基于趣味化学实验的小学生化学启蒙教育教案设计

　　科学启蒙教育的探索已经逐渐成为当今教育领域的重要课题之一，对912岁的少年尝试性地以化学实验进行化学启蒙教育更成为当前国际关注的新方向。
　　笔者指导下的大学生团队，近年来以趣味化学实验与儿童科学启蒙教育为课题，进行了系统化的研究并付诸实践，投身于南京市多所小学和儿童冬令营。
　　我们团队的教学活动得到了孩子们的欢迎，在履行晓庄学院创始人陶行知先生当年提出的小先生制的同时，也开展行动研究，不断反思。
　　小学化学启蒙教育现状
　　1、国外现状
　　国外将化学实验应用于儿童科学启蒙教育中已经有多年历史。由美国高校举办的化学巡回展出，美国化学会的Chemis项目和SuperSaturday课外活动等都成为美国小学生初识化学、享受化学乐趣的重要机会，而美国《化学教育》杂志开辟出的Chemis专栏以及面向科学教师培训的口〕贝0表现美国对化学启蒙教育实践与研究的重视。化学工业发达的德国让学富五车的大学教授，与渴求知识的孩子们面对面，特别开办了德国儿童大学，德国儿童大学是德国大学为儿童举办的学科前沿的学术讲座，已经有许多8岁到12岁的孩子怀着骄傲和好奇的心情，步入神圣的大学殿堂，去听著名大学教授举办的学术讲座，这已经形成一股热潮。这种儿童大学的初期形式叫哈利波特魔术班，实际上是以魔法般神奇的趣味化学实验讲座去吸引儿童。世界化工业巨头德国巴斯夫公司首创了欧洲第一个互动式儿童化学实验室，名为小小化学家，目的之一是宣传化学对人类的好处。2002年，巴斯夫将小小化学家活动引到中国，迄今已经成功举办了多次，分别在北京、南京和上海等地，吸引了三万多名中国小朋友的参与。在那里，孩子们可以自已动手做一些化学小实验，并在充满乐趣又安全的环境中探索神奇的化学世界，体验化学的无穷奥妙。德国大学致力于科普工作的做法，值得中国借鉴。
　　2、国内现状
　　国内还很少有人进行该主题的系统实践和研究工作，其主要原因是：经典化学学科内容基于物理、数学，起点较高，不符合小学生接受能力；化学药品大多有腐蚀性，潜在危险性不容许小学生自主使用，也增添了教师、家长和孩子的内心恐惧；化学实验需要仪器繁多，使用规范性要求高。小学科学教师的师资培养并未成熟，一些从事科学教师虽然依据小学《科学》教材的化学实验内容开展教学活动，但只是简单地演示，并未充分表现出实验的趣味盎然和教育价值。
　　小学趣味化学实验课程的教学目标思考
　　小学科学课程的总的目标：通过小学科学课程的学习，知道与周围常见的事物有关的浅显的科学知识，并能应用于日常生活，逐渐养成科学的行为习惯和生活习惯。了解科学探究的过程和方法，尝试用于科学探究活动，逐步学会科学地看问题，想问题，保持和发展对周围世界的好奇心与求知欲，形成大胆想象，尊重证据，敢于创新的科学态度和爱科学、爱家乡、爱祖国的情感。亲近自然，欣赏自然，珍爱生命，积极参与资源和环境的保护，关心科技的发展。课程目标可以分解为科学探究方面、情感态度与价值观和科学知识三个维度。我们借助趣味化学实验形式开展儿童科学启蒙教育，并非意在灌输化学知识。对于小学生，大部分化学实验原理无法向他们解释清楚，内容深度不在他们的最近发展区之内；若过多地阐述、解释，反而会使学生愈加茫然，不知所措，逐渐失去对科学的兴趣，教学效果不理想。获得与生活相关的最浅显的化学知识和概念即可，所以选取实验的化学味道不必太浓，学科界限不必太明显。
　　我们侧重在儿童实验的探究过程。孩子们通过实验活动学习到如何去观察、询问、规划、实验、归纳、分析，同时他们的批判、创造等各种能力也得到了培养。特别是以实验或实地观察的方式去进行学习，使他们获得处理事务、解决问题的能力。
