逆向策略在初中化学实验探究活动中的应用

新时期，在教育教学领域发展中，教师应当顺应时代发展形势，积极探索新的教学方式。初中化学实验探究活动是以解决问题为驱动的活动，逆向策略正是以探究为出发点和落脚点，运用逆向教学设计,引导学生积极思考探究活动方案，理顺探究程序，提高初中化学实验探究活动教学有效性,实现实验探究活动教学目标。因此，对初中化学实验探究活动教学中运用逆向教学设计的教学策略进行详细探究意义重大。一、初中化学实验探究活动的概念初中化学实验探究是在化学教师指导下,结合化学教学内容，从化学学科或日常生活中提炼出需要解决的问题，引出问题任务,设计化学探究实验方案，师生共同整合利用实验资源，按照所设计的探究方案展开研究,借助化学实验展开，师生共同研究学习，确定研究对象、认识研究对象,总结实验性质、结论,以及实验与其他现象之间的内在联系,从而更好地理解和把握化学实验的基本含义。初中化学实验探究活动的重要性不言而喻。通过实验，学生可以亲身参与其中，亲手操作设备，观察和记录实验现象，并分析得出结论。这不仅能够提升学生的观察力和分析力，还可以培养他们解决问题的技巧，同时也能增强他们的实验探索和实验设计的能力。通过实验的反复实践，学生可以更深刻地理解化学原理和概念，提高对化学学科的理解和兴趣。因此，初中化学实验探究活动对于学生的化学学习和科学素养的培养都起到了至关重要的作用。二、逆向教学设计的概念格兰特·威金斯和杰伊·麦克泰在《UnderstandingbyDesign》一书中第一次正式提出了“逆向设计”这个术语。他们详细搭建了逆向设计的三个步骤：第一步，设定学习目标；第二步，如何判断是否达到了预设的学习目标；第三步，如何组织学习任务和教学方案。还通过设计实例，明确了逆向设计每一步的标准，并为使用者提供了整体框架。何晔、盛群力在《为促进理解而教——掌握逆向设计》中指出，逆向设计主张根据既定的目标与评价标准来选择课程内容并组织相应的教学活动，这是最有效的设计方法，教师若把逆向设计切实运用到教学实践中去，可以帮助学生更好地实现预期的学习目标，进而实现深层次的理解。逆向教学设计是指从教学目标、学生的学习特点和实践活动等出发，对教学过程进行精心规划和设计的一种教学方法。三、初中化学实验探究活动逆向教学设计的意义实验探究活动的逆向教学设计方式，是先依据课程标准设定预期的学习目标，接着明确学生实现目标的证据，最后安排相关的教学活动。这种方式的优势在于促使教师关注课程标准，明确学习目标，并将教学评估整合到教学活动中，发挥评估的推动作用，真正实现教学评一体化。逆向教学设计相对于传统教学设计是将评价前移，追求理解，但从逻辑上讲是顺向的、合理的。在初中化学实验探究活动中，逆向教学设计可以帮助教师更好地解决实验设计不合理的问题，解决为什么要进行实验探究，选择什么样的方式方法进行实验探究。通过逆向教学设计，教师可以提前制定好教学目标，并结合学生的实际情况，合理设计实验内容和程序，使学生在主动探究中体会探究的快乐，培养学生的探究方法和探究精神。四、逆向策略在初中化学实验探究活动中的应用（一）理解为先，化被动为主动实验探究活动逆向教学设计要适合学生的学习顺序和思维顺序，贴合学生真实情境的学习活动，易于学生接受和理解。初中化学教材中，实验探究活动绝大部分都是验证式探究，如何激发学生主动探究的欲望，培养科学探究的精神，需要教师在实验探究活动设计上进行策略调整，采用逆向教学设计理念，着重解决探究方案的选择与设计。学生的主动性除了靠问题激发，最佳的体现就是思考为什么采用该方案。例如，人教版九年级化学第五单元《化学方程式》课题1的《质量守恒定律》反应前后物质的质量关系的实验探究。传统探究会直接给出两个方案，方案一：红磷燃烧前后质量的测定；方案二：铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定，通过实验，观察记录，分析，得出实验结果。