摘要：針對化學(xué)學(xué)科地位下滑和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣下降的現(xiàn)狀，提出了“奇趣化學(xué)”的教學(xué)主張。以初中化學(xué)“水的組成”課題為例，從奇異的化學(xué)物質(zhì)、傳奇的化學(xué)史實、奇妙的探究體驗、神奇的微觀世界、奇特的表征方式和新奇的課外研究等方面，論述了開展“奇趣化學(xué)”教學(xué)的策略。

關(guān)鍵詞：奇趣化學(xué)；初中化學(xué)；教學(xué)策略

文章編號：1005–6629（2016）11–0048–04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 問題的提出

化學(xué)是一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，在人類認(rèn)識自然、利用自然和改造自然的過程中發(fā)揮著極其重要的作用。但是，近年來受一系列負(fù)面事件的影響，化學(xué)的學(xué)科形象受到極大傷害，學(xué)科地位受到一定沖擊。初中化學(xué)作為化學(xué)學(xué)科的啟蒙，卻在短短九個月的時間里，既要完成新課教學(xué)，又要應(yīng)付中考的檢驗。為了騰出更多的復(fù)習(xí)備考時間，現(xiàn)實中較為普遍地存在著壓縮教學(xué)過程、忽視探究體驗、直奔學(xué)習(xí)結(jié)論的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致化學(xué)成為枯燥的應(yīng)試學(xué)科，學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣呈下降趨勢。因此，發(fā)掘化學(xué)的內(nèi)在價值，重塑化學(xué)的良好形象，是每一位化學(xué)教育工作者應(yīng)盡的責(zé)任。

近年，筆者在參加廣州市基礎(chǔ)教育系統(tǒng)新一輪“百千萬人才培養(yǎng)工程”“中學(xué)名教師”和“教育專家”培訓(xùn)期間，在理論導(dǎo)師和實踐導(dǎo)師的指導(dǎo)下，嘗試著對所學(xué)的理論知識與多年的教育實踐進行整理、反思和凝練，提出了“奇趣化學(xué)”的教育主張。

2 “奇趣化學(xué)”的內(nèi)涵

2.1 “奇趣”與“奇趣教學(xué)”

在《現(xiàn)代漢語詞典》中，“奇”意為“罕見的，特殊的，非常的”、“出人意料的”、“驚異”；“趣”意為“趣味，興味，志趣”、“意向，趨向”。

在“奇趣教學(xué)”中，“奇”側(cè)重于教師的教學(xué)行為，即教師通過教學(xué)素材的優(yōu)選、教學(xué)方式的優(yōu)化和教學(xué)環(huán)節(jié)的重組，突出教學(xué)內(nèi)容和過程的奇妙；“趣”側(cè)重于學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，即學(xué)生通過妙趣橫生的學(xué)習(xí)活動，引發(fā)學(xué)習(xí)心理的趨向、學(xué)習(xí)動力的內(nèi)化和目標(biāo)指向的形成，并產(chǎn)生恒久的學(xué)科興趣。

2.2 “奇趣化學(xué)”

在化學(xué)學(xué)科中，傳奇般的發(fā)展歷程、豐富多彩的化學(xué)物質(zhì)、奇妙的探究過程、神秘的微觀世界以及學(xué)科成果在能源、材料、環(huán)境等方面的奇特應(yīng)用，都是開展奇趣教學(xué)的絕佳素材。

“奇趣化學(xué)”就是化學(xué)教師在情境創(chuàng)設(shè)、素材選擇、過程組織、媒介使用、效果評價以及課外活動等教學(xué)環(huán)節(jié)中，有意識地突出化學(xué)學(xué)科的內(nèi)在奇妙，使課堂充滿懸念、妙趣橫生，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，讓學(xué)生產(chǎn)生持久的熱愛化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)、服務(wù)化學(xué)的心理趨向，進而發(fā)展基礎(chǔ)學(xué)力、提升核心素養(yǎng)、形成健全人格。

初中化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的啟蒙，理應(yīng)突出化學(xué)學(xué)科的奇趣特征。奇趣，應(yīng)該成為初中化學(xué)教學(xué)的最基本追求。

3 “奇趣化學(xué)”的教學(xué)策略

如何開展“奇趣化學(xué)”教學(xué)？下面試以人教版初中化學(xué)“水的組成”課題為例加以說明。

3.1 “水的組成”課題的內(nèi)容分析與教學(xué)框架

“水的組成”課題位于《化學(xué)》（九年級上冊）第四單元，是初三年級上學(xué)期學(xué)習(xí)內(nèi)容。該課題無論從知識架構(gòu)、內(nèi)容編排還是從教學(xué)時間上看，都處于承上啟下的核心地位。課題內(nèi)容涉及化學(xué)物質(zhì)、化學(xué)史實、實驗探究、微觀分析以及化學(xué)概念等多個方面，是一個知識類型較為全面的典型課題。

