基于趣味化學(xué)實驗的小學(xué)生化學(xué)啟蒙教育教案設(shè)計
科學(xué)啟蒙教育的探索已經(jīng)逐漸成為當(dāng)今教育領(lǐng)域的重要課題之一，對9～12歲的少年嘗試性地以化學(xué)實驗進行化學(xué)啟蒙教育更成為當(dāng)前國際關(guān)注的新方向。
筆者指導(dǎo)下的大學(xué)生團隊，近年來以“趣味化學(xué)實驗與兒童科學(xué)啟蒙教育”為課題，進行了系統(tǒng)化的研究并付諸實踐，投身于南京市多所小學(xué)和兒童冬令營。
我們團隊的教學(xué)活動得到了孩子們的歡迎，在履行曉莊學(xué)院創(chuàng)始人陶行知先生當(dāng)年提出的“小先生制”的同時，也開展行動研究，不斷反思。
小學(xué)化學(xué)啟蒙教育現(xiàn)狀．
1、國外現(xiàn)狀
國外將化學(xué)實驗應(yīng)用于兒童科學(xué)啟蒙教育中已經(jīng)有多年歷史。由美國高校舉辦的“”化學(xué)巡回展出，美國化學(xué)會的“Chemis—”項目和“Super Saturday”課外活動等都成為美國小學(xué)生初識化學(xué)、享受化學(xué)樂趣的重要機會，而美國《化學(xué)教育》雜志開辟出的“Chemis—”專欄以及面向科學(xué)教師培訓(xùn)的“”口]貝0表現(xiàn)美國對化學(xué)啟蒙教育實踐與研究的重視�；瘜W(xué)工業(yè)發(fā)達的德國讓學(xué)富五車的大學(xué)教授，與渴求知識的孩子們面對面，特別開辦了德國兒童大學(xué)，德國兒童大學(xué)是德國大學(xué)為兒童舉辦的學(xué)科前沿的學(xué)術(shù)講座，已經(jīng)有許多8歲到12歲的孩子懷著驕傲和好奇的心情，步入神圣的大學(xué)殿堂，去聽著名大學(xué)教授舉辦的學(xué)術(shù)講座，這已經(jīng)形成一股熱潮。這種兒童大學(xué)的初期形式叫“哈利·波特魔術(shù)班”，實際上是以魔法般神奇的趣味化學(xué)實驗講座去吸引兒童。世界化工業(yè)巨頭德國巴斯夫公司首創(chuàng)了歐洲第一個互動式兒童化學(xué)實驗室，名為“小小化學(xué)家”，目的之一是宣傳化學(xué)對人類的好處。2002年，巴斯夫?qū)ⅰ靶⌒』瘜W(xué)家”活動引到中國，迄今已經(jīng)成功舉辦了多次，分別在北京、南京和上海等地，吸引了三萬多名中國小朋友的參與。在那里，孩子們可以自已動手做一些化學(xué)小實驗，并在充滿樂趣又安全的環(huán)境中探索神奇的化學(xué)世界，體驗化學(xué)的無窮奧妙。德國大學(xué)致力于科普工作的做法，值得中國借鑒。
2、國內(nèi)現(xiàn)狀
國內(nèi)還很少有人進行該主題的系統(tǒng)實踐和研究工作，其主要原因是：經(jīng)典化學(xué)學(xué)科內(nèi)容基于物理、數(shù)學(xué)，起點較高，不符合小學(xué)生接受能力；化學(xué)藥品大多有腐蝕性，潛在危險性不容許小學(xué)生自主使用，也增添了教師、家長和孩子的內(nèi)心恐懼；化學(xué)實驗需要儀器繁多，使用規(guī)范性要求高。小學(xué)科學(xué)教師的師資培養(yǎng)并未成熟，一些從事科學(xué)教師雖然依據(jù)小學(xué)《科學(xué)》教材的化學(xué)實驗內(nèi)容開展教學(xué)活動，但只是簡單地演示，并未充分表現(xiàn)出實驗的趣味盎然和教育價值。
小學(xué)趣味化學(xué)實驗課程的教學(xué)目標(biāo)思考