并补充两个实验“盐酸和碳酸钠粉末反应前后质量的测定”和“镁条燃烧”，观察称量结果是否与预计一致，分析为何出现这样的结果。逆向教学设计着重解决为什么会选择这两个方案。设计如下：教师活设置一系列问1.物质发生化动学生活动设计意图题：学变化，质量是否改变？怎么做出判断？2.需要哪些仪器？3.到目前为止，我们学过的化学反应有哪些？4.选择哪个反应来测量，为什么？实验只做一次可以吗？其他反应也是这样吗？再来一个更简单的实验测量一下。思考并回答：1.测出反应前总质量和反应后总质量。2.托盘天平。3.汞和氧气的反应，红磷、木炭、硫磺、铁丝和氧气的反应、实验室制取氧气的三种方法，电解水，石灰石和稀盐酸反应等。4.学生进行讨论、分析。问题激发探究欲望，思考探究方法和探究方案的选择。通过问题的设置，重走科学家的实验探究之路，避免陷入验证式探究、被动式探究。引导学生分析什么样的化学反应易于测量质量，反应条件简单，现象明显，最好不产生气体。符合要求最适合的就是红磷燃烧前后质量的测定。同时理顺不选择其他实验的原因是实验设计条件的苛刻。学生在思考的过程其实就是主动性探究实验的前提。质量守恒定律正是基于无数次的实验得出来的规律，并不是假设质量守恒，才去验证。这样的设计体现了学生学习活动的自主性，方案是基于多种因素考虑确定的，避免了硬塞给学生实验方案，从而导致得到的结果缺乏说服力。像这样追求理解的教学设计，符合科学探究的规律，有利于学生科学精神的培养。（二）问题设计，体现探究层次实验探究是为了说明问题，问题的设置就显得尤为重要。问题设置不好，探究就失去了意义。问题具有启发性，探究方案的选择才能落到实处。问题具有进阶性，探究的欲望就会不断被激发。问题具有发散性，科学思维的广度可以得到提升。问题具有指向性，避免探究走向无意义的操作。例如，人教版九年级化学探究水的组成实验中，以水为对象进行研究。问题设置如下：我们怎么样才能知道水的组成？同学们能想到的方法有哪些？物理方法？有没有高精尖的设备可以直接看？化学方法？什么反应能生成水？水能分解吗？学生回答就会五花八门，比如用显微镜观察，用扫描隧道显微镜观察，用手拍打，加热，煮沸，烧烤，喝下去，电击等等。设置的问题能引起学生的思考，能说出方法，哪怕是引起笑声的方法，都说明学生已经摸到了实验探究的大门，已经是探了，接下来就是分析能想到的方案的可行性，即在探究前确定方向，增加成功的可能性和探究的有效性。古往今来，古今中外的科学家都是从无数各种各样的实验中获得真知。（三）预判设计，完善探究程序传统实验探究活动若出现实验异常，才去查阅资料或者咨询专家或者重复做实验或者对异常进行思考，通常需要一段时间后才能解决该问题。逆向教学设计把该问题前置，在进行实验探究之前，就已经对该类现象做出了预判，并制定了应对的措施。充分准备了相关知识材料，能够及时予以解决。这样的设计体现了实验探究活动的完整性，系统性，避免了碎片化，使知识结构更加完善、丰满。有利于学生获得探究成功的喜悦，激发在化学学习上继续保持探究的欲望。没有预判设计，不关心细节现象的解释，实验探究容易走向死胡同，容易走向纯粹为了探究而探究，最终扼杀学生的探究欲望，实验教学走向唱独角戏。例如，在“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”探究中，若出现带火星的木条伸进试管中未复燃，则得到的结论是二氧化锰没有加速过氧化氢的分解或者加速不明显，该实验重复多次也失去了意义，再探究二氧化锰的质量和化学性质也毫无必要。当然，我们不能说这样的实验就毫无探究价值，相反，探究价值只会更大，但是，这一节课预设的课程和目标就无法完成了，为了解决该问题，逆向教学设计提前做出了预判设计，可以很好地解决该问题。带火星木条未复燃，一是产生氧气浓度不够，可能是过氧化氢稀释的时候浓度太稀，也可能是二氧化锰储存时间太久已经变质；二是产生的氧气量太少或者混有太多的水蒸气，可能是过氧化氢加入的量太少或者稀释的时候浓度太高，反应放出大量的热，试管里大部分是水蒸气。