教材中“水的組成”課題由“探究水的組成”、“水電解的微觀解釋”和“純凈物的分類”三部分組成。教學(xué)中，筆者將“微觀解釋”處理成“微觀分析”和“微觀假設(shè)”兩個環(huán)節(jié)，提前放在“水的生成”和“水的分解”兩組實驗之間，以突出微觀建構(gòu)在化學(xué)學(xué)習(xí)中的核心地位；同時，將“氫氣驗純”實驗后移，與“純凈物的分類”一起學(xué)習(xí)，以突出可燃性氣體驗純的重要性，并為物質(zhì)分類學(xué)習(xí)提供具體物質(zhì)的情境素材。整個課題用兩課時完成，第1課時以“微觀建構(gòu)”為核心，通過兩組實驗探究水的組成；第2課時以“氫氣驗純”為基礎(chǔ)，通過“三重表征”構(gòu)筑物質(zhì)分類的概念；課外活動設(shè)計為課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的延伸、拓展和深化。教學(xué)框架如圖1所示。

3.2 基于“奇趣化學(xué)”思想的“水的組成”教學(xué)策略

3.2.1 在情境創(chuàng)設(shè)中渲染物質(zhì)世界的奇異

我們生活在形形色色的物質(zhì)世界里，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)達(dá)3000余萬種，而且每年還有大量的新物質(zhì)、新材料合成出來。顯然，中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)無法窮盡所有物質(zhì)，典型的物質(zhì)及其變化是學(xué)習(xí)化學(xué)知識、培養(yǎng)學(xué)科觀念的基本載體。課堂教學(xué)中，教師應(yīng)對這些承載著化學(xué)教育功能的物質(zhì)進行創(chuàng)造性處理，要突出其奇異的一面，以吸引學(xué)生的注意力。

在“水的組成”課題中，雖然水本是學(xué)生非常熟悉的一種物質(zhì)，水的組成知識本身也并無多大難度，但是探究“水的組成”的實驗過程和邏輯線索，遠(yuǎn)比“水是由氫、氧兩種元素組成”的結(jié)論更為重要。教學(xué)中，為了激起學(xué)生的思維沖突，教師先投影過濾、蒸餾的實驗圖片，幫助學(xué)生回憶將自然界的水轉(zhuǎn)化成蒸餾水的過程，然后展示一瓶蒸餾水，吸取幾滴，問：“水是由哪些元素組成的？”（學(xué)生很容易答出氫和氧）；教師追問：“你判斷的依據(jù)是什么？”（學(xué)生回答根據(jù)水的化學(xué)式）；教師接著再問：“如何用實驗加以證明？”（學(xué)生支支吾吾，答不上來）。教師板書課題，進入新課。

以上，通過教師有意識地追問和反問，將學(xué)生的關(guān)注點由“水是由哪些元素組成”轉(zhuǎn)移到“如何通過實驗證明水的組成”上來，消除了學(xué)生因所學(xué)物質(zhì)太過普通、知識本身貌似淺顯而產(chǎn)生的懈怠與厭倦情緒，起到了良好的渲染導(dǎo)入效果。

3.2.2 在史實再現(xiàn)中凸顯化學(xué)歷史的傳奇

人類認(rèn)識化學(xué)并使之成為一門獨立學(xué)科的歷史，經(jīng)歷了漫長的過程，蘊含著豐富而寶貴的知識和方法，是人類智慧的結(jié)晶。期間發(fā)生的許多故事，彰顯了化學(xué)家敏捷的思維、堅強的毅力和甘于奉獻(xiàn)的精神，有的還極具傳奇色彩，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)需要加以發(fā)掘利用。

人類對水的組成的認(rèn)識歷史極具傳奇性。在“水的組成”教學(xué)中，教師將這段化學(xué)史實制作成微課視頻，時長約3分鐘，解說內(nèi)容突出兩點：一是中國古代的五行說（即金、木、水、火、土）和古希臘人的四元素說（即土、氣、水、火），都將水看作是一種“元素”，而該認(rèn)識持續(xù)了兩千余年之久。二是18世紀(jì)末普里斯特利、卡文迪許都在氫氣燃燒實驗中觀察到了水的生成，本可由此得出“水不是一種元素”的結(jié)論，但卻由于受當(dāng)時仍屬主流的燃素論的影響，他們自圓其說而錯過了偉大的發(fā)現(xiàn)。拉瓦錫則注意到普、卡的實驗事實，他敢于質(zhì)疑，積極開展深入研究，從而證明水不是一種元素，最終推翻燃素論，創(chuàng)立了氧化學(xué)說。

