高中化学科学探究在教学中的实施与思考

高中化学必修1、2“科学探究”的实施与思考摘要针对目前高中化学“科学探究”在教学中实施的具体情况和存在的问题，对人教版高中化学必修1和必修2教材中“科学探究”栏目设置的目的和意义、“科学探究”栏目设置的内容和特点进行分析探讨，并就在教学中如何实施“科学探究”提出几点建议和对策。关键词高中化学；科学探究；实施与思考中图分类号G6338HIGHSCHOOLCHEMISTRYREQUIRED1,2,THEIMPLEMENTATIONOFTHE“SCIENTIFICINQUIRY”ANDTHINKINGMENGJIAYUETUTORLVBAOLANCOLLEGEOFCHEMISTRYANDCHEMISTRYENGINEERING,HUBEINORMALUNIVERSITY,HUANGSHI,HUBEI435002,CHINAABSTRACTFORTHEIMPLEMENTATIONSITUATIONOF“SCIENTIFICEXPLORATION“ANDEXISTINGPROBLEMSINTHEPRESENTHIGHSCHOOLCHEMISTRY,ANALYSISANDDISCUSSTHEPURPOSEANDSIGNIFICANCEOFTHE“SCIENTIFICEXPLORATION“WHICHHASBEENSETINHIGHSCHOOLCHEMISTRYREQUIRED1,2,CONTENTANDCHARACTERISTICSOF“SCIENTIFICEXPLORATION”,ANDPUTSFORWARDSEVERALSUGGESTIONSANDCOUNTERMEASURESFORHOWTOIMPLEMENTTHE“SCIENTIFICINQUIRY“INTHETEACHINGKEYWORDSHIGHSCHOOLCHEMISTRY；SCIENTIFICINQUIRY；IMPLEMENTATIONANDTHINKING高中化学必修1、2“科学探究”的实施与思考1前言随着新课改的推进与实施，从课程改革到教学改革，从教学改革到课堂改革，从有效课堂到高效课堂，我们的教育进入了前所未有的“课改活跃期”，“科学探究”式教学由此应运而生1。“科学探究”是学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动2，“科学探究”也是培养学生探究意识和提高实验能力的主要途径。针对目前高中化学“科学探究”在教学中实施的具体情况和存在的问题，对人教版高中化学必修1和必修2教材中“科学探究”栏目设置的目的和意义、“科学探究”栏目设置的内容和特点进行分析探讨，并就在教学中如何实施“科学探究”提出几点建议和对策。2设置“科学探究”栏目的目的和意义人教版高中化学必修1和必修2教材除主干知识外，设置了实验、科学探究、学与问、思考与交流、科学视野、实践活动等丰富多彩且极具探究性的栏目。其中“科学探究”栏目是以探究为目的，具有思考性、探索性的学生活动21人教版高中化学教材中设置“科学探究”栏目的目的（1）让学生亲身参与探究，主动获取知识科学探究是学生参与式的学习活动，在化学教学中，探究的问题大多都需要通过实验来完成。由于大多数中学生对实验操作非常感兴趣，希望自己可以亲手做实验，所以在探究活动中，教师可以利用学生的这个积极性，引导学生自己设计实验来进行探究，并让学生亲自动手进行实验，经过积极的探索和发现、亲身的体验与实践，不仅可以让学生从探究过程中主动获取知识，应用知识，解决问题并产生积极情感态度，也有利于塑造学生的自主性，培养学生的创新思维，提高学生的实践能力。（2）让学生在学习中学会交流与合作社会的发展人类的进步离不开人和人之间的交流与合作，一个人要能在现代社会上立足就必须有一定的协作能力。