当然，老师提前进行实验测试，也能避免出现该类问题。但也有一些探究实验，则不管有没有提前测试，仍然会出现特有的一些现象。再如，在探究“水的组成”电解水时，任意时间段观察到的正负极气体的体积比总是会有略微差异，怎么去解释。虽然该现象不影响水由氢氧两种元素组成这个结论，但是不对该现象进行解释，就不利于对学生探究精神的培养。在教学设计上提前考虑，准备两段话的资料卡片，展示氢气的物理性质和氧气的物理性质，引导学生通过氢气难溶于水和氧气不易溶于水来思考，得出电解水产生的氧气有一部分溶解于水，故正极上得到的气体的量少于理论值。（四）评价前移，巩固探究成果在化学教学中，实验探究是手段，不是目的。所有的探究最终都指向问题的解决以及一类问题的解决，从而使学生形成运用所学知识解决生活中出现的和化学有关的问题的能力。所以，在实验探究活动结束后，及时进行迁移应用，巩固探究成果显得尤其重要。迁移应用也是评价任务的完成，评价任务贯穿在实验探究活动过程中，对比实验探究结束后的评价，它更加直接指向学习目标所反映的学习结果，有效完成了教学评一体化。例如，在“反应前后物质的质量关系”实验探究中，确定学习目标：1.通过测量红磷燃烧以及铁钉与硫酸铜溶液作用前后的质量，对质量守恒定律有初步的认识。2.用微粒模型准确地诠释质量守恒定律，并清楚地描述化学反应中质量的变化。3.比较封闭系统和开放系统的实验数据，分析化学反应中“质量不平衡”的情况出现的原因。评估任务的项目包括：1.学生需要统计红磷燃烧前后相关物质的质量总和，剔除重复的物质，从而得出反应物和产物的质量总和是否相等。2.学生借助电解水球棍模型，以便从微观视角理解质量守恒原理。3.学生需能运用质量守恒定律，研究化学反应中出现的“质量不平衡”的假象。接下来师生共同完成实验探究活动，并在活动中完成评价任务。任务追问“32克硫磺和32克氧气恰好完全反应生成64克二氧化硫，请问32克硫磺和100克氧气反应可生成多少克二氧化硫”。学生通过对问题的解决，懂得质量守恒定律中“参加”“生成”“质量总和”在具体化学反应中的含义。在间隔一段时间后对学生进行的测试中，采用逆向教学设计进行教学的一组成绩明显高于传统设计教学组。可见，评价优先并且在探究活动中完成，及时进行迁移应用，巩固探究成果。学生学到的内容不容易遗忘。知识、方法已经内化成能力，体现了实验探究在化学学科上的魅力，体现了逆向教学设计的优势。（五）引导反思，促进改进设计教师根据教学要求进行探究实验的过程中出现新的问题，应该积极引导学生进行实验反思、评价与改进及再设计。探究无止境。在试验阶段给予学生适时的指引和支持，让学生能在实践中收获丰富经验，体验化学知识的乐趣，进而激发学生的思辩研究技能和实践技巧。例如，在“分子运动现象”实验探究活动中，学生闻到了很强烈的氨味。传统教学设计忽视了实验探究活动中产生的氨味，没有做任何处理或进行相关教学。逆向教学设计为了避免在化学实验中产生化学药品浪费和污染环境等问题，培养学生科学严谨的实验态度，提升学生的社会责任意识，在做浓氨水的扩散实验时，会设计引导学生思考怎么样才能不闻到氨味。改进思路：1药品用量。2装置密闭。3液体注入方式。4氨味消除。拆解前注入可以吸收氨气的液体，一般用水即可或者注入饱和氯化钠溶液。改进1：两根干燥小试管用干燥短导管连接，通过两根注射器的推拉来检查装置的气密性，体现压强和体积的变化关系。用两根注射器分别吸取少量浓氨水和酚酞试液刺入橡皮塞注入两根小试管，实验现象明显。改进2：采用注射器吸取少量浓氨水注入装有喷洒酚酞试液纸花的矿泉水瓶底部，纸花秒变红色。改进3：滴有三滴酚酞试液的裁好的滤纸装在小试管中，试管口塞一团棉花，用注射器吸取少量浓氨水滴在棉花上，滤纸依次出现红色圆点。像这样有改进的设计，学生能说出改进的方法，说明实验探究活动已经进入到了一个更高层次的水平。因为改进是建立在充分理解原有探究的基础上，是对目标、过程的理解与升华。若