在初中化学课堂教学中进行研究性学习的实践与探索.doc

在初中化学课堂教学中进行研究性学习的实践与探索摘要：阐述在初中化学课堂教学中开展研究性学习的意义、对化学课堂教学中研究性学习的行为进行分类，结合教学实践讲述在新授课、实验课、习题课中开展研究性学习的方法和途径。关键词：化学课堂教学 研究性学习 实践 探索 1 在初中化学课堂教学中开展研究性学习的意义在初中化学课堂教学中，研究性学习是一种重要的学习方式。研究性学习是指学习者的主动探究、思索和建立知识体系的学习活动，是人们建立自身认识事物和学习方法的行为方式，是具有终身性学习的理念和策略，是一种符合时代要求的学习方式。研究性学习具有开放性、自主性、过程性、实践性和任务驱动性的特征。作为一种学习方式，研究性学习走进初中化学课堂，在教师潜移默化、润物无声的指导下，使学生掌握这种学习方式，具备自主学习、探究性的学习能力，是初中化学课堂教学进行研究性学习的最终落脚点。长期以来，我们的教学过程中过分倚重接受性学习，认为这种教学方式能使学生学习效率提高，几乎不谈研究性学习。在这种教学观念下，教师是主体，教学模式多为一言堂、满堂灌、注入式；学生是客体，极易使学生形成单一、封闭的定向思维，培养出的是模仿型人才，缺乏创新和创造能力。瑞士教育学家皮亚杰指出：“一切真理都要由学生自己去发现、去获得，或者由他们重新发现，至少由他们重建，而不是简单地传递给他们。”实践表明，没有学生主体的积极参与，就不可能有效开展活动。当今社会已进入信息时代、知识经济时代，社会需要主动的、多元的、开放的思维方式，需要有创新精神的人才，这就迫切需要学生学会学习、学会探究，掌握科学研究的一般方法。作为导向的中考也积极关注研究性学习，近几年的中考化学试卷中有关研究性学习的试题频频出现，并作为命题的亮点被社会广泛认可。因此，研究性学习正逐渐显现出强大的生命力，正逐渐成为初中化学课堂教学的主流。2 初中化学课堂教学中开展研究性学习的类型对化学课堂教学中研究性学习的行为进行分类，有助于我们充分认识研究性学习的个性特征，通过比较、分析、综合、归纳，进一步深化对研究性学习的共性认识，也有助于把握在不同教学目标、教学环境和教学条件下的研究性学习的操作要求，从而进一步落实和推进研究性学习。以下谈谈几种化学课堂教学中研究性学习的类型。2.1 科学探究型这一类型的研究性学习主要是通过实验活动探究化学原理、探究物质性质、解释化学现象，并尝试解决与社会、生活、生产相联系的实际问题。在课堂教学中进行这类研究性学习，教师事先作了比较充分的思考，这种思考包括探究目的、探究方法、探究方式、探究内容、探究时间等内容。这种探究活动一般包含着科学研究的基本环节，对提出问题的情景、提出问题的方式、引导学生分析问题的手段、方法、帮助学生自主探究问题的方法、过程，都进行了比较周密的设计和安排。2.1.1 实验探究型通过化学实验进行探究是课堂教学中实施研究性学习的重要方法。把实验作为提出问题的手段和探索的途径，要求课堂教学尽可能依托实验情景来导入和展开，激发学生的学习兴趣，发挥学生的学习主动性，使学生亲自参与实验，体验实验作为一种学习和研究方法的魅力，这对学生的操作思维、操作能力、操作技能、操作动作的培养是极为有利的。在实验探究中提高学生操作的精确性、迅速性、灵活性与协调性，引导学生根据实验事实理解、掌握化学知识，并运用实验手段探究物质变化的本质及其规律。2.1.2 方案设计型在化学课堂教学中实施这类研究性学习，其主要任务是培养学生的创新思维能力、创造性想象力、实践能力、团队合作精神。在实施过程中，教师的指导作用点到为止，教师是参与者、咨询员和诊断师，学生的主体作用比较突出，探究内容多、范围广。