科学探究式教学往往是以小组合作的形式展开的，它的开放性和自由性提供了一个有利于人际沟通与合作的空间，学生可以在这个探究过程中发展团结协作的精神，学会倾听别人的见解并重新审视自己的观点，获得正确的认识，学会共同分享、相互帮助，享受合作带来的乐趣和喜悦。因此，在科学探究过程中，不仅可以培养学生交流的习惯，也可以让学生体验合作的意义与价值。（3）让学生在学习中养成实事求是的科学态度科学探究的最终目的是达成和提高科学素养3。学生在科学探究的过程中，学会从实际出发，通过认真踏实的探究，坚持实事求是，坚持从数据中推导出规律性的认识，并且形成尊重他人的想法和成果的正确态度。同时，科学探究活动能使学生主动地获取科学知识，体验科学过程与运用的科学方法，能更好地理解化学科学的本质，促进学生对化学的认知、情感、态度等方面的和谐发展，有助于形成一定的化学科学探究能力。因此，化学科学探究对提高学生科学素养和养成严谨、踏实的科学态度具有十分重要的作用。22人教版高中化学教材中设置“科学探究”的意义（1）转变学生传统的学习方式长时间以来，学生一直都是面向考试、背书、做题的学习方式，为转变这种传统的学习方式，强调学生主动思考，已成为各界普遍关注的热点话题。俗话说得好，学起于思，思源于疑。学生若能积极思考，主动质疑，就能变被动学习为主动学习。化学课堂通过实施科学探究，使学生体验科学探究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，实现学生的自主学习，让学生在自主探究学习中建构知识结构，充分发挥学生学习的积极性、主动性和创造性。另外，在这个过程中，不仅可以使学生在需要理解书本知识的前提下灵活分析一些现实问题，也可以提高学生的发散性思维和分析归纳能力、创新能力及自主学习能力，从而更好地发挥学生在教与学过程中的主体作用。（2）提高课堂效率学生无兴趣的课绝对不会有效率，如何激发学生的学习兴趣，让学生在轻松氛围下学好化学，是我们亟需解决的一大难题。在科学探究教学中，多数探究的问题都需要通过实验来完成，所以通过亲身参与科学探究，有利于激发学生的学习兴趣，调动学习积极性，使学生乐学、爱学，易于收到最佳的教学效果。此外，合理地运用实验材料进行科学探究，不但能解决教学中难以解决的教学重点、难点等实际问题，又具有直观性、形象性和可操作性，能具体准确地反映教学内容，这种效果是教师单纯口头讲述所难以达到的。（3）培养学生科学探究的能力科学探究的能力是由“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”等八个要素构成4。而这八大要素贯通于整个科学探究之中，学生通过亲身经历和体验科学探究活动，不仅可以培养搜集和处理化学信息的能力、获取化学新知识的能力、分析和解决化学问题的能力，以及交流与合作的能力，也有利于学生化学创造性与实践能力的培养。因此，科学探究栏目的设置为培养学生科学的探究能力提供了有效的资源。3“科学探究”栏目的特点31突出实验在科学探究中的基础功能利用科学探究实验积极开展科学探究活动，对于改变学生的学习方式和教师的教育模式具有重要意义5。人教版必修1、2教材中共设置了14个“科学探究”栏目，其中有11个栏目教材上明确了其探究方式的基本方式为实验探究共13个实验，具体内容如下表所示物质性质的探究1碳酸钠和碳酸氢钠的性质探究2FE3、FE2的性质和检验3探究食醋除去水垢的原理科学探究栏目中的实验探究性实验实验现象的探究1区别胶体和溶液2铝的加热熔化实验3钾、钠分别与O2、H2O反应的比较4金属MG、AL与H2O及HCL的反应5甲烷的取代反应6石蜡油的分解实验这种安排目的就是让学生亲自动手做实验，通过实验探究的过程培养学生的科学品质、创新思维，激发学生的求知欲望，促进学生的发展，也充分体现了新课程“在做中学”的基本理念。