王宝权

[摘   要]结合生本教育理念以“蜡烛完全燃烧”实验的改进为例，提出初中化学实验改进策略，强调要调动学生积极参与，运用“3W策略”引导学生在实验探究中提出问题、分析问题并解决问题，以提升学生的创新精神和实践能力。

[关键词]生本教育;实验改进;3W策略;蜡烛燃烧

[中图分类号]    G633.8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）14-0074-02

《普通高中化学课程标准（2017年版）》的基本理念之一是“倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力[1]”。为培养社会需要的创新人才，需提高学生的化学学科核心素养。而开展基于生本教育的化学实验改进教学，对提高学生的创新精神和实践能力大有裨益。

但目前化学实验的改进仍停留在教师的个人研究层面，对如何唤起学生对实验改进的兴趣从而培养学生的创新意识方面的研究甚少。而生本教育的核心思想是一切为了学生，高度尊重学生，全面依靠学生，教师的作用是激起学生兴趣、挖掘学生潜能。本文结合生本教育理念，借用“3W策略”，以“蠟烛完全燃烧”实验的改进为例进行教学策略探索。

一、“3W策略”的实施及案例

心理学家针对问题解决过程[2]曾提出人类探索世界的一般思维过程和方法：3W法。3W其实就是三问：What、Why、How。首先，What是界定问题，即搞清楚问题到底是什么;其次，Why是分析问题，即结构化分析问题的本质原因是什么;最后，How是解决问题，即如何应用目标导向思维解决问题。

本文以沪教版九年级化学上册教材第一章第10页中的“在蜡烛火焰上方罩一个干而冷的小烧杯，观察烧杯内壁的变化;向上述小烧杯中加入少量澄清石灰水，振荡，观察现象”为实验内容，探讨3W法在基于生本的初中化学实验改进中的应用。

1.运用“What策略”，通过生本小组实验，提出问题

“What策略”的关键是界定问题，即搞清楚问题到底是什么。要想搞清楚问题，必须要真实面对问题，亲身经历问题，才可能发现、提出并界定问题。生本小组的特点是小组合作学习，5人左右一个小组，每个人既分工明确，又可以合作互补。要想让学生在生本实验中发现问题、提出问题，需要培养学生“观察—描述—质疑”的习惯。有研究[3]表明，观察和描述是从实验中提出问题的重要前提。注意事项：（1）观察，按照一定的时间顺序或空间顺序进行细心的观察;（2）描述，用详细的语言描述观察到的现象;（3）质疑，对描述的每一句话都打一个问号，这样就能将每一项描述都转化为一个问题。以蜡烛燃烧产物的检验为例，生本小组按照一定的时间和空间顺序，通过对实验现象的观察和描述提出了以下问题：（1）罩的时间较短时，烧杯内壁逐渐出现水雾。为什么时间较短会出现水雾？（2）罩的时间较长时，先出现水雾，水雾又逐渐消失。为什么时间较长水雾会消失？（3）罩的位置较低，异常燃烧，会产生黑烟，为什么呢？（4）罩的位置较高，正常燃烧，不产生黑烟，为什么呢？（5）时短且位低，澄清石灰水没有变浑浊，为什么呢？（6）时长且位低，澄清石灰水没有变浑浊，为什么呢？（7）时短且位高，澄清石灰水稍有变浑浊，为什么呢？（8）时长且位高，澄清石灰水没有变浑浊，为什么呢？

以上现象是大多数学生能观察到的，一般也能描述出来，关键在于要养成有序地观察并根据现象提出疑问的习惯，长此以往，有利于提升问题意识及提问品质等素养。

2.运用“Why策略”，通过生本小组讨论，分析问题

“Why策略”的关键是分析问题，即如何结构化分析问题的本质原因。让学生对上面提出的问题试着进行解释和回答，就会发现影响这些现象或产生这些问题的因素或原因，加以分析讨论后发现本质所在，从而为解决问题打下基础。

生本小组按照一定的时空观察顺序提出上述问题后，进一步将其归纳整理为三个方面的问题：（1）燃烧产物与罩的位置有关，罩得太低，不完全燃烧，产生黑烟;罩得太高，完全燃烧，但收集产物的量太少，从而猜想：罩在刚好不产生黑烟的位置。（2）收集产物的量与罩的时间有关，时间太短，收集的水蒸气等产物太少;时间太长，温度过高，水雾又变成气体膨胀逸出，从而猜想：罩到刚好有水雾出现为好。（3）实验成功率与“时空”有关，尽管优化了时空组合，仍然发现有的小组石灰水不变浑浊，成功率很低，从而猜想：二氧化碳的逃逸是实验成功率偏低的原因。