這樣的史實處理，既可讓學(xué)生體會到人類對自然的認(rèn)識發(fā)展的歷史長期性和共通性，還可認(rèn)識到科學(xué)發(fā)現(xiàn)偶然性中的必然性，提升科學(xué)素養(yǎng)，體驗化學(xué)發(fā)展的傳奇。

3.2.3 在實驗求證中突出探究過程的奇妙

化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的基本工具。實驗教學(xué)中，教師應(yīng)對實驗內(nèi)容進行補充、拓展，通過精心設(shè)計的探究過程和穿插其中的啟發(fā)提問，讓學(xué)生獲得奇妙的探究體驗。

“水的組成”課題包括“水的生成”、“水的分解”和“氫氣驗純”三組實驗。前兩組實驗?zāi)康脑谟趶乃纳珊头纸鈨蓚€角度探究水的組成。在“水的生成”實驗中，教師先用氫氣流吹肥皂泡，讓學(xué)生觀察肥皂泡的運動情況，認(rèn)識“輕（氫）氣”；再用燃燒的木條引燃肥皂泡，說明氫氣具有可燃性；然后提出問題：氫氣燃燒的產(chǎn)物可能是什么？怎樣用實驗加以證明？在“水的分解”實驗中，首先，學(xué)生利用微觀模型對水分解的條件和產(chǎn)物做出假設(shè)，然后，教師介紹電解水的裝置，接通電源，指導(dǎo)學(xué)生觀察和描述現(xiàn)象：兩電極上產(chǎn)生大量氣泡……負(fù)極端產(chǎn)生氣泡多……氣體在刻度管頂端聚集，水面逐漸下降……正負(fù)兩極收集的氣體體積比約為1：2；進而提出問題：正負(fù)極產(chǎn)生的氣體可能是什么？怎樣用實驗加以證明？提出問題以后，教師先組織學(xué)生進行充分的思考和討論，然后師生一起用實驗檢驗生成物，從而從正反兩個角度得出“水是由氫、氧兩種元素組成”的結(jié)論。

“氫氣驗純”實驗?zāi)康氖钦J(rèn)識氫氣驗純的方法和原理，并為物質(zhì)分類的學(xué)習(xí)提供認(rèn)知素材。首先，教師分別點燃純凈的氫氣和不純的氫氣，讓學(xué)生觀察純凈氫氣在空氣中安靜地燃燒，而不純氫氣（混有空氣）則發(fā)生了爆炸。然后，師生一起分析氣體的成分，討論產(chǎn)生不同現(xiàn)象的原因，突出引燃不純氫氣的危險性以及氫氣驗純的必要性，進而提出問題：怎樣檢驗氫氣的純度？在組織學(xué)生充分思考、討論的基礎(chǔ)上，教師用試管分別收集純凈的氫氣和不純的氫氣，移近酒精燈點火，讓學(xué)生認(rèn)識氫氣驗純的方法和原理。

以上實驗處理，不再是根據(jù)教材的照方抓藥和照本演示，實驗內(nèi)容更充實，前后邏輯性更強，較好地體現(xiàn)了“問題與假設(shè)→設(shè)計與求證→分析與結(jié)論”的奇妙探究思路。

3.2.4 在模型動畫中展現(xiàn)微觀視角的神奇

化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的科學(xué)，用微觀視角分析和理解物質(zhì)及其變化的本質(zhì)，是學(xué)生必備的基本能力和核心素養(yǎng)。對于初中學(xué)生來說，模型和動畫是幫助學(xué)生建立微觀想象的常用形式。

在教材中，“水的組成”課題僅以“水分子分解示意圖”和簡要的文字?jǐn)⑹觯髮W(xué)生建立水電解過程的微觀想象，這對于剛剛接觸原子、分子的學(xué)生來說確實存在一定難度。教學(xué)中，筆者將“微觀建構(gòu)”調(diào)整到“水的生成”和“水的分解”兩個實驗之間，以突出微觀分析和假設(shè)的核心作用。在“微觀分析”環(huán)節(jié)，首先組織學(xué)生討論氫氣燃燒時導(dǎo)管口主要存在哪些分子，其中哪些分子參加了反應(yīng)；然后讓學(xué)生從所提供的模型（含H2、O2、N2、H2O分子）中選擇氫分子和氧分子，通過模型拆裝模擬和描述氫氣燃燒的微觀過程。在“微觀假設(shè)”環(huán)節(jié)，學(xué)生先將拼裝好的水分子模型拆分，再嘗試將拆解所得的氫原子和氧原子重新組合，對可能的產(chǎn)物和反應(yīng)條件做出假設(shè)。

