逆向策略在初中化學(xué)實驗探究活動中的應(yīng)用

新時期，在教育教學(xué)領(lǐng)域發(fā)展中，教師應(yīng)當(dāng)順應(yīng)時代發(fā)展形勢，積極探索新的教學(xué)方式。初中化學(xué)實驗探究活動是以解決問題為驅(qū)動的活動，逆向策略正是以探究為出發(fā)點和落腳點，運用逆向教學(xué)設(shè)計,引導(dǎo)學(xué)生積極思考探究活動方案，理順探究程序，提高初中化學(xué)實驗探究活動教學(xué)有效性,實現(xiàn)實驗探究活動教學(xué)目標(biāo)。因此，對初中化學(xué)實驗探究活動教學(xué)中運用逆向教學(xué)設(shè)計的教學(xué)策略進(jìn)行詳細(xì)探究意義重大。一、初中化學(xué)實驗探究活動的概念初中化學(xué)實驗探究是在化學(xué)教師指導(dǎo)下,結(jié)合化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，從化學(xué)學(xué)科或日常生活中提煉出需要解決的問題，引出問題任務(wù),設(shè)計化學(xué)探究實驗方案，師生共同整合利用實驗資源，按照所設(shè)計的探究方案展開研究,借助化學(xué)實驗展開，師生共同研究學(xué)習(xí)，確定研究對象、認(rèn)識研究對象,總結(jié)實驗性質(zhì)、結(jié)論,以及實驗與其他現(xiàn)象之間的內(nèi)在聯(lián)系,從而更好地理解和把握化學(xué)實驗的基本含義。初中化學(xué)實驗探究活動的重要性不言而喻。通過實驗，學(xué)生可以親身參與其中，親手操作設(shè)備，觀察和記錄實驗現(xiàn)象，并分析得出結(jié)論。這不僅能夠提升學(xué)生的觀察力和分析力，還可以培養(yǎng)他們解決問題的技巧，同時也能增強他們的實驗探索和實驗設(shè)計的能力。通過實驗的反復(fù)實踐，學(xué)生可以更深刻地理解化學(xué)原理和概念，提高對化學(xué)學(xué)科的理解和興趣。因此，初中化學(xué)實驗探究活動對于學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)都起到了至關(guān)重要的作用。二、逆向教學(xué)設(shè)計的概念格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰在《UnderstandingbyDesign》一書中第一次正式提出了“逆向設(shè)計”這個術(shù)語。他們詳細(xì)搭建了逆向設(shè)計的三個步驟：第一步，設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)；第二步，如何判斷是否達(dá)到了預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)目標(biāo)；第三步，如何組織學(xué)習(xí)任務(wù)和教學(xué)方案。還通過設(shè)計實例，明確了逆向設(shè)計每一步的標(biāo)準(zhǔn)，并為使用者提供了整體框架。何曄、盛群力在《為促進(jìn)理解而教——掌握逆向設(shè)計》中指出，逆向設(shè)計主張根據(jù)既定的目標(biāo)與評價標(biāo)準(zhǔn)來選擇課程內(nèi)容并組織相應(yīng)的教學(xué)活動，這是最有效的設(shè)計方法，教師若把逆向設(shè)計切實運用到教學(xué)實踐中去，可以幫助學(xué)生更好地實現(xiàn)預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)而實現(xiàn)深層次的理解。逆向教學(xué)設(shè)計是指從教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和實踐活動等出發(fā)，對教學(xué)過程進(jìn)行精心規(guī)劃和設(shè)計的一種教學(xué)方法。三、初中化學(xué)實驗探究活動逆向教學(xué)設(shè)計的意義實驗探究活動的逆向教學(xué)設(shè)計方式，是先依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)，接著明確學(xué)生實現(xiàn)目標(biāo)的證據(jù)，最后安排相關(guān)的教學(xué)活動。這種方式的優(yōu)勢在于促使教師關(guān)注課程標(biāo)準(zhǔn)，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，并將教學(xué)評估整合到教學(xué)活動中，發(fā)揮評估的推動作用，真正實現(xiàn)教學(xué)評一體化。