同时，实验也是落实“情感、态度和价值观”目标的重要途径，对提高学生的科学素养具有十分重要的意义。如，上表中探究性实验中的“FE3、FE2的性质和检验”，通过安排FE3和FE2之间相互转化的实验探究，不仅可以让学生深刻认识铁盐与亚铁盐的性质，同时也是氧化还原反应理论教学的良好素材。而且该实验反应原理简单，在其相互转化的途径选择上表现出较大程度的多样性，为学生提供了更多相互学习、合作的机会。此外，在该实验操作过程中还培养了学生的观察能力和对比分析能力，在对实验结果讨论过程中也培养了学生逻辑思维能力和知识迁移能力6。又如，上述设计性实验中“原电池装置的实验设计”，该实验设计的思想主要是引导学生从一个水果电池引入电池的内容，这样不仅可以激起学生对原电池的好奇心，也可以达到教学创设情境的需要。而且此实验是化学与能源相联系的关键内容，这些知识不但能让学生大开眼界，而且还能为环境、能源与可持续发展提供良好的教学内涵，同时也充分体现了新课程“在做中学”的基本理念。32采用多种活动形式，在探究活动中培养学生的科学品质人教版必修教材中的“科学探究”栏目的内容，除了大部分以实验为主外，还有一些是用科学研究中常用的思想和方法，真实地“再现”科学家的科学探索历程，让学生了解科学探究活动的一般步骤方法7，初步学会运用比较、归纳、概括等思想方法对获取信息进行加工，就好比数学当中的类比方法一样，用类似的方法解决一些简单的化学问题，不仅有利于知识的理解，也可以使化学学习思维更加广阔。如教材中为认识“元素周期律”而设计的科学探究实验碱金属原子结构递变规律和元素原子核外电子排布、原子半径和主要化合价的递变规律，这两部分探究实验的内容就融入了列表分析、分类研究、对比实验等思想方法7，通过有关数据和实验事实，了解原子结构与元素性质之间设计性实验1铁与水蒸气反应的实验方案设计2NO2尽可能多的被水吸收实验3原电池装置的实验设计4比较醋酸和碳酸酸性强弱的实验方案的关系。通过探究规律，让学生体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐，同时在活动中培养学生严谨求实的科学态度。还有教材中为学习“气体摩尔体积”而设置的探究活动中，对于电解水的实验的结论，生成氢气与氧气的体积比为21初中化学早已学过，而在高中化学必修1中又将其设置成科学探究，目的就是用数据计算和数据分析等多种形式对已有知识迁移理解气体摩尔体积，从多方面去证明阿伏伽德罗定律的成立，这样不仅可以使学生体会物质的量的“桥梁”作用，也可以培养学生的分析推理能力。4目前“科学探究”在教学中的实施情况（1）学生自主学习、主动探究能力有待提高为了探究“科学探究”在教学中的实施情况，上学期实习期间曾多次向高中老师和学生了解情况。从而得知学生很少独立性的做实验，而且实验课程安排又少，甚至有部分同学在初中没亲手做过实验，导致对化学实验存在畏惧心理。虽然大部分同学对科学探究实验还是比较感兴趣，但是由于各种条件的限制，学生很少动手去操作，所以对于科学探究的一般步骤知道的并不多。其次，高一新生不论是在生理上还是心理上都显得很稚嫩8，虽然很多同学对理论知识（比如说药品的取放、试管的使用、酒精灯的使用等）了解得很好，但是由于实验次数少，很多学生的实验操作及实验的观察等基本操作技能较差；自主学习、主动探究方面的训练较少，且来自不同的学校，发展很不均衡，所以科学探究教学刚开始实施起来确实有些困难8。（2）已知探究结论，再探无味科学探究式实验要求实验结论是未知的，因此，高中人教版必修教材中的科学探究实验不给步骤和结论，空白处较多，旨在给学生更多的自主探究空间，激发学生的好奇心和求知欲。