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关于高中化学竞赛自主探究型辅导模式的思考与实践 摘 要 现代教育强调了学习过程的探究性、持续性，注重培养学生的自主学习习惯养成。如何把自主探究型模式运用到高中化学竞赛辅导中？如何真正提高化学竞赛教学的实效性？笔者经过探索与实践，把探究性学习落实到教学过程的各个环节、各个层次上，给学生创设更多的探究学习的机会，找准探究的切入点，让学生在探究中学会猜想，在探究中学会分析，在探究中学会归纳、推理，在探究中培养创新思维，最终让学生在探究中学会解决问题。这样不仅有利于推动化学竞赛教学的稳步发展，更能培养学生的创新意识和实践能力。关键词 化学竞赛 自主探究 创新能力 实验设计一、引言1化学竞赛的现状国际化学奥林匹克竞赛是International Chemistry Olympiad 的译文，简称IChO，1968年起源于布拉格。虽然历史不久，但迄今已成为国际瞩目的全球化学资优青少年展示聪明才智的最高竞技舞台。高中学生化学竞赛在我国目前仍是优秀学生培养与选拔的主要途径之一，虽然竞赛活动是民间组织的，但其普及程度却非常广泛。每年有上百万中学生参加各层次的奥赛培训、奥赛考试。一方面为发现和培养优秀化学青少年人才提供了很好的途径，为高校选拔了大批优秀新生； 另一方面化学竞赛也是一种非常有益的课外科普活动，是课内化学教育的补充和延伸，极大的促进了化学教育的改革与发展。2化学竞赛的选拔模式从1997年来，我国化学竞赛实行两段式选拔模式。第一阶段为全国初赛阶段（省级赛区），第二阶段则由中国化学会委托某一省、市或自治区的化学会承办。此即一般在每年1月份举行的全国化学竞赛暨冬令营。每省、市或自治区从各自的竞赛优胜者中选派4到6名学生参加全国化学冬令营。冬令营决赛中经过评委会评议，评出决赛一、二、三等奖和参赛纪念奖各若干名。奥林匹克工作委员会参考竞赛成绩，挑选14至20名获奖者（不一定是一等奖获得者）作为国家集训队预备队员。再经过一轮严格选拔，最后确定4名队员组成国家代表队进军IChO。 3化学竞赛的特点化学竞赛作为一种课外活动，其知识考查水平源于中学化学及中学所学其它科目的知识，但又高于高中化学教材水平。高中化学竞赛大纲中明确指出，竞赛考试内容与高中教材相比：增加了若干元素化合物知识，如过渡元素的性质及主族元素中更多的相关化合物知识。 补充了物质结构的理论内容，尤其是涉及杂化轨道理论与晶体结构理论的相关知识。补充了大量大学有机化学中典型的反应原理与有机合成知识。加深了化学基本原理并强调定量分析处理，如：化学速率与平衡、电化学知识及配位化合物知识。决赛中着重增加了化学热力学与化学动力学知识，并增加了有机合成、有机立体化学及电化学的定量处理知识。另外，高中数学、物理、生物、地理与环境科学等学科的基本内容（包括与化学相关的我国基本国情、宇宙、地球的基本知识等）也是化学竞赛的内容之一。相比于数学竞赛，化学竞赛不是脑筋急转弯，它需要广博、扎实的知识功底和雄厚、灵活的理论素养，它更加强调知识面和综合能力。就这一点而言，聪明并不是化学竞赛的根本，勤学苦练才是关键。只有浓厚的学习兴趣，才能形成广博的知识，而喜欢钻研、探究又是增强兴趣的最好方法。化学知识的累积不能来半点取巧，必须要有理论的深度和精专，没有这一点做基础，再好的思路也是空中楼阁，无法用于竞赛的解题。二、“自主探究型辅导”的涵义及基本模式我校理科特长班的学生是从每年将近800名高一新生中经过层层选拔出来的，他们基本上都有以下特点：自学能力强，特别是创造性能力强；知识面宽，兴趣广泛；表达能力与交往能力强等等。所以如何创造一种适应理科特长班学生不断发展的育人环境，如何发现创新能力的化学人才，是笔者多年来一直思考的问题，并进行了一些有益的探索。毕竟化学竞赛不同于传统意义上的化学教学，普通的、经典的化学教学已经不能适应当前新课程教育改革的需要，更何况是化学竞赛的教学。