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在化学实验中提高学生的科学探究能力 泰兴市曲霞初中 王金红 邮编225454 摘要：笔者在分析和研究科学探究及能力的基础上，认为应从选择合适内容，引导学生探究 、做好分组实验、鼓励学生设计实验、拓宽课外实验等方面提高学生的科学探究能力。关键词：实验 科学探究 能力科学探究是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容，对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。如“初中化学新课程标准”明确提出“将科学探究作为课程改革的突破口”；在“高中化学新课程标准”也提出“以进一步提高学生的科学素养为宗旨提高学生的科学探究能力”。由此可见，培养学生的科学探究能力对学生未来的发展有着十分重要的作用！化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验在培养学生的探究能力方面具有不可替代的独特功能。一、科学探究及能力的概述科学探究的主要目标是使学生领悟科学探究的思想，培养学生进行科学探究所需要的能力，增进对科学探究方法与过程的理解。美国学者彼得森对科学探究定义如下：“科学探究是一种系统的调查研究活动，其目的在于发现并描述物体和事物之间的关系。其特点是采用有秩序的和可重复的过程；简化调查研究对象的规模和形式；运用逻辑框架作解释和预测。探究的操作活动包括观察、提问、实验、比较、推理、概括、表达、运用及其他活动。”上述科学探究的定义和说明启示我们，要全面理解科学探究的涵义，须把握以下三个方面：第一，科学探究的本质。科学探究在本质上是科学家用来解决自然领域或科学问题的一种思维方式，它追求知识的确凿性，即对任何理论不轻信盲从，不迷信权威，而是用证据来证明。 第二，科学探究过程。科学探究是一种过程，有一定的活动程序或阶段。无论科学家从事哪一门类或哪一领域的研究，从发现问题到解决问题，都要大体上经过这样一些类似的活动过程和阶段：形成问题、建立假设、制定研究方案、检验假设、做结论。正是上述这些活动过程构成了被称为“探究”的科学过程，进而也成为判断某种活动是否是科学探究活动的依据。第三，科学探究技能。美国科学教育促进会（AAAS）在以过程为中心的SAPA课程中，从各种科学研究活动里抽取出13种过程技能：观察、分类、应用数学、测量、应用空间与时间关系、交流、预测、推理、下定义、形成假设、解释数据、控制变量、实验。这些技能彼此紧密联系，统一在探究活动过程中。在实际的化学教学活动中，这些技能则主要是通过完成部分或完整的探究活动而形成和发展的。具体过程一般是：老师创设情景、提出问题，然后引导学生提出猜想和假设，接下来进行实验设计和操作以验证假设的正误，最后得出结论并进行交流反思。学生可以通过完成这些活动来提高其科学探究能力。 这里需要指出的是，科学探究的这三个方面是紧密联系、不可分割的。科学思维是科学探究的核心和灵魂，对探究程序和方法起统帅作用，支配着探究程序的设计、方法的选择和使用。探究程序则把各种探究技能有机地联系起来，形成一个整体。可以说，没有科学思维，科学探究则是盲目的、徒劳的，而没有探究程序和方法，则根本不存在科学探究。二、科学探究在教学中的作用1.尝试探究是一种比较高级的思维活动，它首先使全体学生面临新的问题情境，然后让其根据各自已有的知识和经验，努力探索解决问题的多种途径，去试探获取结论，因此能充分发挥每个学生的学习潜力，培养创造性思维能力，促进个性发展。2.通过这种方式使学生能够像科学家那样去思考和探索，体验科学家发明、发现、创造的过程，有利于掌握学会知识的正确态度和方法。3.由于这些知识是学生亲自参与探究得到的，因此印象特别深刻，可以经久不忘，遇到新的情况也能灵活的应用，有助于学生迁移能力的提高，有助于透彻理解所学知识的实质。三、开展实验探究，引导探究学习方法的构建 由于科学探究能力对学生未来的发展具有非常重要的作用，所以，广大教师们无一掉以轻心！为了培养和提高学生的科学探究能力，教师们把能用的方法几乎都用上了。例如：观察、实验、调查、推理、判断、交流、合作等。但由于化学是一门以实验为基础的科学，化学实验还是进行科学探究或培养学生探究能力的最主要方式。通过实验，可培养学生的观察、实验、思维和自学能力，而这些能力都是科学探究能力的重要组成部分。科学探究是化学课程标准提倡的重要理念，它涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等，是学生积极主动地获取化学知识、解决化学问题的重要实践活动。