在方案设计过程中需要学生能充分发表自己的见解、互相质疑、参与讨论，积极主动地寻求问题的答案。2.1.3 课题研究型在初中化学课堂教学中实施课题研究型研究性学习，课题的选择是关键。对初三学生而言，学会选择课题，本身就是一种研究性学习。因此，教师可从教学内容出发，指导学生对课堂教学中的某些内容进行适当拓展，形成有探究空间、与学生既有能力相适应的、可操作的研究课题。2.2文献研究型利用文献研究开展研究性学习，主要是围绕化学课题收集来自各方面的信息，并对这些信息资料进行筛选和整理，获得能说明本课题观点的证据，形成有观点、有证据、有推论的报告。在初中化学课堂教学中开展文献研究型研究性学习至少可分为两个层次：基本层次是收寻、整理文献资料，获得相关课题现状及进展的信息；较高层次的文献研究是学生对已有资料信息进行归类、分析和评价。在此过程中，学生获得的不仅仅是收寻资料的手段与方法，更重要的是对信息资料进行鉴别、选择和整理的实践，以及对信息进行评价、反思、批判和表述自己观点的能力。 2.3 作品试制型 化学作品试制是指根据某种需求和有关原理，由学生自行设计、选择仪器、药品和有关材料，通过在实验室里制取或合成，最终完成一件化学科技作品。在化学课堂教学中进行这一类型的研究性学习，最能使学生感受到成功的喜悦，体会到化学的无穷魅力，从而激发学生自觉参与研究性学习的热情。 3 在化学课堂教学中实施研究性学习的途径从化学研究性学习的类型可以发现，要积极有效地在课堂教学中开展研究性学习，就必须寻找到与教学内容相匹配的实施途径，这样才能使研究性学习真正扎根于课堂教学。3.1 在新授课中开展研究性学习奥苏伯尔的有意义学习理论认为，创设问题情景，引发学生对知识本身发生兴趣，产生认知需要，产生情感冲动，激发学习的动机。瑞士现代心理学家、教育学家皮亚杰说：“所有智力方面的工作都要依赖兴趣”。某种教学方法一旦触及学生的情绪和意志领域，触及学生的精神需求，这种教学方法就能发挥高度有效的作用，促进学生学习的兴趣的提高。以下是我在稀硫酸的化学性质教学中对研究性学习的实践。由于稀硫酸的化学性质的学习是在学生已经学过稀盐酸的基础上对酸的化学性质的进一步理解，为此我将新课的学习过程设计为学生自主探究实验。面对这样的教学方式，学生的学习积极性空前的高涨。以下是学生们的课堂学习研究过程： （1）提出假设：稀硫酸溶液能使指示剂变色、能和活泼金属反应、能和碱反应、能和某些盐反应、能和金属氧化物反应。有了盐酸的化学性质作参考，学生们很快就对稀硫酸的化学性质作出了假设。在提出具体的实验方案时，各组学生选择的实验用品有了差异。根据实验室能提供的药品，经过讨论，学生们确定了四组不同的实验内容。（2）方案设计： 实验内容A组B组C组D组与指示剂作用石蕊试液蓝色石蕊试纸BTB试液红色石蕊试纸与活泼金属反应镁带锌粒铁钉锌粒与碱反应氢氧化钠溶液、酚酞试液氢氧化钡溶液氢氧化钙溶液氢氧化铜固体与某些盐反应硝酸银溶液碳酸钠溶液碳酸钙固体氯化钡溶液与金属氧化物反应氧化铜生锈的铁钉氧化钙氧化钡（3）实验现象记录：实验内容A组B组C组D组与指示剂作用石蕊试液变红蓝色石蕊试纸变红BTB试液变黄色红色石蕊试纸不变色与活泼金属反应很快产生大量气泡产生大量气泡产生气泡，但较少产生大量气泡与碱反应溶液由红色变为无色产生白色沉淀产生少量白色浑浊固体溶解，得到蓝色溶液与某些盐反应产生少量白色浑浊产生大量气泡产生少量气泡产生大量白色沉淀与金属氧化物反应黑色固体溶解，得到蓝色溶液铁锈消失，溶液呈黄色，铁钉表面有气泡固体部分溶解，得到白色悬浊液固体部分溶解，得到白色悬浊液在具体实验过程中，有些组的学生并没有得到完全类似的实验现象，如与氢氧化钠溶液反应时，有的小组由于未加指示剂而无任何现象，有的小组由于试剂的加入顺序出现错误导致实验现象不同；与氧化铜反应时，由于取用氧化铜的量过多造成最后所得为黑色悬浊液；与氢氧化铜反应的实验中，由于所用的氢氧化铜是由氢氧化钠和硫酸铜溶液反应而来，有的小组加入的稀硫酸过少，没有产生相同的现象。