那什么叫“自主探究型辅导”呢？首先应说什么叫“自主性”学习，自主学习者认为没有人能替别人作决定，每个人都应拥有为自己做主的权利。自主能力主要包括问题的提出、情感的体验、思考的策略和行动的勇气，这些都必须在一次一次为自己抉择，从成功或失败中累积经验而来，不需要靠灌输知识来学会。自主能力不是一种知识，而是面对知识的一种态度和艺术。自主学习是由自己的大脑产生一个指令，然后自己去执行这个指令。通过自身的反复体验和训练，会让这种指令变得很有趣，而不是枯燥无味。而“探究”则符合中学生强烈的好奇、质疑、求索、创新的年龄与心理特征。“探究型辅导”是以学生“自我体验”问题式学习为核心，设疑、探密、激趣以“新颖”为标志，培养学生创新意识和创新能力为宗旨的教学模式。化学“自主探究型辅导”基本模式可用下列图式表示：创设情境 提出问题探究讨论总结归纳分析评价巩固提高 自主探究活动其中“提出问题”和“探究讨论”可以实现反复促进、反复激化的关系。三、“自主探究型辅导”模式在化学竞赛教学中的应用与探索如何将“自主探究”应用到平时的化学教学特别是化学竞赛辅导中呢？这一定要求老师知识新、观念新、方法新、手段新。老师在教学过程中要转变“搬运工”的角色，而是把学生置于一个动态、开放、主动和多元的学习环境中，它重过程、重应用、重体验、重参与。老师先创设一种类似于科研的情境和途径，让学生主动去探究、思考和体验，在此过程中学生学会对信息的采集、分析和处理，最终得出正确的结论。在具体的实施过程中，老师还要善于理解、鉴赏、保护和激励学生的探究精神。1 预留空间、创造机会，激发学生的探究潜能高中生正处于思维活跃，形成良好创新素质的黄金时期。留白式教学是教师根据人的“完成情节”心理机制产生“未完成效应”，不直接通过讲述的方式明确将一些学习内容告诉学生，而是通过提出问题（包括疑问、反问、质疑）、布置任务、讨论交流等方式留出“空白”。即教学中故意给学生留下思索的空间，让学生经过积极主动的思考来填充问题的“空白”。从心理和美学角度看，“空白”容易使人产生急于“充实”、“填补”并使之匀称、完美的心理倾向，以此激发学生的求知欲。“未完成效应”在心理学上又称作“蔡格尼克效应”，它反映了人天生对没有完成的事情存在着使之完成的“情节”。正是这种“完成情节”驱动着人们能够有始有终地将一件件的事情完成。所以有人称教学留白是课堂中的“断臂维纳斯”，它极大程度地培养了学生自主学习的能力，调动学生的主观能动性，也很好地激发了学生地潜力和创造力。例如在讲述原子结构和同位素相对质量时，学生已经明确了质子的相对质量为1.008，中子的相对质量为1.007，并且均可取近似值1。有学生立即提出16O的相对质量15.9949，18O 的相对质量为17.9991，而这两种同位素的近似相对质量分别为16和18，均大于其相应的相对原子质量。既然将质子和中子的相对质量均取整数值1，那么计算所得同位素近似相对质量应该小于该同位素原子的相对质量，是什么原因产生的误差呢？这对高中的知识无疑是一块“空白”，以前的教学从未这么设疑过，是简单的否定或肯定？还是干脆回避？我深深感觉到这位学生表现出的是一种敢于质疑、勇于探究的行为，这很可能孕育着可贵的创新精神。所以我顺水推舟，预留了这样一个“空间”：爱因斯坦的相对论对科学的发展影响深远，那你们知道有一揭示质量与能量关系的方程吗？后来这位同学通过自学大学物理知识，并与其他同学组织讨论，认识到这是质子和中子聚合成原子核时，释放能量，这一差值被称为质量亏损，等于核子结合成原子核释放出的能量结合能。这位同学不仅理解了E=mc2方程涵义，而且自己还将这一部分内容在课堂里讲给学生听，并写成了小论文。正是凭着这种自主探究的良好学习习惯，学生们学得更加主动轻松、灵活自如，同时极大地提高了他们的学习兴趣和学习效率。