针对优化组合后的实验仍存在石灰水变浑浊成功率低的原因，生本小组做了以下分析：内因①，产物不含二氧化碳或者含量很少;内因②，澄清石灰水有问题;等等。外因①，产生的二氧化碳气体没有收集到或收集到的量很少;外因②，二氧化碳在烧杯翻转的过程中逃逸;等等。逐一推理排查：由部分石灰水变浑浊的情况可排除内因①和②，经优化组合后的实验可排除外因①，因此推测外因②的可能性最大。有的学生说因为二氧化碳的密度比空气大，由于罩在火焰上方的烧杯口朝下，二氧化碳一产生就逃逸了;有的学生认为是在翻转的过程中逃逸的，因为燃烧时生成的二氧化碳是热的（其密度小于空气）。

3.运用“How策略”，通过生本小组改进，解决问题

“How策略”的关键是解决问题，即如何应用目标导向思维解决问题。目标导向思维是为了达到目标所表现的思维。有了质疑就要选择和寻找目标，目标导向就是寻求、达到目标的过程。例如，由罩的位置不同发现所得的产物有所不同，这是真实的复杂的实验情境，从而不再困囿于“罩得低，石灰水不变浑浊就是实验失败”，而是发现了实验的分支，即蜡烛燃烧分完全燃烧和不完全燃烧两种情况，而我们目前所要达到的“目标”仅是完全燃烧的情况而已。即目标要清晰直观：（1）罩的位置要保证蜡烛完全燃烧且收集气体产物最大化;（2）移开的时间要保证产物收集的最大化;（3）收集的产物尽量不要在检验前有损耗。学生经过分析推理、查阅资料、设计方案和再实验，使教材实验不易成功的问题得以解决，从而收获实验改进成功的喜悦，提高自身的实验设计能力、动手解决问题的能力和实验创新能力。具体过程如下：（1）杯罩位置的选择，要保证蜡烛完全燃烧。蜡烛分有烟和无烟，有烟蜡烛易产生黑烟，不利于观察石灰水的变色，无烟蜡烛火焰较小，罩时易熄灭。经多次实验，改进如下：选择火焰稍小的无烟蜡烛，火焰的上部罩在瓶口内，下部留在瓶口外，如此火焰则不易熄灭。（2）移离火焰时机的选择，要保证产物收集的最大化。沪教版用干而冷的烧杯罩在火焰上方;人教版则是在烧杯内壁涂少量石灰水。沪教版：看到烧杯内壁有水雾，即可移离火焰;人教版：经多次实验证明很难奏效。（3）所罩仪器的选择要减少二氧化碳检验前的损耗。由于烧杯是敞口容器，不易密封，故改用集气瓶，再用玻璃片封口效果更好。实验改进的成功，为学生的学习和实践提供了“行动”的自信，激发学生的学习兴趣，使学生的思维不断进阶，逐渐形成高阶思维，进入深度学习状态。

二、教学反思

认识事物是一个螺旋上升的过程，因此基于生本的实验改进要根据学生的素养发展阶段逐步进行设计实施，不可一蹴而就。学生初次做蜡烛燃烧实验是在初三开学伊始，沪教版将此实验内容安排在第一章，目的是让学生通过这个实验，了解“物理变化”和“化学变化”的概念。如果教师一开始就让学生去探究得太深，可能会偏离最初的教学目标。在沪教版第四章《物质的燃烧》中又一次出现了蜡烛的不完全燃烧，这是学生对蜡烛燃烧的再一次比較全面的认识。等到复习阶段，再结合沪教版和人教版对蜡烛燃烧的实验进行整合，进行一次比较全面的生本实验探究，因为人教版虽然在第一单元安排了蜡烛的燃烧实验，但两个版本的设计还是各有千秋，可以进行互补。通过使用两个版本的教学素材，使学生对某一问题认识得更全面，理解得更透彻，从而激发学生的探究兴趣，提升学生的创新精神和实践能力。但提升学生的创新思维远非一两节课就可以实现的，它需要师生长期地坚守生本教育的阵地，需要各方面的大力支持。

综上，化学实验创新或改进的关键是如何带动学生主动参与创新与改进活动，使他们对化学或其他科学实验充满探究的兴趣，教会他们科学创新的基本思路或科学改进的思维方法，逐步养成证据推理的素养，把提升学生的学科核心素养落到实处。要真正做到这些，必须要教给学生提出有效问题的策略，并在此基础上进行合理的分析，通过思考、查阅资料和动手实践等形式寻找证据，最终真正推理得出合理的结论或解决遇到的实际问题。爱因斯坦曾经说过，提出一个问题往往比解决一个问题更重要。学生现在缺少的正是提出有价值问题的能力、深入分析问题的能力、解决问题的毅力和科学探究的行动力。而这些正是教师亟待教给学生的或要引导学生去做的，正可谓“授之以鱼，不如授之以渔”。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S]. 北京：人民教育出版社，2018.

[2]  车文博.西方心理学新词典[M].长春：吉林人民出版社，2001.

[3]  魏锐，方芳，杨萌. 如何由实验观察提出科学问题：以蜡烛燃烧为例[J].化学教育，2012（1）：3-6.

（责任编辑 罗 艳）