科学探究需要学生亲身经历和体验，需要学生用脑子思考、用耳朵倾听、用嘴巴说话、用双手操作，让学生在“做科学”中学习科学，它与传统的“听化学”“读化学”截然不同。如何在化学实验中提高学生的科学探究能力，这是摆在我们每个教育工作者面前的首要问题。下面结合自己的教学体会，谈几点具体做法。1. 选择合适内容，引导学生探究 化学实验有的危险性较大，有的对个体的危害和环境的污染较大，这些实验一般不适合学生探究。教师可选择保证学生安全和在一定时间能完成的实验引导学生探究。例如，实验室用高锰酸钾固体加热制取氧气的教学可这样处理：将学生分为四人一组，教学过程分两个阶段，第一阶段让学生分组讨论并组装制取氧气的整套装置，教师巡回视察，然后各小组展示自己的装置并总结装置中的特点。至于一些细节问题暂不指出。第二阶段是让学生制取并收集氧气，教师要提醒学生注意观察整个实验过程中各部分可能出现的现象。接下来学生开始汇报自己观察到的实验现象，并分析可能的原因，对于那些非正常现象，大家一起研究并提出改进的具体方案。如有的学生观察到导管内有紫红色物质，使水槽中的水带点淡红色，从而得出试管口放置棉花的原因，在此处学生还提出了形形色色的棉花代用品，如卷筒纸、玻璃丝等。通过这样的学习，学生不仅掌握了实验室用高锰酸钾固体加热制取氧气的基本操作，而且学生在亲身体验中悟出了许多道理，这对于他们以后的学习是很有帮助的。2.做好分组实验 化学家戴安邦曾经说过“化学实验是学生学习化学的最佳场所。”义务教育课程标准实验教科书的“活动与探究”就有32处，如蜡烛及燃烧、人体呼出气体的成分、分子运动、质量守恒定律、模拟酸雨的危害、乳化作用、溶液酸碱性对头发的影响、粉尘爆炸等，都需要学生亲自动手、设计方案、收集资料、观察思考、探索科学原理，教师要指导学生“做中学”，把“做”融入学习的全过程，在“做”中提高学生的探究能力。 分组实验，是培养学生动手能力的重要手段。学生通过亲自实验，熟练掌握操作技能、技巧；而后巩固验证，加深和扩大他们所学得的理论知识。做实验的过程就是理论联系实际的过程。因此，要认真组织好每一次的学生分组实验。对每一章每一节实验做到实验目的明确，要求具体，计划周密，要使学生学会，掌握操作技术。如，使用试管的操作方法，要求他们能正确地拿试管，夹持试管，洗刷试管等。在进行碱和酸的反应实验中，要求他们会振荡试管，用试管加热物质，注意试管的倾斜方向等。要使学生掌握操作要领，培养动手能力。学生动手实验时，教师必须及时防止和纠正在实验操作上的错误，训练学生正确地进行实验。例如：学生做粗盐提纯的实验时，常因仪器不干净，过滤时漏斗里的液面高于滤纸边缘，做不出理想的实验效果，教师就应及时引导学生分析原因，找出操作上的错误后，重新操作，保证实验现象明显，效果良好。学生动手操作，掌握了一定的实验基本技能后，坚持经常练习，久之就会熟能生巧。事实证明，通过组织分组实验，不仅培养了学生的动手能力，还培养了实事求是的科学态度和严肃认真的工作作风。 3.鼓励学生设计实验课本上的实验一般都有明确的结论，对于有着强烈好奇心和求知欲的学生而言，这些实验就成了验证性实验，对于培养学生的探究能力帮助不大。所以教师要结合教学内容，选择适当的实验，让学生发挥自己的聪明才智，大胆设计方案，再亲自动手“做”实验。例如，在学习氢氧化钠溶液与二氧化碳反应的知识时，它不像氢氧化钙溶液与二氧化碳反应那样有明显的现象，学生不禁会想：“怎样知道氢氧化钠溶液与二氧化碳反应了呢？”教师顺势点拨学生，让他们设计一些实验进行探究。学生联想学过的知识，设计出的实验有：将二氧化碳气体通入盛有氢氧化钠溶液的塑料瓶；将氢氧化钠溶液滴入盛有二氧化碳并带有胶塞、导管、气球的烧瓶；将氢氧化钠溶液滴入盛有二氧化碳的锥性瓶后，把一个软皮蛋放在瓶口形成“瓶吞蛋”等等。通过设计实验，探索实验的过程，学生不仅掌握、巩固了所学的化学知识和实验技能，同时也灵活、创造性地运用了这些知识和技能，这是培养他们的创新意识和创新能力的很好途径。4.拓宽课外实验化学非常贴近生活、贴近社会，探究生活、社会中的化学问题，解决日常生活中的实际问题，体现“从生活走向化学，从化学走向社会”的特征，使学生体验到生活离不开化学，化学就在身边。教师要选择适当的生活素材，让生活走进课堂，通过“做”，拓宽化学实验的功能，培养学生的探究能力。 如在学习酸和碱时，学生明确了指示剂的概念，知道一些新鲜植物的花瓣、花冠、果实、果皮的酒精浸出液能做指示剂，在酸、碱性溶液中显出不同的颜色。有一位同学在生活中发现，活的墨绿色的虾，煮熟后变成了红色，汤水也呈红色，由此萌生出煮虾后红色的汤水能否作指示剂的想法。于是教师指导学生找来足够的用品和药品，师生共同探究这个问题。 开展探究学习十分有利于改变学生的学习方式，探究教学模式是多种启发式