逆向教學(xué)設(shè)計相對于傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計是將評價前移，追求理解，但從邏輯上講是順向的、合理的。在初中化學(xué)實驗探究活動中，逆向教學(xué)設(shè)計可以幫助教師更好地解決實驗設(shè)計不合理的問題，解決為什么要進(jìn)行實驗探究，選擇什么樣的方式方法進(jìn)行實驗探究。通過逆向教學(xué)設(shè)計，教師可以提前制定好教學(xué)目標(biāo)，并結(jié)合學(xué)生的實際情況，合理設(shè)計實驗內(nèi)容和程序，使學(xué)生在主動探究中體會探究的快樂，培養(yǎng)學(xué)生的探究方法和探究精神。四、逆向策略在初中化學(xué)實驗探究活動中的應(yīng)用（一）理解為先，化被動為主動實驗探究活動逆向教學(xué)設(shè)計要適合學(xué)生的學(xué)習(xí)順序和思維順序，貼合學(xué)生真實情境的學(xué)習(xí)活動，易于學(xué)生接受和理解。初中化學(xué)教材中，實驗探究活動絕大部分都是驗證式探究，如何激發(fā)學(xué)生主動探究的欲望，培養(yǎng)科學(xué)探究的精神，需要教師在實驗探究活動設(shè)計上進(jìn)行策略調(diào)整，采用逆向教學(xué)設(shè)計理念，著重解決探究方案的選擇與設(shè)計。學(xué)生的主動性除了靠問題激發(fā)，最佳的體現(xiàn)就是思考為什么采用該方案。例如，人教版九年級化學(xué)第五單元《化學(xué)方程式》課題1的《質(zhì)量守恒定律》反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系的實驗探究。傳統(tǒng)探究會直接給出兩個方案，方案一：紅磷燃燒前后質(zhì)量的測定；方案二：鐵釘與硫酸銅溶液反應(yīng)前后質(zhì)量的測定，通過實驗，觀察記錄，分析，得出實驗結(jié)果。并補充兩個實驗“鹽酸和碳酸鈉粉末反應(yīng)前后質(zhì)量的測定”和“鎂條燃燒”，觀察稱量結(jié)果是否與預(yù)計一致，分析為何出現(xiàn)這樣的結(jié)果。逆向教學(xué)設(shè)計著重解決為什么會選擇這兩個方案。設(shè)計如下：教師活設(shè)置一系列問1.物質(zhì)發(fā)生化動學(xué)生活動設(shè)計意圖題：學(xué)變化，質(zhì)量是否改變？怎么做出判斷？2.需要哪些儀器？3.到目前為止，我們學(xué)過的化學(xué)反應(yīng)有哪些？4.選擇哪個反應(yīng)來測量，為什么？實驗只做一次可以嗎？其他反應(yīng)也是這樣嗎？再來一個更簡單的實驗測量一下。思考并回答：1.測出反應(yīng)前總質(zhì)量和反應(yīng)后總質(zhì)量。2.托盤天平。3.汞和氧氣的反應(yīng)，紅磷、木炭、硫磺、鐵絲和氧氣的反應(yīng)、實驗室制取氧氣的三種方法，電解水，石灰石和稀鹽酸反應(yīng)等。4.學(xué)生進(jìn)行討論、分析。問題激發(fā)探究欲望，思考探究方法和探究方案的選擇。通過問題的設(shè)置，重走科學(xué)家的實驗探究之路，避免陷入驗證式探究、被動式探究。引導(dǎo)學(xué)生分析什么樣的化學(xué)反應(yīng)易于測量質(zhì)量，反應(yīng)條件簡單，現(xiàn)象明顯，最好不產(chǎn)生氣體。符合要求最適合的就是紅磷燃燒前后質(zhì)量的測定。同時理順不選擇其他實驗的原因是實驗設(shè)計條件的苛刻。學(xué)生在思考的過程其實就是主動性探究實驗的前提。質(zhì)量守恒定律正是基于無數(shù)次的實驗得出來的規(guī)律，并不是假設(shè)質(zhì)量守恒，才去驗證。這樣的設(shè)計體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)活動的自主性，方案是基于多種因素考慮確定的，避免了硬塞給學(xué)生實驗方案，從而導(dǎo)致得到的結(jié)果缺乏說服力。像這樣追求理解的教學(xué)設(shè)計，符合科學(xué)探究的規(guī)律，有利于學(xué)生科學(xué)精神的培養(yǎng)。（二）問題設(shè)計，體現(xiàn)探究層次實驗探究是為了說明問題，問題的設(shè)置就顯得尤為重要。問題設(shè)置不好，探究就失去了意義。問題具有啟發(fā)性，探究方案的選擇才能落到實處。問題具有進(jìn)階性，探究的欲望就會不斷被激發(fā)。問題具有發(fā)散性，科學(xué)思維的廣度可以得到提升。問題具有指向性，避免探究走向無意義的操作。