在对实验现象进行分析时，学生们发现稀硫酸与氧化钙、氢氧化钙、硝酸银、氢氧化钡、氯化钡、氧化钡、碳酸钙反应后都产生白色浑浊或沉淀，经教师指导后查阅物质的溶解性表，才明白是因为硫酸钙、硫酸银、硫酸钡的溶解性小而引起的。在此基础上讨论鉴别盐酸和硫酸的方法时，学生的回答就非常顺利。（4）结论：稀硫酸具有与稀盐酸相似的化学性质。通过上述实践，学生在已掌握稀盐酸性质的基础上很快掌握了稀硫酸的相关性质，并通过比较两种酸的性质的异同，找出了酸的共性和个性，为下一步学习酸的通性打下了基础。通过开展研究性学习的实践，学生普遍反映这样的化学新课最能吸引人，课堂上学习氛围轻松愉快，师生关系平等，同学间团结互助，同学们的学习创造性、积极性、主动性得到充分展示，每个学生都能从实践中有所收获。在实验方案的讨论中，学生的思维能力得到培养和锻炼，思考问题时能关注问题的细节，学习效果显著提高，使课堂真正成为学生“学会学习”的主阵地。作为教师，在新课教学中开展研究性学习时，要注意选择适当的教学内容，在备课时要充分考虑学生可能提出的问题、可能遇到的困难、可能发生的不同现象、学生的特点和接受能力，在上课时要能及时对学生进行针对性指导、点拨，要有处理突发事件的应变能力。3.2 在实验课中开展研究性学习化学是一门以实验为基础的自然科学，实验是化学的灵魂。在实验课中开展研究性学习必须紧密联系生活实际，以身边的物质、生活中的现象为切入点，为系统性的探究学习寻找信息源。例如，铁生锈是生活中经常发生的现象，根据这一事实，我请学生设计实验，证明铁生锈是水和空气对铁共同作用的结果。以下是学生在课堂中研究的过程。（1）明确要解决的问题：铁在潮湿的空气里会生锈。围绕这一问题，同学们展开积极的讨论，思考可能的原因。（2）提出假设：a.铁生锈是因为铁与空气中的氧气反应的结果。 b.铁生锈是因为与空气中的水蒸气反应的结果。 c.铁生锈是水和氧气对铁共同作用的结果。根据上述假设，我引导学生进行逻辑推理：如果第一个假设正确，则铁在干燥的空气中能生锈；如果第二个假设正确，则铁在与空气隔绝的水中会生锈；如果第三个假设正确，则必须在既有空气又有水分的条件下才能生锈。究竟哪个假设正确？接下来就要通过实验来验证。（3）验证假设：为了验证三种假设，同学们经过激烈的讨论，最后决定采用对比实验的方法，设计装置如图一。由于铁生锈的过程需要一段时间，所以课堂上没有得出结论，我请同学们在课后密切关注铁钉的变化。同时又提出另一个问题：铜的生锈是由哪些因素共同作用的？有的同学很快就回答也是由水和氧气共同作用的结果，立刻就有同学反对，铜生锈后得到的物质是“铜绿”碱式碳酸铜，从碱式碳酸铜的元素组成来分析，有铜元素、碳元素、氧元素、氢元素，如果只有水和氧气起作用，那么，碱式碳酸铜中的碳元素又源自哪里？经过这位同学的分析，同学们开始考虑，空气中的二氧化碳是否也参与反应了呢？我请学生继续通过设计实验加以证明。有了铁钉生锈的实验装置，在探究铜生锈的影响因素时，同学们的思路开阔了，讨论问题更具针对性。实验装置如图二。在教师指导下，经过学生们的自主探究，又设计了如下问题，对金属生锈进行深入的学习： 铜生锈所需的条件实际上是铜与_相互作用，发生化学反应所致。（实验结论） D中广口瓶的作用是_，发生反应的化学方程式是_。 铜生锈时产生铜绿的化学方程式是_。（实验研究） 铜和铁相比，_更容易生锈，由此得出的结论是_。（比较研究） 若要清洗B中铜丝表面的铜锈，可将其浸入_中，试写出除去铜锈的化学方程式_。