小學(xué)科學(xué)課程的總的目標(biāo)：通過小學(xué)科學(xué)課程的學(xué)習(xí)，知道與周圍常見的事物有關(guān)的淺顯的科學(xué)知識，并能應(yīng)用于日常生活，逐漸養(yǎng)成科學(xué)的行為習(xí)慣和生活習(xí)慣。了解科學(xué)探究的過程和方法，嘗試用于科學(xué)探究活動，逐步學(xué)會科學(xué)地看問題，想問題，保持和發(fā)展對周圍世界的好奇心與求知欲，形成大膽想象，尊重證據(jù)，敢于創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和愛科學(xué)、愛家鄉(xiāng)、愛祖國的情感。親近自然，欣賞自然，珍愛生命，積極參與資源和環(huán)境的保護，關(guān)心科技的發(fā)展。課程目標(biāo)可以分解為科學(xué)探究方面、情感態(tài)度與價值觀和科學(xué)知識三個維度。我們借助趣味化學(xué)實驗形式開展兒童科學(xué)啟蒙教育，并非意在灌輸化學(xué)知識。對于小學(xué)生，大部分化學(xué)實驗原理無法向他們解釋清楚，內(nèi)容深度不在他們的最近發(fā)展區(qū)之內(nèi)；若過多地闡述、解釋，反而會使學(xué)生愈加茫然，不知所措，逐漸失去對科學(xué)的興趣，教學(xué)效果不理想。獲得與生活相關(guān)的最淺顯的化學(xué)知識和概念即可，所以選取實驗的化學(xué)“味道”不必太濃，學(xué)科界限不必太明顯。
我們側(cè)重在兒童實驗的探究過程。孩子們通過實驗活動學(xué)習(xí)到如何去觀察、詢問、規(guī)劃、實驗、歸納、分析，同時他們的批判、創(chuàng)造等各種能力也得到了培養(yǎng)。特別是以實驗或?qū)嵉赜^察的方式去進行學(xué)習(xí)，使他們獲得處理事務(wù)、解決問題的能力。
小學(xué)生通過這蝗化學(xué)實驗活動，了解到探究過程中細心、耐心與確實的暈要性，同時體會到化學(xué)這門神奇的科學(xué)對社會和生活的影響，逐漸培養(yǎng)熱愛生活、熱愛化學(xué)的意識。
趣味化學(xué)實驗課的理論基礎(chǔ)與教學(xué)特征根據(jù)皮亞杰的認知發(fā)展階段理論，兒童認知發(fā)展一般經(jīng)歷四個階段：感知運動階段(2歲以前)、前運算階段(2—7歲)、具體運算階段(7—11歲)和形式運算階段(11—15歲)。它們彼此銜接，依次發(fā)生，不能超越，也不能逆轉(zhuǎn)，各階段發(fā)生的時間大致與上述的年齡階段相對應(yīng)，且后三個階段與學(xué)校教育關(guān)系較密切。
而小學(xué)生基本處于具體運算階段(7—11歲)，這一階段出現(xiàn)的標(biāo)志是“守恒”概念的形成，即指兒童認識到客體盡管在外形上發(fā)生了變化，但其特有的屬性不變。根據(jù)這一特點，我們在實驗設(shè)計和講解的過程中，可以放心地融人大量的有關(guān)物理變化的知識，學(xué)生已能很好地理解。此外該階段的兒童已經(jīng)能進行邏輯思維，其思維具有多維性、可逆性和動態(tài)性。在語言方面，盡管這一階段兒童已經(jīng)能通過下定義的方式獲得概念，但在獲得和使用此類概念時，需要實際經(jīng)驗或借助具體形象的支持。根據(jù)以上特點，筆者經(jīng)分析歸納了趣味化學(xué)實驗教學(xué)的特征。
1、情境化教學(xué)
情境化是好的趣味化學(xué)實驗的重要特征。情境化的描述和問題把實驗活動置于真實生活的情境中，并能產(chǎn)生重要的影響。若教師單純地演示一個又一個的實驗，盡管實驗現(xiàn)象生動有趣，但小學(xué)生不會立即覺察到實驗對自身的意義。因此教師應(yīng)對實驗進行“包裝”，用故事、新聞、生活創(chuàng)設(shè)一個個引人人勝的情境，激發(fā)他們的好奇心，讓他們?nèi)谌氲秸麄�實驗過程中。在實驗結(jié)束后，再通過設(shè)計相應(yīng)的問題情境，指導(dǎo)學(xué)生積極思考，將實驗中學(xué)到的知識解決實際問題，做到學(xué)以致用。
2、突出體驗經(jīng)歷
