dǎo)性建議，對關(guān)于實驗探究主題的6類實驗探究活動和相應(yīng)的學(xué)科能力培養(yǎng)提出了具體要求。這充分映射出高中化學(xué)實驗教學(xué)在學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展中的重要作用。為此，教師要深入研究教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合實際情況認真地開展化學(xué)實驗教學(xué)。愛因斯坦曾說：“用專業(yè)知識教育人是不夠的。通過專業(yè)教育，他可以成為一種有用的機器，但不能成為一個和諧發(fā)展的人?！边@段話告訴我們，在化學(xué)教學(xué)中不僅要注重智育，還要注重德育。實踐證明，化學(xué)實驗蘊含著豐富而生

4、動的德育內(nèi)容?；瘜W(xué)實驗教學(xué)不僅能夠幫助學(xué)生掌握化學(xué)核心知識，訓(xùn)練學(xué)生的動手、觀察、記憶、想象、思維等多種能力，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的思想方法，而且能夠培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實、創(chuàng)新進取的科學(xué)精神，一絲不茍的科研態(tài)度，顧全大局、與人合作的整體意識以及愛護環(huán)境、勤儉節(jié)約的良好品德，使學(xué)生在思想道德素質(zhì)、科學(xué)文化素質(zhì)、心理素質(zhì)、勞動素質(zhì)、環(huán)保素質(zhì)和審美情趣等方面得到生動活潑、積極主動的發(fā)展，使學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)得以提升。同時，實驗是認識的源泉，是直觀教學(xué)最有效的手段，只有通過實驗探究才能檢驗所學(xué)的知識是否正確，由此可以增強學(xué)生“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”的思想觀念。因此，在化學(xué)實驗教學(xué)中，教師要仔細分析教材

5、，不僅要注重發(fā)揮化學(xué)實驗的教學(xué)功能，引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究活動學(xué)習(xí)化學(xué)，通過化學(xué)實驗認識物質(zhì)及其變化的本質(zhì)和規(guī)律，了解化學(xué)概念、化學(xué)原理的形成和發(fā)展，而且要深入地挖掘化學(xué)實驗中的德育發(fā)展點，把實驗知識與技能和德育發(fā)展點有機地結(jié)合起來，收到“隨風(fēng)潛入夜，潤物細無聲”的良好的德育效果。二、化學(xué)實驗的德育功能科學(xué)實驗，是指根據(jù)一定目的，運用一定的物質(zhì)手段如儀器、設(shè)備等，通過人工控制創(chuàng)造一定的條件或環(huán)境，觀察、研究自然現(xiàn)象及其發(fā)展變化規(guī)律的社會實踐形式，是獲取經(jīng)驗事實、檢驗科學(xué)假說和理論真理性的重要途徑。科學(xué)實驗不僅包括實驗研究對象及儀器、設(shè)備等，還包括知識基礎(chǔ)、理論假說、數(shù)據(jù)分析、科學(xué)解釋等科學(xué)驗證與

6、探究過程以及實驗者之間的協(xié)商、交流等社會因素；其活動不只是物質(zhì)性的，還是文化性的和社會性的?；瘜W(xué)實驗是科學(xué)實驗中的一種，必定具有科學(xué)實驗的一切特征。在化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)實驗既是學(xué)生發(fā)展“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”與“證據(jù)推理與模型認知”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要載體，也是學(xué)生發(fā)展“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要平臺，對全面提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)有著極其重要的作用?；瘜W(xué)實驗的德育功能主要表現(xiàn)在以下幾方面。1.實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)意大利天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家伽利略說：“科學(xué)的真理不應(yīng)該在古代圣人的蒙著灰塵的書上去找，而應(yīng)該在實驗中和以實驗為基

7、礎(chǔ)的理論中去找?！钡溛锢韺W(xué)家奧斯特說：“我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課，因為歸根到底所有的科學(xué)進展都是從實驗開始的?！被瘜W(xué)實驗和化學(xué)觀察是化學(xué)發(fā)現(xiàn)與化學(xué)創(chuàng)新的起點。例如，1756年俄國化學(xué)家羅蒙諾索夫在密閉的容器里煅燒錫，錫變成了白色的氧化錫，但他發(fā)現(xiàn)容器和容器里的物質(zhì)的總質(zhì)量在煅燒前后并沒有發(fā)生變化，而且反復(fù)實驗得到的都是同樣的結(jié)果。于是，他認為在化學(xué)變化中物質(zhì)的質(zhì)量是守恒的。但是，這一發(fā)現(xiàn)在當(dāng)時并沒有引起科學(xué)界的注意，直到1777年法國的拉瓦錫做了同樣的實驗且得到同樣的結(jié)論后，這一定律才獲得公認。不過，要確切地證明或否定這一結(jié)論，還需要更為精確的實驗結(jié)果，而拉瓦錫時代的工具和技術(shù)（小于

