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貫徹化學(xué)課程改革理念 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力
義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)探究，是課程改革的重要理念，它以學(xué)生積極主動(dòng)地獲取化學(xué)知識(shí)，親身經(jīng)歷和體驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)，認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問(wèn)題等為其主要特點(diǎn)而凸顯出來(lái)。它涉及提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)探究、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流等要
一、發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)
1．創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突，激化探究欲望。
認(rèn)知沖突是指學(xué)原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新知識(shí)之間的矛盾與沖突。引發(fā)認(rèn)知沖突時(shí)很容易激起學(xué)生的欲望，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為一種探究的動(dòng)力。
在通過(guò)氨水使酚酞溶液變紅的實(shí)驗(yàn)探究分子運(yùn)動(dòng)時(shí)，在一個(gè)小燒杯中裝入10 mＬ酚酞試液，另一個(gè)小燒杯中倒入5 mＬ濃氨水，用一個(gè)大燒杯罩住這兩個(gè)小燒杯，當(dāng)小燒杯中的酚酞溶液變紅時(shí)，可設(shè)問(wèn)如下：小燒杯中的酚酞溶液變紅，是大燒杯內(nèi)壁上沾有某種物質(zhì)使其變紅，還是另一個(gè)小燒杯中濃氨水散發(fā)出一種肉眼看不見(jiàn)的微粒使其變紅？在學(xué)生探究心切的情境下，展開(kāi)對(duì)分子運(yùn)動(dòng)的探究，收到了很好的效果。
2．結(jié)合化學(xué)史，深化探究意識(shí)。
探究意識(shí)是指一種愿意發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，積極去探究的心理取向，是探究動(dòng)力的源泉。我們可以在教學(xué)中適時(shí)滲透化學(xué)史的教學(xué)，結(jié)合教材的有關(guān)內(nèi)容，向?qū)W生介紹化學(xué)家的故事、化學(xué)家的發(fā)明史。例如，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫創(chuàng)立“氧化說(shuō)”打破“燃素說(shuō)”；門(mén)捷列夫通過(guò)深入系統(tǒng)的探究，尋找出元素間的規(guī)律，制作了元素周期表。這樣可以教育學(xué)生：化學(xué)這門(mén)科學(xué)的每一步發(fā)展都離不開(kāi)探究，科學(xué)發(fā)展的過(guò)程就是探究的過(guò)程，化學(xué)史本身就是一部探究史。
二、創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，培養(yǎng)學(xué)生探究精神
探究精神是指敏銳地把握機(jī)會(huì)，敢于挑戰(zhàn)，敢于付諸探究行動(dòng)的精神狀態(tài)。要培養(yǎng)探究型人才，最重要的是在于如何創(chuàng)設(shè)一種有利于激發(fā)人的探究動(dòng)機(jī)和發(fā)揮人的探究潛能的學(xué)習(xí)情境。
怎樣才能創(chuàng)設(shè)一種寬松、活潑的學(xué)習(xí)情境呢？教師可從如下幾方面著手：（1）允許學(xué)生打斷教師的講話(huà)或?qū)處煹挠^點(diǎn)提出評(píng)價(jià)，隨時(shí)講出自己的探究體會(huì)或好的解題思想方法；（2）容忍那些與眾不同、行為古怪、有獨(dú)創(chuàng)性的學(xué)生；（3）鼓勵(lì)學(xué)生指出教師的不足，修正教師的錯(cuò)誤，超越教師；（4）有計(jì)劃地提出問(wèn)題，有意識(shí)地設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)、去探究，創(chuàng)設(shè)師生交互、生生交互的氛圍。
三、劃分實(shí)驗(yàn)階段，培養(yǎng)探究能力
第一階段：確定探究問(wèn)題。
提出新的問(wèn)題、新的可能性，從新的角度去看舊的問(wèn)題，需要有創(chuàng)造性的想象力。化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題是實(shí)驗(yàn)探究的目標(biāo)，規(guī)定了探究的方向和內(nèi)容，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的首要步驟。確定探究問(wèn)題應(yīng)遵循以下原則。
1．問(wèn)題的設(shè)計(jì)宜小不宜大。
探究性實(shí)驗(yàn)問(wèn)題不要過(guò)于繁雜和開(kāi)放，可將問(wèn)題控制在一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)面上，便于學(xué)生實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)，得到正確的結(jié)論。如用H2O2和MnO2混合制氧氣的實(shí)驗(yàn)，涉及許多化學(xué)問(wèn)題，我們不可能將所有的問(wèn)題提出來(lái)加以研究和解決，但可探究一些小問(wèn)題，如“在H2O2溶液中加入MnO2產(chǎn)生氧氣，MnO2是否也作為一種反應(yīng)物”“反應(yīng)完畢后MnO2如何回收”等，使學(xué)生形成催化劑的概念即可。