小學(xué)生的身心發(fā)展特點使他們學(xué)習(xí)的特點有別于成人甚至于青少年，兒童通過“直觀”而不是通過“原理”來學(xué)習(xí)。小學(xué)生在獲得和使用某類概念時，需要實際經(jīng)驗或借助具體形象的支持，加之小學(xué)生具有很強的“游戲”精神，樂于動手參與。心理學(xué)研究表明，對于兒童，態(tài)度的形成需要實踐的過程，而知識的獲取主要通過感性經(jīng)驗的積累。親身體驗化學(xué)實驗的趣味和思考過程，有利于科學(xué)性問題的提出，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，應(yīng)該作為開展小學(xué)科學(xué)活動、培養(yǎng)小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要途徑。讓學(xué)生親身體驗實驗帶來的樂趣和神奇，維持他們的興趣點，是兒童科學(xué)啟蒙教育成功的關(guān)鍵。
3、探究的價值
根據(jù)小學(xué)生的思維具有多維性、可逆性和動態(tài)性，在教學(xué)過程中應(yīng)更多地讓學(xué)生進行探究。在實驗前啟發(fā)學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象力，對實驗現(xiàn)象進行大膽地猜想。在實驗過程中鼓勵學(xué)生對實驗進行更多地嘗試，并要求他們學(xué)會對實驗現(xiàn)象進行及時地記錄。實驗結(jié)束后需引導(dǎo)學(xué)生對實驗進行總結(jié)，分析實驗的不足之處，分析實驗中變量的控制，以此激發(fā)小學(xué)生的
主觀能動性，培養(yǎng)他們的動手能力，開拓、創(chuàng)新及合作精神。例如，我們在小學(xué)開展過一個探究性實驗活動：用玉米面豆卷醬清潔硬幣的實驗。首先讓孩子找?guī)讉�失去光澤的硬幣放在盤子里。給每個硬幣標(biāo)號，并提供玉米面豆卷醬以及其中的幾種重要組成。一號硬幣不用任何物質(zhì)做清潔，二號則用現(xiàn)成的玉米面豆卷醬，三號用鹽和醋，四號用番茄醬和醋，五號用鹽和番茄醬做清潔。孩子們對硬幣動手洗滌后，比較五個硬幣發(fā)生了什么變化，并且畫表格記錄實驗結(jié)果，比較得出結(jié)論，并對實驗的不足提出意見。教師在整個過程中不先把結(jié)果告訴孩子，而讓孩子自己探索，最終發(fā)現(xiàn)玉米面豆卷醬清潔硬幣的結(jié)果，以及是玉米面豆卷醬里的什么成分起到了清潔作用。這樣的實驗案例并未展現(xiàn)高深的理化知識，而是給予孩子一個發(fā)現(xiàn)變量、控制變量的科學(xué)訓(xùn)練過程，有利于培養(yǎng)孩子應(yīng)用科學(xué)方法獨立研究身邊問題的能力。
但科學(xué)探究需要一定的知識基礎(chǔ)作為鋪墊，由于小學(xué)生自身已有知識有限，一味地追求探究的全套過程也可能并不能取得預(yù)想的`效果。
4、取材生活化
對自控能力薄弱和安全意識不強的兒童來說，實驗物品尤其是化學(xué)物質(zhì)可能造成的潛在危險很多，不安全性是教師在組織課堂教學(xué)中不得不考慮的重要因素。這就要求將實驗引入兒童的課堂需要安全做首要保證。趣味化學(xué)實驗課素材應(yīng)盡量生活化并具有一定安全性，最好為學(xué)生所熟悉。尤其避免使用具有腐蝕性、刺激性、毒性大的藥品，避免應(yīng)用高溫反應(yīng)和劇烈反應(yīng)做實驗。取材的生活化是趣味化學(xué)實驗應(yīng)用于科學(xué)啟蒙教育的可行性保障，不但促使學(xué)生更有興趣參與到實驗中，讓他們在操作實驗時感到玩的樂趣，更利于學(xué)生在課后自己去重復(fù)實驗，去自主探索和發(fā)現(xiàn)。
活動案例以下實驗分別在南京多所小學(xué)實踐過，并在年南大少年菁英成長冬令營中整合應(yīng)用。
案例1 口香糖去哪里了
【實驗器材】
口香糖，巧克力
【實驗介紹】
請孩子先嚼1片口香糖，片刻后再嚼1塊巧克力，將口香糖和巧克力在口中一起嚼，孩子親身體驗到口香糖的“嚼勁”失去，疑問“似乎口香糖沒有了”。
【教學(xué)流程】
(教師的行為和提問想吃口香糖嗎一為什么喜歡吃一吃口香糖的好處一吃完口香糖隨便丟棄嗎一口香糖粘在地面或地板上的壞處一有什么辦法清除地面或地板上的口香糖一請同學(xué)做實驗一引導(dǎo)學(xué)生感受巧克力溶解口香糖的神奇效果一請大家反思“用巧克力去除口香糖是否切實可行?”一鼓勵“大家能不能以后從巧克力中研究開發(fā)出專門清除口香糖污跡的清潔劑?”