8、0.2%的質(zhì)量變化就覺察不出來）不能滿足嚴(yán)格的要求。為此，不斷有人改進實驗技術(shù)來進一步證實這一定律。1908年，德國化學(xué)家朗道耳特及1912年英國化學(xué)家曼萊做了精確度極高的實驗，所用的容器和反應(yīng)物質(zhì)量為1000 g左右，反應(yīng)前后質(zhì)量之差小于0.0001 g，即誤差小于一千萬分之一，在實驗允許的范圍之內(nèi)。這樣，科學(xué)家一致承認了質(zhì)量守恒定律?；瘜W(xué)實驗是證實或否定化學(xué)發(fā)現(xiàn)或化學(xué)創(chuàng)新的重要工具。例如，自古以來人們一直認為水是組成世間萬物的重要元素。在我國就有金、木、水、火、土的“五行學(xué)說”，古希臘則有水、土、氣、火的“四元素說”。英國物理學(xué)家、化學(xué)家波義耳首先懷疑這種物質(zhì)觀，并于1661年提出“元素”

9、的概念，認為物質(zhì)是由元素組成的，元素是一種實物，不能用化學(xué)方法再分。但是，這種觀點直到100多年后才被接受。1784年英國科學(xué)家卡文迪什通過實驗證明氫氣和氧氣可以化合成水；1800年尼克爾森實現(xiàn)了水的電解實驗，使人們終于認識到水不是一種元素。19021907年，德國化學(xué)家費舍爾對蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了深入的研究，提出了蛋白質(zhì)的肽鍵理論，然后通過實驗合成了18種氨基酸的肽鏈，從而驗證了其蛋白質(zhì)理論的正確性。在化學(xué)教學(xué)中，我們經(jīng)常用實驗來驗證物質(zhì)的性質(zhì)如硫化氫的還原性、純堿水溶液的堿性等，證實物質(zhì)之間的反應(yīng)或轉(zhuǎn)化關(guān)系如甲醛的銀鏡反應(yīng)、葡萄糖與新制氫氧化銅懸濁液生成紅色氧化亞銅的反應(yīng)、含有氮元素的物

10、質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系等。化學(xué)實驗是搜集科學(xué)事實、獲得感性材料的基本方法，同時也是檢驗有關(guān)假說、形成化學(xué)理論的實踐基礎(chǔ)?？v觀化學(xué)科學(xué)的整個發(fā)展歷史，任何一個化學(xué)理論的建立和發(fā)展都離不開化學(xué)實驗的佐證?；瘜W(xué)家們或是直接在對大量實驗現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)、觀察和探索之上，或者是在大膽設(shè)想或演繹的基礎(chǔ)上，提出了關(guān)于有關(guān)理論的預(yù)言，但是不論這樣的理論看起來是多么合理，在得到實驗驗證之前仍然不能成為科學(xué)的定論。因此我們說，化學(xué)理論正確與否必須接受化學(xué)實驗的檢驗。化學(xué)實驗的作用充分證實了“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”這一哲學(xué)觀點。2.實踐必須以科學(xué)的理論為基礎(chǔ)，以科學(xué)的方法為指導(dǎo)進行化學(xué)實驗主要有兩種目的：一是探索和發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)

11、象或新規(guī)律（探究性實驗），二是檢驗已有知識或理論的正確性（驗證性實驗）。不論是探究性實驗還是驗證性實驗，化學(xué)實驗都是一個縝密的研究過程，這一研究過程一般包括以下環(huán)節(jié)。（1）確定研究目的。（2）提出假設(shè)：應(yīng)事先提出自己的預(yù)測或明確需要檢驗的觀點、理論等。（3）設(shè)計方案：化學(xué)實驗是在人為控制下對研究對象進行研究的一個過程，所以要精心設(shè)計實驗方案。（4）做好準(zhǔn)備：選擇實驗環(huán)境，準(zhǔn)備好實驗物品。（5）實施實驗：實驗過程中要根據(jù)研究目的來盡量控制實驗中的各種因素，仔細觀察實驗現(xiàn)象并注意異?，F(xiàn)象的發(fā)生；盡可能得到精確數(shù)據(jù)，認真做好實驗記錄。（6）得出結(jié)論：實驗結(jié)束后，要對實驗中獲得的數(shù)據(jù)做進一步的加工、整