2．問(wèn)題的應(yīng)答域要明確具體。
應(yīng)答域是指在問(wèn)題的表述中對(duì)問(wèn)題答案的存在范圍所做的一種預(yù)設(shè)。這種預(yù)設(shè)在學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中起定向和指導(dǎo)作用，可幫助學(xué)生明確探究的目標(biāo)，少走彎路。例如，“鹽酸能跟哪些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)”，這個(gè)問(wèn)題的應(yīng)答域是“物質(zhì)”，操作的范圍很大，若將問(wèn)題改為“鹽酸能跟哪些金屬反應(yīng)”，應(yīng)答域便是“金屬”，范圍很小，學(xué)生容易進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。
3．問(wèn)題的解決要有可行性。
實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題主要是書(shū)本知識(shí)的升華，通常也應(yīng)與日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，在內(nèi)容、方式、方法和探究的程度等方面要符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律。學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和能力水平，既不能低估也不能高估，設(shè)計(jì)的問(wèn)題必須切實(shí)可行。對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)，由于他們所掌握的化學(xué)知識(shí)有限，生活經(jīng)驗(yàn)不很豐富，思維活動(dòng)正處于由形象思維、抽象思維到創(chuàng)造思維的發(fā)展過(guò)渡階段，對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象，可能會(huì)解決不了，如探究溶液的導(dǎo)電性時(shí)，為什么連接氯化鈉水溶液的燈泡比連接氨水的燈泡亮，初中學(xué)生顯然無(wú)法回答。
4．問(wèn)題的表述要互相匹配。
探究性實(shí)驗(yàn)問(wèn)題主要是通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)手段來(lái)解決的，為此，所提的問(wèn)題在表達(dá)方式上要與探究性實(shí)驗(yàn)互相配合。例如，學(xué)習(xí)質(zhì)量守恒定律時(shí)，如果用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)定律的正確性，問(wèn)題應(yīng)表述為：“白磷燃燒前后天平兩邊一定平衡嗎？”如果用探究性實(shí)驗(yàn)形成此實(shí)驗(yàn)事實(shí)，問(wèn)題則應(yīng)表述為：“白磷燃燒前后，天平兩邊是否平衡？”
第二階段：精心設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。
探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是教師對(duì)所提出的問(wèn)題在課堂結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的總體規(guī)劃過(guò)程�；蛘呤菍W(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的化學(xué)知識(shí)和技能，獨(dú)立地或在教師的啟發(fā)指導(dǎo)下，靈活并創(chuàng)造性地對(duì)所提出的問(wèn)題制定解決方案。它是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的關(guān)鍵一步，決定著探究的問(wèn)題能否順利解決。因此，對(duì)學(xué)生和教師的要求比較高，而且這些實(shí)驗(yàn)大多在課堂教學(xué)中配合化學(xué)知識(shí)的傳授進(jìn)行，采取的多是邊講邊實(shí)驗(yàn)，故所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)要力求效果明顯、操作方便、安全可靠，步驟少、時(shí)間短。如質(zhì)量守恒定律是自然界一條普遍的規(guī)律，為了使學(xué)生理解、掌握該定律的內(nèi)容和實(shí)質(zhì)，將此節(jié)課設(shè)計(jì)為提出問(wèn)題→作出假設(shè)→分組探究→收集證據(jù)→討論小結(jié)→反饋應(yīng)用等教學(xué)環(huán)節(jié)，效果很好。在教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中可采取如下方法。
首先，設(shè)置探究情境，提出問(wèn)題：物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物的質(zhì)量和生成物的質(zhì)量之間究竟存在什么關(guān)系呢？反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量是增加、減少，還是不變呢？下面請(qǐng)同學(xué)們自己通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究這個(gè)問(wèn)題。教師利用ＣＡＩ課件提供實(shí)驗(yàn)提綱，并組織學(xué)生分小組按提綱上的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究（提綱如下）。
方案一
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：白磷燃燒前后質(zhì)量的測(cè)定。
儀器：錐形瓶、帶玻璃管的膠塞、天平。