【目標(biāo)整合】
用一小塊口香糖引導(dǎo)學(xué)生體驗過程，信手拈來，卻意義非凡：實驗前觀察口香糖的狀態(tài)、顏色、香氣；實驗中感受口香糖在口中的狀態(tài)和甜味變化。
口香糖是小學(xué)生們喜愛的零食之一，但很多孩子只是單純覺得好吃，并不清楚吃口香糖的益處，我們在實驗前通過正向引導(dǎo)可以幫助學(xué)生了解吃口香糖對人體的三點好處：清新口氣、清潔牙齒、加有木糖醇的口香糖可以減少嘴里的酸性程度，有效防止蛀牙，起到保護牙齒的作用。通過體驗這個小實驗，不僅增加了學(xué)生對口香糖的認識和吃口香糖的目的性，還培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識以及應(yīng)用體驗的經(jīng)歷去解決實際問題的意識。
案例2你也可以制作噴泉
【實驗器材】
“曼妥思”薄荷糖，250 mL可口可樂
【實驗介紹】
將可樂瓶蓋打開(將1包“曼妥思”薄荷糖倒入瓶中，可口可樂會迅速且大量地從瓶里涌出，如噴泉一般。
【教學(xué)流程】
提問：“喜歡喝可樂嗎”一觀察“可樂中有什么配料”一為什么喝完可樂常常會打飽嗝一有沒有嘗試“曼妥思”薄荷糖丟進可樂一實驗演示一實驗告訴了我們有什么危害一如何利用此實驗豐富生活【目標(biāo)整合】
提醒學(xué)生觀察可樂的配料表，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活、從身邊學(xué)習(xí)科學(xué)知識的意識。
喝多了碳酸飲料容易打嗝是很多同學(xué)經(jīng)常體驗的生活現(xiàn)象，教師就這一體驗出發(fā)作出淺顯解釋，突出二氧化碳的變化。
該實驗雖然現(xiàn)象明顯，但作為老師也要告誡小學(xué)生不能將可樂和“曼妥思”薄荷糖一起食用，否則會造成一定危險，。教師也應(yīng)再從積極的一面進行啟發(fā)，鼓勵學(xué)生模仿此實驗自制噴泉，學(xué)會用身邊的事物豐富自己的生活，培養(yǎng)熱愛生活的情操。
案例3薯片為什么不能多吃
【實驗器材】
酒精燈，火柴，坩堝鉗，薯片
【實驗介紹】
用坩堝鉗夾住1片薯片在酒精燈上點燃，引導(dǎo)學(xué)生從視覺、嗅覺、聽覺和感覺四個角度觀察薯片燃燒的過程，并做好現(xiàn)象記錄。
【教學(xué)流程】
提問“大家平時喜歡吃薯片嗎”一做實驗一學(xué)生觀察并記錄實驗現(xiàn)象一熄滅酒精燈時講解燃燒三要素一冬天為什么總要吃東西一薯片放熱能用于什么一你們知道多吃薯片的壞處嗎一生活中還有哪些垃圾食品
【目標(biāo)整合】
通過薯片的成分介紹，學(xué)生可以了解這是一種．高熱量且會致癌的食品，多吃對身體不益，徹底顛覆學(xué)生對此類零食的觀念。再讓同學(xué)列舉生活中的垃圾食品，教師進行總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生健康的飲食習(xí)慣。
熄滅酒精燈時教師講解燃燒的三要素：空氣，溫度和可燃物，使學(xué)生系統(tǒng)地認識燃燒概念。實驗中要求學(xué)生及時地觀察記錄實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和科學(xué)素養(yǎng)。
案例4面條可以變色嗎
【實驗器材】
研缽，膠頭滴管，3支試管，紫甘藍(紫包菜)，酒精，水，白醋，食鹽，發(fā)酵粉【實驗介紹】取紫甘藍菜葉于研缽中，加入少許酒精，進行研磨，制出紫甘藍汁。將紫甘藍汁加入3支試管中，并分別滴入少量白醋、食鹽溶液和發(fā)酵粉溶液，觀察顏色的變化。再將滴人白醋和發(fā)酵粉溶液的試管混勻，觀察顏色變化。