（开放、探索研究） （4）结论：经过几天的等待，图一中A、B铁钉无变化，而C中铁钉出现锈蚀，证明了铁生锈的确是由水和氧气共同作用的结果。而铜生锈等待的时间更长，同样方法证明了是水、氧气、二氧化碳的共同影响使铜变成了铜绿。通过在实验课中开展研究性学习，同学们在解决问题时的思维方式有了明显的改变，思维的广度、深度有了提高。同学们认为，这种学习过程不仅仅局限在掌握化学知识上，更重要的是培养了实践能力、思维能力、创造能力、自学能力，对科学方法、科学态度和操作能力的认识取得了明显转变。又如，在学习了金属的冶炼后，我要求学生以“怎样以氧化铜为原料制取铜”为课题，进行物质的制备。以下是学生在课堂中研究的过程。对这样的研究性学习任务，很多同学都感到一筹莫展、无从下手。于是我提醒学生：要完成这项任务必须具备哪些条件？怎样才能实现所需条件？经过层层启发，一些学生明确了思考方向，经过同学们你一言我一语的发言，最终理出了头绪：首先要确定的是从氧化铜制取铜的反应原理，然后才能考虑具体的实验步骤，再根据实验步骤考虑所需实验药品、实验仪器和操作注意事项，最后才能进行实验操作。对同学们讨论出的解决问题的基本思路我表示了赞同。具体讨论结果如下表：方案一方案二方案三（1）根据化学原理设计实验方案CuO+H2SO4CuSO4+H2OCuSO4+FeCu+FeSO4H2SO4+FeFeSO4+H2CuO+H2Cu+H2OC+2CuO2Cu+CO2（2）根据实验方案设想操作步骤氧化铜溶解在稀硫酸中，反应过程可稍加热；在硫酸铜溶液中加入稍过量的铁屑，充分搅拌；将上述溶液过滤，滤渣是铜粉和过量铁屑的混合物；在滤渣中加入稀硫酸，使铁屑溶解；过滤出铜粉，洗涤、干燥。将氧化铜装入试管，按氢气还原氧化铜装置进行装配；用铁屑和稀硫酸装配制氢气的装置；制取氢气、还原氧化铜。将氧化铜和木炭粉装入大试管；用酒精喷灯加热；分离反应后的固体混合物（3）列出仪器、药品烧杯、玻璃棒、铁架台、石棉网、漏斗、滤纸、酒精灯。氧化铜、稀硫酸、铁屑。试管、铁架台、酒精灯、单孔橡皮塞、导管。氧化铜、稀硫酸、铁屑。硬质试管、铁架台、酒精喷灯、单孔橡皮塞、导管木炭粉、氧化铜在此基础上，我又引导学生要对实验方案进行可行性研究，即通过比较、分析，归纳出三种方案的优劣，再决定最后的操作方案。立刻同学们就开始发言，纷纷维护本小组的实验方案。面对这个情况，我问同学从哪些角度来判断一个实验方案的优劣？经过一番冷静的思考和认真的讨论，学生们归纳出了以下几个主要判断方向：所制备物质是否纯净、实验装置是否简易、实验操作是否安全、反应的原料和能源消耗是否最经济。根据这些判断依据，同学们对三种实验方案进行了客观的评价：方案一，实验步骤最多，但每一个实验的装置都较简单，实验操作简便易行，消耗原料适中，消耗能源（酒精）少，反应后物质易分离，制备纯净的铜的目标容易实现。方案二，实验操作步骤减少了，但实验装置复杂，对实验的操作技能要求高，容易发生操作事故，由于反应所需氢气为过量，消耗原料明显增多，持续加热消耗能源多，制备纯净的铜的目标可以实现。方案三，实验操作步骤减少了，但实验装置复杂，对实验的操作技能要求高，由于反应难以完全进行，消耗的原料较多，持续高温消耗能源最多，反应后物质难以分离，制备纯净的铜的目标难以实现。经过这样的反复论证，同学们最终决定选择方案一进行实验操作。这时，我又提醒同学要写出实验报告，包括实验设计（实验原理、实验仪器和药品、实验装置图）、实验过程（实验步骤、详细记录实验过程中的现象、实验结论）、实验研究和讨论（对实验过程中遇到的问题进行反思）、自我评价等内容。教师应注意对学生的评价宜采用等第制，要因人而异，对不同基础的学生均要做出肯定性评价，有利于鼓励他们更好的投入研究性学习。