實(shí)驗(yàn)步驟：稱(chēng)量錐形瓶的質(zhì)量（包含白磷、細(xì)沙、玻璃管、膠塞、氣球）。
加熱玻璃管引發(fā)反應(yīng)。
冷卻后稱(chēng)量錐形瓶的總質(zhì)量。
方案二
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：鐵釘跟硫酸銅溶液反應(yīng)前后質(zhì)量的測(cè)定。
儀器：燒杯、鐵釘、天平。
實(shí)驗(yàn)步驟：稱(chēng)量燒杯（包含溶液）、鐵釘?shù)目傎|(zhì)量。
將鐵釘浸到硫酸銅溶液中。
稱(chēng)量反應(yīng)后整個(gè)體系的總質(zhì)量。
方案三
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：碳酸鈣跟稀鹽酸反應(yīng)前后質(zhì)量的測(cè)定。
儀器：具支錐形瓶、膠塞、小試管。
實(shí)驗(yàn)步驟：稱(chēng)量具支錐形瓶的質(zhì)量（包含碳酸鈣、稀鹽酸、小試管）。
傾斜容器讓兩種物質(zhì)混合。
稱(chēng)量反應(yīng)后整個(gè)體系的總質(zhì)量。
在下表中記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并整理數(shù)據(jù)：
教師檢查各組實(shí)驗(yàn)情況，對(duì)一些不規(guī)范操作及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)。12分左右時(shí)間，各小組全部實(shí)驗(yàn)完畢，探究結(jié)果是：方案一、二反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量保持不變，方案三反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不相等。這是為什么呢？學(xué)生在自己實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，積極思維，比較各組實(shí)驗(yàn)儀器的微小差異，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的不同，討論得出：方案三由于生成的氣體從支管散逸到空氣中致使生成物的質(zhì)量比反應(yīng)物的質(zhì)量小。教師進(jìn)一步啟發(fā)，怎樣將逸出氣體的質(zhì)量也稱(chēng)量進(jìn)去呢？同學(xué)們議論紛紛，各抒己見(jiàn)，情緒高漲，經(jīng)過(guò)一番商議，一致提出在支管上套一個(gè)氣球或塑料袋收集產(chǎn)生的氣體，教師按學(xué)生的設(shè)計(jì)方案裝配儀器進(jìn)行演示。通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、教師啟發(fā)和設(shè)疑，學(xué)生很容易得出質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容，同時(shí)也深刻理解了在應(yīng)用質(zhì)量守恒定律時(shí)不可忽視在常溫下無(wú)色無(wú)味的氣體的質(zhì)量。
為了幫助學(xué)生理解質(zhì)量守恒的實(shí)質(zhì)，教師借助多媒體將水通電生成氫氣和氧氣的反應(yīng)實(shí)質(zhì)制作成動(dòng)畫(huà)，為學(xué)生提供主動(dòng)、形象的感性材料，使學(xué)生感到通俗易懂。
最后，教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，完成課堂練習(xí)，布置作業(yè)，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行鞏固和應(yīng)用。
四、實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì)
1．注意探究性實(shí)驗(yàn)的條件。
實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)，有利于提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。探究性實(shí)驗(yàn)要考慮三個(gè)條件：（1）內(nèi)容難易適中；（2）學(xué)生對(duì)進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)已有準(zhǔn)備；（3）教師有充裕時(shí)間組織學(xué)生實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)。
2．指導(dǎo)學(xué)生探究方法。
為了順利實(shí)施探究教學(xué)形式，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行一些科學(xué)探究方法的指導(dǎo)，如在課堂教學(xué)中，多采用啟發(fā)探究的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生探究興趣，組織化學(xué)興趣小組，模擬科學(xué)家進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的情境，對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究方法的訓(xùn)練等，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中避免失誤，提高學(xué)習(xí)效率。
3．鼓勵(lì)學(xué)生利用代用品。
實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要花費(fèi)大量的時(shí)間、精力和財(cái)力，這就要求教育工作者盡快解決教育經(jīng)費(fèi)投入的問(wèn)題，同時(shí)發(fā)動(dòng)學(xué)生收集日常生活中廢棄的東西，如塑料瓶，裝藥的小藥瓶，西藥片劑的包裝盒，廢舊電池中的鋅皮、碳棒等。
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