化学探究性实验深度教学方法浅析
摘要：以探究性实验为主要学习方式是化学学科教学的特点，或者说化学课程教学的基础就是探究性实验。教师要运用深度学习理念指导学生进行化学探究性实验，抓好学科知识的适度超纲延展和教学方式的适度全开闭合这两个关键点，运用理论推演教学、变量替换教学、打破重设教学这三种方法来进行深度教学。探究性实验深度教学的导向和目的是更好地开展实验、探究问题、了解过程、得出结论，从而使学生更好地学习、掌握、运用化学知识。
关键词：深度学习；探究性实验；关键点；教学方法
实验是化学研究开展的重要方式，它既可以成为理论假设的求证载体，又可以成为检验既定的标杆工具，其对化学发展有着不容小觑的意义。因此，要想学好化学，就要狠抓实验。仅仅弄清楚实验的每个环节、实验的各种物料以及验证教材早已经给出的实验结论，是远远不够的。在强调培养学生学科核心素养的当下，教师要更多地去启发学生主动思考，鼓励学生自主尝试，指导学生大胆探究，使学生敢于科学地质疑，惯于定时地自省。基于此，本文围绕初中化学探究性实验来分析和阐述如何开展深度教学，以激发学生的学习潜能。
一、初中化学探究性实验深度教学关键点
1.学科知识的适度超纲延展
知识是没有一个绝对边界的，教师在组织开展探究性实验的深度教学时，可以对学科知识进行适度的超纲延展。以“实验室制取氧气”为例，教材介绍了用H2O2制取、通过KClO3加热分解制取、通过KMnO4加热分解制取，除此以外，教师还可以鼓励学生观察生活，看一看生活中有哪些地方可以制取氧气。比如，有的学生提出“水通电生成氢气与氧气”这个方式，并认为电水壶就是家用“制氧器”，教师可以启发其他同学探究：“电水壶烧水，算不算电解水？”围绕这个议题，学生进行思考：其一，对烧水的全过程进行拆解（比如，水沸腾时水壶里面的气泡是否含氧），逐一地去检验是否有氧气产生（用什么办法去检测氧气）；其二，电解水产生氧气是运用了哪个电流原理（结合物理学中的电学知识），其反应过程究竟是怎么样的（辨析电解水制氧和其他三种制氧方法的异同点）；其三，电解水和烧水，是否为同一种反应类型（前者是化学反应，后者是物理反应）。教师以生活为观察点，以学生的想法为切入点，利用跨学科教学法来进行知识内容的适度拓展，既深化了知识，又锻炼了学生的学习水平，强化了深度教学。
2.教学方式的适度全开闭合
探究性实验的核心在于“探究”二字，其含有不确定性、变化性、出错率等元素在里面，教师可以秉承适度全开闭合的原则，为学生保驾护航。其一，在探究时，有的学生属于学术理论派，更多会从数字分析的角度去探究，有的学生属于动手实践派，更多会从亲手操作、实际感知的角度去探究，教师不必指定切入的前后顺序。其二，“善借于物”，这指的是学习要充分借助高效的工具。有的学生除了课内学习，还要参加线下的补习班或者线上的网课，有利用学习APP等工具的习惯，更多的资源，更多的渠道，意味着更多的探究思路和方法，教师不必指定探究的具体方式。比如上面提到的电水壶“制氧”，有的学生会参考教辅书籍或者网络（特别是一些线上教学网站或者APP），从第三方载体来获取探究的思路，有的学生会请教自己的老师，有的学生会从实验模拟、条件假设等角度去求解答案[1]。而当学生完成了前期的发散性探究后，教师在最后必须进行收拢归因教学，即带领学生对探究进行复盘与总结，以深化与升华知识。
二、初中化学探究性实验深度教学的方法
1.理论推演教学法