例如，人教版九年級化學(xué)探究水的組成實驗中，以水為對象進(jìn)行研究。問題設(shè)置如下：我們怎么樣才能知道水的組成？同學(xué)們能想到的方法有哪些？物理方法？有沒有高精尖的設(shè)備可以直接看？化學(xué)方法？什么反應(yīng)能生成水？水能分解嗎？學(xué)生回答就會五花八門，比如用顯微鏡觀察，用掃描隧道顯微鏡觀察，用手拍打，加熱，煮沸，燒烤，喝下去，電擊等等。設(shè)置的問題能引起學(xué)生的思考，能說出方法，哪怕是引起笑聲的方法，都說明學(xué)生已經(jīng)摸到了實驗探究的大門，已經(jīng)是探了，接下來就是分析能想到的方案的可行性，即在探究前確定方向，增加成功的可能性和探究的有效性。古往今來，古今中外的科學(xué)家都是從無數(shù)各種各樣的實驗中獲得真知。（三）預(yù)判設(shè)計，完善探究程序傳統(tǒng)實驗探究活動若出現(xiàn)實驗異常，才去查閱資料或者咨詢專家或者重復(fù)做實驗或者對異常進(jìn)行思考，通常需要一段時間后才能解決該問題。逆向教學(xué)設(shè)計把該問題前置，在進(jìn)行實驗探究之前，就已經(jīng)對該類現(xiàn)象做出了預(yù)判，并制定了應(yīng)對的措施。充分準(zhǔn)備了相關(guān)知識材料，能夠及時予以解決。這樣的設(shè)計體現(xiàn)了實驗探究活動的完整性，系統(tǒng)性，避免了碎片化，使知識結(jié)構(gòu)更加完善、豐滿。有利于學(xué)生獲得探究成功的喜悅，激發(fā)在化學(xué)學(xué)習(xí)上繼續(xù)保持探究的欲望。沒有預(yù)判設(shè)計，不關(guān)心細(xì)節(jié)現(xiàn)象的解釋，實驗探究容易走向死胡同，容易走向純粹為了探究而探究，最終扼殺學(xué)生的探究欲望，實驗教學(xué)走向唱獨角戲。例如，在“分解過氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用”探究中，若出現(xiàn)帶火星的木條伸進(jìn)試管中未復(fù)燃，則得到的結(jié)論是二氧化錳沒有加速過氧化氫的分解或者加速不明顯，該實驗重復(fù)多次也失去了意義，再探究二氧化錳的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)也毫無必要。當(dāng)然，我們不能說這樣的實驗就毫無探究價值，相反，探究價值只會更大，但是，這一節(jié)課預(yù)設(shè)的課程和目標(biāo)就無法完成了，為了解決該問題，逆向教學(xué)設(shè)計提前做出了預(yù)判設(shè)計，可以很好地解決該問題。帶火星木條未復(fù)燃，一是產(chǎn)生氧氣濃度不夠，可能是過氧化氫稀釋的時候濃度太稀，也可能是二氧化錳儲存時間太久已經(jīng)變質(zhì)；二是產(chǎn)生的氧氣量太少或者混有太多的水蒸氣，可能是過氧化氫加入的量太少或者稀釋的時候濃度太高，反應(yīng)放出大量的熱，試管里大部分是水蒸氣。當(dāng)然，老師提前進(jìn)行實驗測試，也能避免出現(xiàn)該類問題。但也有一些探究實驗，則不管有沒有提前測試，仍然會出現(xiàn)特有的一些現(xiàn)象。再如，在探究“水的組成”電解水時，任意時間段觀察到的正負(fù)極氣體的體積比總是會有略微差異，怎么去解釋。雖然該現(xiàn)象不影響水由氫氧兩種元素組成這個結(jié)論，但是不對該現(xiàn)象進(jìn)行解釋，就不利于對學(xué)生探究精神的培養(yǎng)。在教學(xué)設(shè)計上提前考慮，準(zhǔn)備兩段話的資料卡片，展示氫氣的物理性質(zhì)和氧氣的物理性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生通過氫氣難溶于水和氧氣不易溶于水來思考，得出電解水產(chǎn)生的氧氣有一部分溶解于水，故正極上得到的氣體的量少于理論值。（四）評價前移，鞏固探究成果在化學(xué)教學(xué)中，實驗探究是手段，不是目的。所有的探究最終都指向問題的解決以及一類問題的解決，從而使學(xué)生形成運用所學(xué)知識解決生活中出現(xiàn)的和化學(xué)有關(guān)的問題的能力。所以，在實驗探究活動結(jié)束后，及時進(jìn)行遷移應(yīng)用，鞏固探究成果顯得尤其重要。遷移應(yīng)用也是評價任務(wù)的完成，評價任務(wù)貫穿在實驗探究活動過程中，對比實驗探究結(jié)束后的評價，它更加直接指向?qū)W習(xí)目標(biāo)所反映的學(xué)習(xí)結(jié)果，有效完成了教學(xué)評一體化。