　　小学生通过这蝗化学实验活动，了解到探究过程中细心、耐心与确实的晕要性，同时体会到化学这门神奇的科学对社会和生活的影响，逐渐培养热爱生活、热爱化学的意识。
　　趣味化学实验课的理论基础与教学特征根据皮亚杰的认知发展阶段理论，儿童认知发展一般经历四个阶段：感知运动阶段（2岁以前）、前运算阶段（27岁）、具体运算阶段（711岁）和形式运算阶段（1115岁）。它们彼此衔接，依次发生，不能超越，也不能逆转，各阶段发生的时间大致与上述的年龄阶段相对应，且后三个阶段与学校教育关系较密切。
　　而小学生基本处于具体运算阶段（711岁），这一阶段出现的标志是守恒概念的形成，即指儿童认识到客体尽管在外形上发生了变化，但其特有的属性不变。根据这一特点，我们在实验设计和讲解的过程中，可以放心地融人大量的有关物理变化的知识，学生已能很好地理解。此外该阶段的儿童已经能进行逻辑思维，其思维具有多维性、可逆性和动态性。在语言方面，尽管这一阶段儿童已经能通过下定义的方式获得概念，但在获得和使用此类概念时，需要实际经验或借助具体形象的支持。根据以上特点，笔者经分析归纳了趣味化学实验教学的特征。
　　1、情境化教学
　　情境化是好的趣味化学实验的重要特征。情境化的描述和问题把实验活动置于真实生活的情境中，并能产生重要的影响。若教师单纯地演示一个又一个的实验，尽管实验现象生动有趣，但小学生不会立即觉察到实验对自身的意义。因此教师应对实验进行包装，用故事、新闻、生活创设一个个引人人胜的。情境，激发他们的好奇心，让他们融入到整个实验过程中。在实验结束后，再通过设计相应的问题情境，指导学生积极思考，将实验中学到的知识解决实际问题，做到学以致用。
　　2、突出体验经历
　　小学生的身心发展特点使他们学习的特点有别于成人甚至于青少年，儿童通过直观而不是通过原理来学习。小学生在获得和使用某类概念时，需要实际经验或借助具体形象的支持，加之小学生具有很强的游戏精神，乐于动手参与。心理学研究表明，对于儿童，态度的形成需要实践的过程，而知识的获取主要通过感性经验的积累。亲身体验化学实验的趣味和思考过程，有利于科学性问题的提出，有利于激发学生的创新意识，应该作为开展小学科学活动、培养小学生科学素养的主要途径。让学生亲身体验实验带来的乐趣和神奇，维持他们的兴趣点，是儿童科学启蒙教育成功的关键。
　　3、探究的价值
　　根据小学生的思维具有多维性、可逆性和动态性，在教学过程中应更多地让学生进行探究。在实验前启发学生充分发挥自己的想象力，对实验现象进行大胆地猜想。在实验过程中鼓励学生对实验进行更多地尝试，并要求他们学会对实验现象进行及时地记录。实验结束后需引导学生对实验进行总结，分析实验的不足之处，分析实验中变量的控制，以此激发小学生的
　　主观能动性，培养他们的动手能力，开拓、创新及合作精神。例如，我们在小学开展过一个探究性实验活动：用玉米面豆卷酱清洁硬币的实验。首先让孩子找几个失去光泽的硬币放在盘子里。给每个硬币标号，并提供玉米面豆卷酱以及其中的几种重要组成。一号硬币不用任何物质做清洁，二号则用现成的玉米面豆卷酱，三号用盐和醋，四号用番茄酱和醋，五号用盐和番茄酱做清洁。孩子们对硬币动手洗涤后，比较五个硬币发生了什么变化，并且画表格记录实验结果，比较得出结论，并对实验的不足提出意见。教师在整个过程中不先把结果告诉孩子，而让孩子自己探索，最终发现玉米面豆卷酱清洁硬币的结果，以及是玉米面豆卷酱里的什么成分起到了清洁作用。这样的实验案例并未展现高深的理化知识，而是给予孩子一个发现变量、控制变量的科学训练过程，有利于培养孩子应用科学方法独立研究身边问题的能力。