12、理，從中提取化學(xué)事實或總結(jié)某種規(guī)律。例如在關(guān)于鐵的多樣性的教學(xué)中，為引導(dǎo)學(xué)生“探究鐵及其化合物的氧化性或還原性”，教師可設(shè)計實驗方案證明鐵、氯化亞鐵、氯化鐵的氧化性或還原性。提供的試劑有鐵粉、稀硫酸、FeCl2溶液、FeCl3溶液、氯水、KSCN溶液、鋅片、銅片等。設(shè)計的可行性實驗有：鐵與稀硝酸（或氯水）、稀硫酸的反應(yīng)，氯化亞鐵溶液與稀硝酸（或氯水）、鋅（或鐵、銅）的反應(yīng)以及氯化鐵溶液與鋅（或鐵、銅）的反應(yīng)。實驗中要控制好用量，如硝酸與鐵反應(yīng)時試劑用量不同結(jié)果就不同。這其中涉及對氧化或還原、物質(zhì)氧化性或還原性的判斷，對鐵元素的化合價等知識的理解以及對透過現(xiàn)象看本質(zhì)、由特殊到一般的思想方法的運用

13、。由以上分析可以看出，設(shè)計化學(xué)實驗方案和進行具體的化學(xué)實驗，離不開理論的指導(dǎo)和對前人經(jīng)驗的借鑒，離不開科學(xué)思想方法的運用。實驗者只有具備了必要的理論知識和實驗技能并以科學(xué)的思想方法作指導(dǎo)，才能對實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象進行敏銳的觀察；當(dāng)事物表現(xiàn)超出原來的理論框架時，才能夠及時捕捉有關(guān)信息并發(fā)現(xiàn)其發(fā)生的原因?？傊瘜W(xué)實驗是一種實踐活動，在化學(xué)實驗過程中，學(xué)生可以認識到所有的實踐必須以一定的理論做指導(dǎo)，運用一定的方法來進行，這樣的實踐才是科學(xué)、有效的實踐。3.實施科學(xué)的實踐要擁有科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度化學(xué)教學(xué)中的化學(xué)實驗是化學(xué)家們化學(xué)研究過程的濃縮和再現(xiàn)，也是學(xué)生重演化學(xué)研究歷程的重要平臺，更是學(xué)生形成科學(xué)

14、精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)習(xí)慣的重要途徑。通過化學(xué)實驗形成的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度主要包括以下幾方面。（1）求真務(wù)實、實事求是的精神和態(tài)度。科學(xué)研究以求真務(wù)實為靈魂。開展化學(xué)實驗必須具有求真務(wù)實的精神與實事求是的態(tài)度。無數(shù)化學(xué)家正是堅守這一品質(zhì)，才使他們通過化學(xué)實驗得出的新發(fā)現(xiàn)、探索的新理論能夠造福人類?；瘜W(xué)家們通過不斷進行實驗發(fā)現(xiàn)氧氣的過程就充分說明了這一點。（2）頑強拼搏、勇攀高峰的精神和態(tài)度。馬克思說：“在科學(xué)的道路上沒有平坦的大道，只有不畏艱險沿著陡峭山路攀登的人，才有希望達到光輝的頂點?！被瘜W(xué)實驗研究過程像所有的科學(xué)研究過程一樣，是一個揭示自然界奧秘、探索事物本質(zhì)特征和發(fā)展規(guī)律的過程，只有具有