2创设情境、迁移思维，培养学生的创新能力教学活动主要由三部分组成：学生（教学的主体）、教师（教学的主导）和教材（教学的载体），与此相应在教学中并存着三种思维活动，即科学家的思维活动、教师的思维活动和学生的思维活动。在教学过程中，作为起主导作用的教师，首先必须通过备课、钻研教材，将教材中蕴涵的科学家的思维活动内化为自己的思维活动，然后通过上课这种形式，去组织、诱导学生的思维活动。德国戈海纳特曾说：“向学生预示结果或者解决方法都会阻碍学生去努力研究，因此，应该对结果和调查迟下定论。对学生的错误不应看得过重。教师须明白，所有有活力的思想都有一个缓慢发展的过程。”所以我们在教学活动中，不能急于求成，要认真做好以下两点：1、角色换位。扮演学生的角色，经常用学生的心态和眼光去审视所教内容，要想学生所想，疑学生所疑，难学生所难。千万不要以“过来人”自居，要尊重并理解学生的每一次质疑、每一种思维方式。2、稚化思维。即在备课或上课时，我们要把自己的思维后退到学生原有的思维水平上。提出问题后，要有意识地制造成一种陌生感、新鲜感。例如有机反应类型特别多，如果能从简单和熟悉的反应转化、认识、推导出不熟悉的复杂反应（从形似的联想到神似的联想的思维转换），并由此得出规律性的结论，学生理解得就会更加轻松与深刻。例如在讲解取代反应时，我是这样创设情境、迁移思维的：NaOH ROH + NaClNaCN RCN + NaClNaOR ROR + NaClH2S RSH + HClHNH2 RNH2 + HClNaCCH RCCH + NaClNaOCOCH3 ROCOCH3 + NaClAgNO3 RONO2 + AgClNaI RI + NaClA2B2 A2B1 + A1B2H2O ROH催化剂催化剂丙酮从复分解反应：AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3到有机取代反应：CH3Cl + NaOH = CH3OH + NaCl都有一个共同的规律： A1B1 + A2B2 = A1B2 + A2B1，然后引导学生归纳总结：RClA1 B1然后学生经过讨论，又总结出上述反应的共同特点：+- Y- RCH2 X RCH2Y + X-Y是负电性的原子或原子团以及带孤对电子的中性分子，作为亲核试剂，它总是进攻电子云密度小的碳原子（aC），所以又叫亲核取代反应。又如卤代烃还能与金属钠发生一个有名的伍尔兹反应（偶联反应）：2RCl + 2Na RR + 2NaCl，它在有机合成的思想与方法上给后人以极大的启示，开启了金属有机化学、有机合成的大门。然后指导学生通过类比、发散、迁移，去揭示更深、更广阔的应用。CCl4 + 4Na C（金刚石）4NaClRCHCHR + 2Na RCHCHR + 2NaCl Cl ClRCHCH2CHR +2Na RCHCHR + NaCl + NaBrCl Br CH2迁移2RCl+2NaRR+2NaCl经过这样的启迪与迁移，学生不仅从中获得了科学的知识，更受到科学思维的熏陶，有利于学生建立化学模型，掌握科学的思维方法和学习方法，从而提高创新思维能力。3 实验探究、小组合作，是化学“自主探究型”辅导的有效途径和方法实验是进行科学探究的重要方法，而实验又是化学教学的基础，它以生动的魅力和丰富的内涵在化学教学中发挥着独特的功能和作用。设计探究性实验，能激发学生学习的兴趣，帮助学生形成概念、获得知识和技能，培养观察和实验能力，还有助于培养实事求是、严肃认真的科学态度及科学的学习方法。实验探究的一般过程是：老师提出问题 学生分组讨论 资料搜集、方案设计 动手实验 分析处理 印证结论。例如在讲述醇的性质时，我演示了一个有趣的实验：用一块棉手帕，在盛有70酒精的烧杯中浸泡，待均匀湿透后取出。展开手帕，用镊子夹住，在酒精灯上点燃，当火焰熄灭后，手帕完好无损。奇妙的实验现象，引来学生的一片哗然欣喜，然后我让学生分组讨论，解释这一奇特的现象。