　　但科学探究需要一定的知识基础作为铺垫，由于小学生自身已有知识有限，一味地追求探究的全套过程也可能并不能取得预想的效果。
　　4、取材生活化
　　对自控能力薄弱和安全意识不强的儿童来说，实验物品尤其是化学物质可能造成的潜在危险很多，不安全性是教师在组织课堂教学中不得不考虑的重要因素。这就要求将实验引入儿童的课堂需要安全做首要保证。趣味化学实验课素材应尽量生活化并具有一定安全性，最好为学生所熟悉。尤其避免使用具有腐蚀性、刺激性、毒性大的药品，避免应用高温反应和剧烈反应做实验。取材的生活化是趣味化学实验应用于科学启蒙教育的可行性保障，不但促使学生更有兴趣参与到实验中，让他们在操作实验时感到玩的乐趣，更利于学生在课后自己去重复实验，去自主探索和发现。
　　活动案例以下实验分别在南京多所小学实践过，并在年南大少年菁英成长冬令营中整合应用。
　　案例1口香糖去哪里了
　　【实验器材】
　　口香糖，巧克力
　　【实验介绍】
　　请孩子先嚼1片口香糖，片刻后再嚼1块巧克力，将口香糖和巧克力在口中一起嚼，孩子亲身体验到口香糖的嚼劲失去，疑问似乎口香糖没有了。
　　【教学流程】
　　（教师的行为和提问想吃口香糖吗一为什么喜欢吃一吃口香糖的好处一吃完口香糖随便丢弃吗一口香糖粘在地面或地板上的坏处一有什么办法清除地面或地板上的口香糖一请同学做实验一引导学生感受巧克力溶解口香糖的神奇效果一请大家反思用巧克力去除口香糖是否切实可行？一鼓励大家能不能以后从巧克力中研究开发出专门清除口香糖污迹的清洁剂？
　　【目标整合】
　　用一小块口香糖引导学生体验过程，信手拈来，却意义非凡：实验前观察口香糖的状态、颜色、香气；实验中感受口香糖在口中的状态和甜味变化。
　　口香糖是小学生们喜爱的零食之一，但很多孩子只是单纯觉得好吃，并不清楚吃口香糖的益处，我们在实验前通过正向引导可以帮助学生了解吃口香糖对人体的三点好处：清新口气、清洁牙齿、加有木糖醇的口香糖可以减少嘴里的酸性程度，有效防止蛀牙，起到保护牙齿的作用。通过体验这个小实验，不仅增加了学生对口香糖的认识和吃口香糖的目的性，还培养了学生的环保意识以及应用体验的经历去解决实际问题的意识。
　　案例2你也可以制作喷泉
　　【实验器材】
　　曼妥思薄荷糖，250mL可口可乐
　　【实验介绍】
　　将可乐瓶盖打开（将1包曼妥思薄荷糖倒入瓶中，可口可乐会迅速且大量地从瓶里涌出，如喷泉一般。
　　【教学流程】
　　提问：喜欢喝可乐吗一观察可乐中有什么配料一为什么喝完可乐常常会打饱嗝一有没有尝试曼妥思薄荷糖丢进可乐一实验演示一实验告诉了我们有什么危害一如何利用此实验丰富生活【目标整合】
　　提醒学生观察可乐的配料表，培养学生观察生活、从身边学习科学知识的意识。
　　喝多了碳酸饮料容易打嗝是很多同学经常体验的生活现象，教师就这一体验出发作出浅显解释，突出二氧化碳的变化。
　　该实验虽然现象明显，但作为老师也要告诫小学生不能将可乐和曼妥思薄荷糖一起食用，否则会造成一定危险，。教师也应再从积极的一面进行启发，鼓励学生模仿此实验自制喷泉，学会用身边的事物丰富自己的生活，培养热爱生活的情操。
　　案例3薯片为什么不能多吃
　　【实验器材】
　　酒精灯，火柴，坩埚钳，薯片
　　【实验介绍】
　　用坩埚钳夹住1片薯片在酒精灯上点燃，引导学生从视觉、嗅觉、听觉和感觉四个角度观察薯片燃烧的过程，并做好现象记录。
　　【教学流程】
　　提问大家平时喜欢吃薯片吗一做实验一学生观察并记录实验现象一熄灭酒精灯时讲解燃烧三要素一冬天为什么总要吃东西一薯片放热能用于什么一你们知道多吃薯片的坏处吗一生活中还有哪些垃圾食品