通過親自拆裝微觀模型，抽象的微觀過程變得具體而直觀，學(xué)生對“選擇（選擇參加反應(yīng)的分子）→拆解（將分子拆分成原子）→重組（將原子重組成新分子）”的化學(xué)變化微觀本質(zhì)有了較為清楚的認(rèn)識，體現(xiàn)了從直觀到抽象、從宏觀到微觀、從感性到理性的認(rèn)知過程，體驗了用微觀視角考察和分析宏觀事實的神奇。

3.2.5 在概念構(gòu)筑中體驗“三重表征”的奇特

從宏觀、微觀和符號三種表征水平上認(rèn)識和理解化學(xué)知識，共同構(gòu)筑起相互聯(lián)系、完整的認(rèn)知系統(tǒng)，這是化學(xué)學(xué)科特有的“三重表征”思維方式。學(xué)生“三重表征”思維方式的形成，有賴于教師在課堂教學(xué)中有意識地加以培養(yǎng)。

物質(zhì)的分類屬于概念性知識。在“水的組成”課題中，單質(zhì)與化合物的概念建立在純凈物概念的基礎(chǔ)上，屬于物質(zhì)分類的第二層次；而氧化物的概念則建立在化合物概念的基礎(chǔ)上，屬于物質(zhì)分類的第三層次。為了夯實第二層次分類的基礎(chǔ)，在“微觀建構(gòu)”和“氫氣驗純”等教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生從宏觀、微觀和符號三個維度分析物質(zhì)的成分。為了培養(yǎng)學(xué)生建構(gòu)類別概念的能力，教師提供了一系列物質(zhì)（純凈物，標(biāo)注化學(xué)式），組織學(xué)生分析這些物質(zhì)的組成特點，總結(jié)提煉出單質(zhì)、化合物和氧化物等概念，構(gòu)筑起物質(zhì)分類的三層關(guān)系圖。最后，教師命制從宏觀、微觀和符號三個角度判斷物質(zhì)類別的形成性練習(xí)，對學(xué)生運用“三重表征”方式理解物質(zhì)類別概念的效果進行診斷，必要時加以強化。

通過“三重表征”思維方式學(xué)習(xí)和認(rèn)識化學(xué)，能增進學(xué)生對化學(xué)知識的全方位理解，提高學(xué)生分析和解決化學(xué)問題的能力，幫助學(xué)生系統(tǒng)地把握化學(xué)學(xué)科內(nèi)在的邏輯結(jié)構(gòu)，體驗“三重表征”認(rèn)知方法的奇特。

3.2.6 在課外活動中品味深入研究的新奇

課外活動是利用課余時間開展的學(xué)習(xí)、研究等綜合性實踐活動，實驗研究是化學(xué)課外活動的常見形式。與課堂實驗相比，課外實驗研究的主題更為開放、內(nèi)容更加靈活、時間更為充裕、思維更加集中，所獲得的研究體驗也更加新奇。

在學(xué)習(xí)“水的組成”課題后，A組學(xué)生開展了“電解水微型實驗”活動，他們自行購買干電池，在眼藥水瓶中裝入氫氧化鈉溶液，瓶口連接一段橡皮管。在塑料瓶的兩側(cè)各插入一根大頭針，再用導(dǎo)線分別與電池兩極連接起來（圖2）。接通電源，可觀察到大頭針表面產(chǎn)生氣泡，負(fù)極氣泡比正極多。再將橡皮管伸入溶有洗潔精的水中，可觀察到不斷有氣泡從管口冒出，在水面形成一層泡沫。當(dāng)溶液表面布滿氣泡后，小心地用木條引燃，可聽到輕微的爆鳴聲。小組學(xué)生非常興奮，很有成就感。

B組學(xué)生開展了“電解水實驗再探究”活動，他們好奇霍夫曼水電解器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，課后纏著教師研究了它的構(gòu)造，然后利用生活中簡單易得的材料，設(shè)計對比實驗，探究在水中加入某些增強導(dǎo)電性的物質(zhì)和用石墨碳棒作為電極材料的原因。在得到一系列科學(xué)結(jié)論的同時，他們還發(fā)現(xiàn)如果加入食鹽增強溶液的導(dǎo)電性，以及直接使用銅線作為電極材料，都將出現(xiàn)一些意想不到的現(xiàn)象，而其背后的深層原因，則是高中化學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。最后，小組學(xué)生迫不及待地自學(xué)了高中化學(xué)相關(guān)內(nèi)容，并在活動報告進行了初步分析。

課外活動是課堂學(xué)習(xí)的有益補充。通過課外實驗研究活動，學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容有了更為清晰的認(rèn)識，問題意識和求證意識得到提升，實踐了科學(xué)探究的基本方法。實驗研究過程中的某些發(fā)現(xiàn)，還將為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下深入探究的種子，這是“奇趣化學(xué)”的終極體驗。

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