学生注意力集中，大大地激发了学生探索科学、揭示奥秘的兴趣，学生也进入了学习心理的最佳状态。他们很快就想到这是由于醇分子中氢氧键的高度极化，使醇分子可以通过氢键的作用相互缔合。-+- R : O : HO H R要使醇变成蒸汽，必须供给足够的能量使氢键断裂，乙醇在燃烧的时候，也在大量地气化吸热，使手帕的温度低于棉布的着火点，所以手帕完好无损。例如在讲述酯的性质时，先介绍酯是一类很重要的化合物，它广泛存在于自然界中，如油脂和蜡都是高级脂肪酸的酯，植物的花果中也含有一些香味的酯，所以它们广泛地被用作香料。然后话题一转：指纹是每个人的特征，你有什么方法显示指纹？学生马上回答说：可以用硝酸银溶液法。难道说这与酯也有关系？在一片好奇和质疑的氛围中，学生等着我的回答。然后我拿出准备好的一张白纸和一支干燥的试管（加入了少量的碘片），指导一位同学用碘熏法显示自己在白纸上留下的指纹。当这位同学用碘蒸汽熏过白纸，并看到清晰的指纹后，教室里马上沸腾了，你一言我一语，都在讨论“反应”的原理？分组讨论后，他们终于明白，这是由于碘能溶解在指纹印上的油脂之中。另外，我还补充说明了指纹的“有机显色法”和“激光检测法”。有机显色法的原理是：指纹印中含有多种氨基酸成份，所以采用一种叫二氢茚三酮的试剂，利用它跟氨基酸反应产生紫色物质，就能检测出指纹。用这种方法可检出一、二年前的指纹。激光检测法的原理是：用激光照射指纹印显示出指纹。用这种方法可检测出长达五年之久的指纹在教学活动中通过化学实验创设问题情境来激发学生的学习兴趣和探究潜能，使学生以积极的心态投入到教学互动之中。不但化解化学教学中过于“严肃”和“呆板”的局面，而且使课堂变得活泼、轻松和自由，学生的学习效率也会成倍提高。正是在这种探究精神的影响之下，班级里有一位热衷于化学的同学，在家长的支持下，又在家里建立了一个化学实验室，化学实验的器皿、存放化学实验的器具的大立柜等应有尽有。他不但课外研究到什么化学问题时，就在家庭实验室做实验，而且时常邀约班上有共同兴趣的同学，课余一块儿到他的家庭实验室做实验。人们常说：“听过的会忘记，看过的会记住，做过的才会明白。”亲手做过化学演示实验，对相关的化学知识就理解得更为透彻。让学生亲自参与探索研究的全过程，逐步形成乐于探究，努力求知，敢于创新的心理倾向，并使学生初步掌握从事科学研究与探索的规律和方法。其实，实验的探究设计能力在化学竞赛中也非常重要。全国初赛试题注重考察学生设计实验的创新思维能力与发散性思维能力，从知识层次看，并不很难。但对设计方案的灵活性与规范性要求较高，每届初赛学生失分较多的也正是实验题。全国决赛试题一般是先合成某种化合物（无机物或有机物），然后对产品产量与纯度作相关分析。而且从每年竞赛题看，实验内容所涉及的领域越来越广，对操作的要求越来越高。总的说来决赛考察学生实验能力比较全面，一般包括：按照实验步骤进行实验的能力； 正确使用基本仪器，规范基本操作的能力； 实验设计的能力； 观察、测量、记录、分析和判断的能力； 处理数据及表达结果（图、表、文字）的能力； 对实验结果进行评价，并提出改进意见的能力。 例如在讲述卤代烃的制备时，先让学生回忆前面已学过的几种方法：烷烃的光卤法、烯烃与卤素或卤化氢的加成法、芳烃的侧链aH卤代法以及用醇与氢卤酸取代法。然后我要求学生查阅相关资料，设计一个“正溴丁烷的制备实验”。一个相对完整的化学实验方案，一般包括实验目的、实验原理、实验用品（药品、仪器和设备）及规格、实验步骤、实验装置图、注意事项、实验现象及结论。首先我和他们一起学习制备原理：由正丁醇与溴化钠、浓硫酸共热而制得的。可能发生的副反应有：+H2O32NaBr+2H2SO4Br2+SO2+2H2O + Na2SO4主要试剂及产品的物理常数：（查阅文献资料）名 称分子量性状折光率比重熔点沸点溶解度：克/100ml溶剂水醇醚正丁醇74.12无色透明液体1.39930.80978-89.12