例如，在“反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系”實驗探究中，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過測量紅磷燃燒以及鐵釘與硫酸銅溶液作用前后的質(zhì)量，對質(zhì)量守恒定律有初步的認(rèn)識。2.用微粒模型準(zhǔn)確地詮釋質(zhì)量守恒定律，并清楚地描述化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量的變化。3.比較封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)，分析化學(xué)反應(yīng)中“質(zhì)量不平衡”的情況出現(xiàn)的原因。評估任務(wù)的項目包括：1.學(xué)生需要統(tǒng)計紅磷燃燒前后相關(guān)物質(zhì)的質(zhì)量總和，剔除重復(fù)的物質(zhì)，從而得出反應(yīng)物和產(chǎn)物的質(zhì)量總和是否相等。2.學(xué)生借助電解水球棍模型，以便從微觀視角理解質(zhì)量守恒原理。3.學(xué)生需能運用質(zhì)量守恒定律，研究化學(xué)反應(yīng)中出現(xiàn)的“質(zhì)量不平衡”的假象。接下來師生共同完成實驗探究活動，并在活動中完成評價任務(wù)。任務(wù)追問“32克硫磺和32克氧氣恰好完全反應(yīng)生成64克二氧化硫，請問32克硫磺和100克氧氣反應(yīng)可生成多少克二氧化硫”。學(xué)生通過對問題的解決，懂得質(zhì)量守恒定律中“參加”“生成”“質(zhì)量總和”在具體化學(xué)反應(yīng)中的含義。在間隔一段時間后對學(xué)生進(jìn)行的測試中，采用逆向教學(xué)設(shè)計進(jìn)行教學(xué)的一組成績明顯高于傳統(tǒng)設(shè)計教學(xué)組?？梢?，評價優(yōu)先并且在探究活動中完成，及時進(jìn)行遷移應(yīng)用，鞏固探究成果。學(xué)生學(xué)到的內(nèi)容不容易遺忘。知識、方法已經(jīng)內(nèi)化成能力，體現(xiàn)了實驗探究在化學(xué)學(xué)科上的魅力，體現(xiàn)了逆向教學(xué)設(shè)計的優(yōu)勢。（五）引導(dǎo)反思，促進(jìn)改進(jìn)設(shè)計教師根據(jù)教學(xué)要求進(jìn)行探究實驗的過程中出現(xiàn)新的問題，應(yīng)該積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗反思、評價與改進(jìn)及再設(shè)計。探究無止境。在試驗階段給予學(xué)生適時的指引和支持，讓學(xué)生能在實踐中收獲豐富經(jīng)驗，體驗化學(xué)知識的樂趣，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的思辯研究技能和實踐技巧。例如，在“分子運動現(xiàn)象”實驗探究活動中，學(xué)生聞到了很強烈的氨味。傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計忽視了實驗探究活動中產(chǎn)生的氨味，沒有做任何處理或進(jìn)行相關(guān)教學(xué)。逆向教學(xué)設(shè)計為了避免在化學(xué)實驗中產(chǎn)生化學(xué)藥品浪費和污染環(huán)境等問題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度，提升學(xué)生的社會責(zé)任意識，在做濃氨水的擴散實驗時，會設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生思考怎么樣才能不聞到氨味。改進(jìn)思路：1藥品用量。2裝置密閉。3液體注入方式。4氨味消除。拆解前注入可以吸收氨氣的液體，一般用水即可或者注入飽和氯化鈉溶液。改進(jìn)1：兩根干燥小試管用干燥短導(dǎo)管連接，通過兩根注射器的推拉來檢查裝置的氣密性，體現(xiàn)壓強和體積的變化關(guān)系。用兩根注射器分別吸取少量濃氨水和酚酞試液刺入橡皮塞注入兩根小試管，實驗現(xiàn)象明顯。改進(jìn)2：采用注射器吸取少量濃氨水注入裝有噴灑酚酞試液紙花的礦泉水瓶底部，紙花秒變紅色。改進(jìn)3：滴有三滴酚酞試液的裁好的濾紙裝在小試管中，試管口塞一團(tuán)棉花，用注射器吸取少量濃氨水滴在棉花上，濾紙依次出現(xiàn)紅色圓點。像這樣有改進(jìn)的設(shè)計，學(xué)生能說出改進(jìn)的方法，說明實驗探究活動已經(jīng)進(jìn)入到了一個更高層次的水平。因為改進(jìn)是建立在充分理解原有探究的基礎(chǔ)上，是對目標(biāo)、過程的理解與升華。若