理论推演教学法，指的是从知识的原理与定律上进行理论性的分析和推演。比如，学生在学完“物质构成的奥秘”这一单元后，能够从原子、元素、离子的角度去思考各种化学物质，能够利用化学元素周期表中的规律去推测陌生元素的性质，教师可以启发学生将这一知识投射到探究性实验中。以氧气的制取为例，在工业生产中，这是非常重要的一个研究课题，不少高科技公司在研发产品时，都有“脱氧”的需求，将氧气和其他气体分离开来，也可以看作是“制取氧气”，如真空脱气法、减压膜脱气法、超声脱气法、加热脱气法等。考虑到探究的可实现性，学生可以选择真空脱气法来进行理论推演的尝试，即站在学术化的角度，利用元素的特点和性质，从理论化的角度推演模拟出实验所需的物料、实验的条件、实验的器材、实验的过程以及实验的结果，就像科学家在做科学研究时要先做出理论性的假设一样。而后，教师可以参考市面上采取真空脱气法的公司，对比企业的真实操作过程和学生理论推演的过程，看有哪些异同点，在对比异同的过程中深化学生的认识，深究知识难点，以提高知识理解的深入性，使深度教学落在实处。
2.变量替换教学法
变量替换教学法，指的是教师可以用某一个实验进行变量替换研究，让学生尝试替换实验物料、实验环境、实验器材等变量因素，思考对比各个因素对实验准确度和实验结果的影响。比如，二氧化碳的实验室制取法主要利用稀盐酸和大理石，学生可以尝试用其他与大理石具有相似性质的物料来进行探究实验，又或是可以选用不同种类的大理石，思考大理石中碳酸钙含量大小对实验结果的影响。比如，燃烧实验探究的是物质燃烧需要同时具备的三个条件，教师可以让学生就这三个条件来思考如何制作灭火器，并在制作灭火器的过程中，探究这三个条件之于物质燃烧的影响权重。变量替换教学法，能够让学生关注每一个变量以及变量与变量之间的关系，单个变量与整体的关系，从细节之处去探究知识，从源头去理解知识，从而体现深度教学。
3.打破重设教学法
打破重设教学法，指的是教师可以鼓励学生在科学合理的范围内，大胆地“打破”实验规则，比如，重新选择实验物料，更改（增加或减少）实验条件与步骤，重新设计一个实验。与“从无到有”的探究实验设计法相比，打破重设教学法在选择性保留原有实验元素的基础上进行了一定程度的新添、减少、更换，其试错的成本更低，同时又可以结合变量替换法来深入了解实验各个元素的特点以及实验原理的具体投射。除此之外，打破重设教学法还能够培养学生稳步尝试的探究风格，而不是过于大胆跃进，这对于培养学生“大胆假设，小心求证”的科学探究精神有非常大的帮助[2]。教师还可以站在整个班级的角度，将学生分为不同小组，让各个小组从不同的角度去进行打破重设，最后再将各个小组的重设实验置放在一起对比，看其所打破的内容之于实验本身的重要性，并思考、摸索实验改进优化的可行性，这对于提高探究实验深度教学的有效性有明显的帮助作用。深度教学的“深”，一是指知识的理解要尽可能透彻，从既定的知识结论到内核的知识规律，从一个个具体的知识点到一张张全面的知识网络。二是指学习的态度要尽可能沉淀，从简单的识记到复杂的拆解，从吸收已知到探究未知。立足这一教学目的，教师在组织开展初中化学探究性实验教学时，可以采用理论推演法、变量替换法、打破重设法这几种科学研究方法，让学生当一当小小化学家、小小探究家，跳脱出一堂课、一节书目可能会有的限制，站在化学研究的广域角度去思考与探究，从而更好地培养学生的自主学习能力，有效地提高学生的化学核心素养。
参考文献：
[1]江昌标.初中化学探究性实验深度教学策略探究[J].中学化学教学参考,2020(10)：41-42.
[2]张志国.初中化学探究性实验的教学设计与研究[J].吉林教育,2017(22):63.
杨艳 江阴市璜土中学
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