15、敢為人先、百折不撓的創(chuàng)新精神和堅韌不拔、勇往直前的人生態(tài)度的人才能取得成功。居里夫人發(fā)現(xiàn)鐳元素的過程就是很好的例證。（3）認真細致、一絲不茍的精神和態(tài)度?；瘜W(xué)家們的實驗研究之所以能夠成功，與他們具有的認真細致、一絲不茍的精神和態(tài)度是分不開的。雷利本著這種精神和態(tài)度，最終發(fā)現(xiàn)了惰性氣體（現(xiàn)稱稀有氣體）。（4）團結(jié)協(xié)作的精神和集體主義觀念?；瘜W(xué)實驗探究的成功往往是很多科學(xué)家共同奮斗的結(jié)果，體現(xiàn)著集體主義精神。例如，青蒿素治瘧藥物的研制就是以屠呦呦為首的一大批科學(xué)家通過大量實驗精心研究的結(jié)晶。屠呦呦在榮獲諾貝爾獎時說，這不是她一個人的榮譽，而是為之奮斗的科學(xué)家同行們的共同榮譽。（5）大公無私的奉獻精

16、神和做人態(tài)度。居里夫婦和亨利貝克勒爾共同獲得了1903年的諾貝爾物理學(xué)獎，居里夫人也因此成為歷史上第一個獲得諾貝爾獎的女性。1911年，在極其簡陋的實驗室里和極其艱難的實驗條件下，居里夫人成功地分離出鐳元素而獲得諾貝爾化學(xué)獎。獲得諾貝爾獎之后，她并沒有為提煉純凈鐳的方法申請專利來謀私利，而是將之公布于眾，從而有效地推動了放射化學(xué)的發(fā)展。愛因斯坦曾評價說：“在我認識的所有著名人物里面，居里夫人是唯一不為盛名所顛倒的人?！?895年，瑞典化學(xué)家、工程師、發(fā)明家和炸藥的發(fā)明者諾貝爾立遺囑將其大部分遺產(chǎn)作為基金，以每年所得利息設(shè)立諾貝爾物理學(xué)獎、化學(xué)獎、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎、文學(xué)獎及和平獎5種獎金，授予世界

17、各國在這些領(lǐng)域內(nèi)對人類做出重大貢獻的人。這表現(xiàn)出諾貝爾為推動世界科學(xué)事業(yè)發(fā)展而無私奉獻的精神。實驗作為化學(xué)課程的重要組成部分，是學(xué)生進行科學(xué)探究最直接、最有效的方式，也是化學(xué)學(xué)科培養(yǎng)學(xué)生良好行為習(xí)慣的重要途徑。實驗前，學(xué)生需要通過預(yù)習(xí)了解實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗步驟、實驗儀器等，努力做到心中有數(shù)。實驗過程中，學(xué)生需要遵守實驗紀(jì)律，認真觀察實驗現(xiàn)象，實事求是地記錄觀察結(jié)果，與他人分工合作共同完成實驗任務(wù)。實驗結(jié)束后，學(xué)生需要清洗、整理實驗儀器，分析和處理實驗結(jié)果，對實驗中出現(xiàn)的問題展開討論和反思，完成實驗報告。通過實驗預(yù)習(xí)、實驗準(zhǔn)備、實驗方案的設(shè)計、實驗方案的實施、實驗后的清洗與整理、實驗總結(jié)與

18、反思等學(xué)習(xí)活動，學(xué)生可以養(yǎng)成科學(xué)的研究習(xí)慣，形成良好思想品質(zhì)。（1）通過實驗預(yù)習(xí)、實驗準(zhǔn)備以及實驗方案的設(shè)計等學(xué)習(xí)活動，學(xué)生可以認識到“凡事預(yù)則立、不預(yù)則廢”，只有事先科學(xué)統(tǒng)籌活動任務(wù)中各種要素之間的關(guān)系，合理規(guī)劃實驗活動的步驟與方法，周密思考如何規(guī)避各種意外風(fēng)險的發(fā)生，才能順利達到實驗?zāi)康?。為此，教師要引?dǎo)學(xué)生養(yǎng)成根據(jù)活動要素規(guī)劃活動進程、關(guān)注活動細節(jié)、按預(yù)定計劃完成活動任務(wù)的工作習(xí)慣。（2）通過實驗探究、小組合作學(xué)習(xí)等活動的有效開展，學(xué)生可以認識到遵守實驗規(guī)則和學(xué)校紀(jì)律的重要性，增強紀(jì)律意識和安全意識，學(xué)會在學(xué)習(xí)、生活以及為人處世過程中如何自我約束、自我控制，養(yǎng)成遵規(guī)守紀(jì)、注重安全的行為習(xí)慣。（3