通过在实验课中进行研究性学习，学生们发现问题、探究问题、解决问题的意识明显增强了，在实践中获得体验和知识后的喜悦更好地激发了学生学习化学的兴趣，提高了学习的主动性。实践表明，这样的教学方式在培养学生的思维能力、创新精神、解决实际问题的能力和发展性学力方面所起到的作用是传统的教学方式无可比拟的。3.3 在习题课中开展研究性学习研究性学习的一个显著特征就是开放性。有一部分习题是开放性问题，其答案不是唯一的，因此具有发散性思维的特点，不同经验和能力水平的学生可以提出自己不同的思路和方法，进而培养创新精神和创造能力。例如，2003年市中考试题第35题。冶炼金属常用还原剂法，金属冶炼的难易与金属的活动性强弱有关。为了比较金属A与铜的活动性强弱，以下是某学生实验探究的第一步：实验步骤现象结论（1）将金属A放入试管中，并加入少量蒸馏水无明显现象证明金属A的活动性比钾、钙、钠弱实验步骤现象结论（1）将金属A放入试管中，并加入少量蒸馏水无明显现象证明金属A的活动性比钾、钙、钠弱为了继续探究，请设计实验方案，对可能出现的现象进行预测，并推出相应的结论。实验步骤设计可能出现的现象相应的结论实验步骤设计可能出现的现象相应的结论（2）在课堂上学生对该题进行了讨论和分析：通过阅读题干和已知条件，明确了题目的核心是要设计实验比较金属A与铜的活动性强弱。要解决这个问题，需要具备一些基本知识：金属与酸溶液反应、与盐溶液反应的规律以及盐的溶解性，同时回答问题的规范也是一个不容忽视的内容。学生的答案有：将金属A放入稀盐酸（或稀硫酸）中，金属表面产生气泡，A的活动性比铜强；将金属A放入稀盐酸（或稀硫酸）中，无明显现象，A的活动性可能比铜弱；将金属A放入硫酸铜（或硝酸铜、氯化铜）溶液中，金属表面有红色固体析出，A的活动性比铜强；将金属A放入硫酸铜（或硝酸铜、氯化铜）溶液中，无明显现象，A的活动性比铜弱等等。从学生的答题情况来看，不同学习水平的学生都能进行尝试答题，且答案非常多，充分反映了学生在审题能力、思维能力、书面表达能力方面所具备的良好素质。二期课改强调：在给学生传授知识与技能的同时，渗透科学方法教育。学生发展的重要基础是他们的经历和经验，本题就是让学生通过实验设计掌握物质的有关知识，从答案的开放性上体现了学生多角度的思维方法，为培养学生可持续发展的学力打下了基础。又如，2004年市中考第20题。花匠用熟石灰来降低学校花园苗圃中的土壤酸性，但效果不明显。化学老师发现原因是熟石灰已经部分变质，他觉得这是一个很好的实际例子，就取回一包熟石灰样品，要求学生设计实验证明该样品确实部分变质。请填写有关实验仪器和药品，完成实验报告。实验目的：证明熟石灰样品部分变质。实验仪器：玻璃棒、胶头滴管、_。实验药品：水、酚酞试液、_。实验步骤实验现象实验结论样品中有氢氧化钙存在样品中有碳酸钙存在本题首先考查了学生从新情境中获取信息的能力，要求学生理解题给信息，找到问题（证明氢氧化钙中含有碳酸钙）并设计实验解决问题；在实验设计时主要考查学生思维的严密性（实验要求检验样品中同时存在氢氧化钙和碳酸钙，两种物质之间会存在相互干扰的情况）；回答问题要求学生会用文字将实验仪器和药品、步骤、现象规范地写出来，这对学生的文字表达能力也是一个很大的考验。通过引导学生对试题进行的上述分析，使同学们渐渐明确了思考问题的重点如何检验氢氧化钙和碳酸钙？首先应检验哪一种物质？题中有哪些信息可以为解题提供帮助？根据氢氧化钙属于微溶于水的碱而碳酸钙属于难溶性碳酸盐这一特点，且在实验药品中已给出了酚酞，在实验结论已经提示先检验氢氧化钙，就选择指示剂来检验氢氧化钙。检验碳酸盐最简便的方法是滴入盐酸溶液，若看到有气泡，就说明有碳酸钙存在。学生的答案：烧杯（或试管、锥