【教學(xué)流程】
普通的面條是什么顏色一想親手制作可以變色的面條嗎一介紹紫包菜一做實驗一鼓勵學(xué)生猜測顏色的變化一指導(dǎo)學(xué)生觀察記錄顏色的變化一思考“如何制作三色面條”
【目標(biāo)整合】
紫甘藍是一種很好的營養(yǎng)健康食品，教師通過介紹向?qū)W生推廣，并通過此實驗使學(xué)生初步認
識酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)以及區(qū)別它們的方法。
實驗中教師應(yīng)不急于添加試劑，鼓勵學(xué)生猜測溶液顏色的變化，增加學(xué)生的實驗參與感和對實驗結(jié)果的期待感。
實驗后啟發(fā)學(xué)生思考如何利用此實驗現(xiàn)象設(shè)計制作三色面條，培養(yǎng)學(xué)生善于將知識活學(xué)活用的意識。
案例5牙膏大“PK”
【實驗器材】
個杯子，4只帶殼熟雞蛋(大小顏色相近)，一瓶1．25 L可口可樂，4支牙刷，牙膏(高露潔，佳潔士，中華，兩面針各一支
【實驗介紹】
學(xué)生在4個雞蛋殼上分別均勻涂刷四種品牌的牙膏，保持5分鐘后洗掉，并在外殼上做上記號。取個杯子，各倒上半杯可樂。將4個涂過牙膏的雞蛋分別放入4杯可樂中，讓學(xué)生觀察蛋殼表面所起的變化，持續(xù)時間約10分鐘。將四個雞蛋取出，兩兩一組，互相碰撞(保證碰撞部位相同)，兩組中蛋殼被撞碎的被淘汰，沒被撞碎的再互撞，最終沒被撞碎的蛋殼上所涂的牙膏在“PK”中獲勝。
【教學(xué)流程】
教師提問“平時用什么保護牙齒”一“用什么牙膏呢”一“兒童牙膏和成人牙膏有什么區(qū)別”一“介紹“氟中毒”一“哪種品牌牙膏比較好呢”一學(xué)生實驗、對比一引導(dǎo)學(xué)生反思該實驗的“不公平”一學(xué)生討論、總結(jié)實驗需要考慮的變量
【目標(biāo)整合】
此實驗改自一則牙膏廣告，將原來實驗中的酸換成了可樂。牙齒表面和蛋殼類似，常喝可樂會使牙齒變軟，但牙膏可以幫助我們保護牙齒，使牙齒更堅固健康。通過此實驗告訴學(xué)生要少喝可樂等碳酸飲料，并堅持每天刷牙。
學(xué)生通過看廣告知道很多牙膏里含氟可以防止齲齒，但教師要需轉(zhuǎn)變學(xué)生的錯誤觀念，指出過量的氟導(dǎo)致的“氟中毒”，并教授學(xué)生正確刷牙和取用牙膏的方法。
實驗結(jié)束后，教師需向?qū)W生強調(diào)獲勝的牙膏品牌并不一定是保護牙齒的最佳品牌，因為該實驗存在很多不足。學(xué)生總結(jié)出“雞蛋品種”、“雞蛋厚度”、“牙膏涂抹均勻度”、“浸泡酸液時間”、“碰撞力度”等變量，增強學(xué)生實驗變量控制的意識，提升他們的科學(xué)探究素養(yǎng)。美國著名化學(xué)家Pimental在他所提出的9至歲少年科學(xué)訓(xùn)練方案中指出，科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成在科學(xué)實驗中可以分成4個階段或方面，即：觀察，記錄和描述觀察的結(jié)果；實驗和測量；提出模型或“理論”；分析理論的不確定性，并設(shè)法進行檢驗和校核。我們以趣味化學(xué)實驗的形式在中國小學(xué)生中所開展的教育活動才剛剛起步，希望能將Pimental的培訓(xùn)方案的精髓能融入其中，爭取更有意義的突破。
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