　　【目标整合】
　　通过薯片的成分介绍，学生可以了解这是一种高热量且会致癌的食品，多吃对身体不益，彻底颠覆学生对此类零食的观念。再让同学列举生活中的垃圾食品，教师进行总结，培养学生健康的饮食习惯。
　　熄灭酒精灯时教师讲解燃烧的三要素：空气，温度和可燃物，使学生系统地认识燃烧概念。实验中要求学生及时地观察记录实验现象，培养学生良好的学习习惯和科学素养。
　　案例4面条可以变色吗
　　【实验器材】
　　研钵，胶头滴管，3支试管，紫甘蓝（紫包菜），酒精，水，白醋，食盐，发酵粉【实验介绍】取紫甘蓝菜叶于研钵中，加入少许酒精，进行研磨，制出紫甘蓝汁。将紫甘蓝汁加入3支试管中，并分别滴入少量白醋、食盐溶液和发酵粉溶液，观察颜色的变化。再将滴人白醋和发酵粉溶液的试管混匀，观察颜色变化。
　　【教学流程】
　　普通的面条是什么颜色一想亲手制作可以变色的面条吗一介绍紫包菜一做实验一鼓励学生猜测颜色的变化一指导学生观察记录颜色的变化一思考如何制作三色面条
　　【目标整合】
　　紫甘蓝是一种很好的营养健康食品，教师通过介绍向学生推广，并通过此实验使学生初步认
　　识酸性物质和碱性物质以及区别它们的方法。
　　实验中教师应不急于添加试剂，鼓励学生猜测溶液颜色的变化，增加学生的实验参与感和对实验结果的期待感。
　　实验后启发学生思考如何利用此实验现象设计制作三色面条，培养学生善于将知识活学活用的意识。
　　案例5牙膏大PK
　　【实验器材】
　　个杯子，4只带壳熟鸡蛋（大小颜色相近），一瓶125L可口可乐，4支牙刷，牙膏（高露洁，佳洁士，中华，两面针各一支
　　【实验介绍】
　　学生在4个鸡蛋壳上分别均匀涂刷四种品牌的牙膏，保持5分钟后洗掉，并在外壳上做上记号。取个杯子，各倒上半杯可乐。将4个涂过牙膏的鸡蛋分别放入4杯可乐中，让学生观察蛋壳表面所起的变化，持续时间约10分钟。将四个鸡蛋取出，两两一组，互相碰撞（保证碰撞部位相同），两组中蛋壳被撞碎的被淘汰，没被撞碎的再互撞，最终没被撞碎的蛋壳上所涂的牙膏在PK中获胜。
　　【教学流程】
　　教师提问平时用什么保护牙齿一用什么牙膏呢一儿童牙膏和成人牙膏有什么区别一介绍氟中毒一哪种品牌牙膏比较好呢一学生实验、对比一引导学生反思该实验的不公平一学生讨论、总结实验需要考虑的变量
　　【目标整合】
　　此实验改自一则牙膏广告，将原来实验中的酸换成了可乐。牙齿表面和蛋壳类似，常喝可乐会使牙齿变软，但牙膏可以帮助我们保护牙齿，使牙齿更坚固健康。通过此实验告诉学生要少喝可乐等碳酸饮料，并坚持每天刷牙。
　　学生通过看广告知道很多牙膏里含氟可以防止龋齿，但教师要需转变学生的错误观念，指出过量的氟导致的氟中毒，并教授学生正确刷牙和取用牙膏的方法。
　　实验结束后，教师需向学生强调获胜的牙膏品牌并不一定是保护牙齿的最佳品牌，因为该实验存在很多不足。学生总结出鸡蛋品种、鸡蛋厚度、牙膏涂抹均匀度、浸泡酸液时间、碰撞力度等变量，增强学生实验变量控制的意识，提升他们的科学探究素养。美国著名化学家Pimental在他所提出的9至岁少年科学训练方案中指出，科学素养的养成在科学实验中可以分成4个阶段或方面，即：观察，记录和描述观察的结果；实验和测量；提出模型或理论；分析理论的不确定性，并设法进行检验和校核。我们以趣味化学实验的形式在中国小学生中所开展的教育活动才刚刚起步，希望能将Pimental的培训方案的精髓能融入其中，争取更有意义的突破。
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