然而在实际教学中许多学校提倡“先学后教”的预习方式，使学生钻研辅导资料，事先知道了所探究实验的过程和结论，导致探究性实验变成了验证性试验而变味。如必修2教材中第三章第一节的科学探究实验甲烷的取代反应，探究甲烷与氯气在有无光照条件下的反应现象及从中得到的启示，而由于老师要求学生提前预习，学生已经通过课本知道了实验现象及结论，从而导致学生对探究实验消极观望，兴趣低落。（3）教师传统的教学方式固化科学探究的主体是学生，使学生在老师的引导下能够自主的、创造性的学习，这也是新课程的要求。但是对于教师来说，经过长期的实践每个人都有自己的一套针对应试教育运用自如的传统教学方法和手段，而且在传统的教学方式中，教师是课堂的主宰者，教师教什么，学生学什么，老师讲多少，学生就应该会多少，这种教学模式已经根深蒂固。同时，教师的教学手段单一。在教学过程中，许多老师特别是中老年教师不愿意尝试现代的教学手段（课件和多媒体），他们觉得多媒体太麻烦，而且对网络技术运用不娴熟，所以在教学中基本上是一支粉笔、一块黑板，让学生被动的接受知识，大大减少了学生学习的兴趣。对于新课改后的科学探究式教学，许多教师不想尝试，他们觉得就像平时教学一样教给学生不但方便而且不会影响学习进度，特别是对考试几乎没有影响。如果校领导听课时要求体现新教育理念，有些教师则会被动地去设计一节课，但是这堂课听起来仍然会有一种穿新鞋走老路的感觉。因此，对于长期受传统教学观念束缚的教师来说，接受一个新的理念并将其运用到现代的教学实践中是有一定难度的。（4）学校化学教学资源匮乏课堂教学资源是学生学习的载体，更是教师组织教学的重要素材，离开了教学资源教学便无法进行。科学探究内容主要以实验为主，要使学生的科学探究真正落到实处，就必须向科学家那样为其准备一个实验室，而学校里的实验室则是学生进行实验的最好场所，但是由于我国教育经费投入有限，多数学校的教学实验器材配备并不完善，特别是乡镇学校缺少相应的实验药品，对于教材上出现的许多实验无法完成，而且有时化学实验又是消耗性课程，很多学校负担不起这部分费用，从而就大大减少了学生的亲自动手做实验的能力，就更无法体验在“做中学”的乐趣。所以，对于一些接受新课程理念很快的年轻化学教师，总是有一种“有劲没处使”的感觉。（5）评价体系不合理科学探究式教学不仅仅可以考察学生的知识与技能，还考察过程与方法以及情感态度价值观等方面。然而目前新的教学评价体系尚未成型，学校评价教师和学生的标准往往就是成绩，这样就形成了一种局面，就是老师不管怎么教，用多长时间去教，方法多么陈旧，只要成绩好就是教得好。且目前我国的教育仍处于应试教育阶段，所以不管是家长还是学校评价教师和学生的标准往往就是成绩，因为成绩好将来就可以上好的大学。而在中学阶段对实验动手能力的考察就犹如形同虚设（在参加会考时就相当于过过场罢了）。在现实生活中，大部分家长还是比较看重学习，他们总是想将自己的孩子送到升学率高的学校，觉得这样才会给孩子一个好的教育和未来。所以，由于成绩和升学率的制约，许多教师对于探究式教学想用而又不敢用，这也就成为了科学探究教学实施的一大障碍。（6）其它学校化学课时设置较少，如果让学生自己主动探究，教学进度得不到保证，且科学探究内容的开放性也会给教师带来许多意想不到的困难。所以许多教师会将探究性实验演变成已知结论再验证的现象，这种方法虽然满足了课时的要求，却忽视了对学生科学探究素质的培养。从目前来看，科学探究往往采用分组的形式进行探究，在这个过程中可以培养学生的合作能力，这也是新课程赋予的一项重要任务。可是从探究方案形成到实施的过程中，只有少数人做，多数人看，而且多数同学未以积极的态度参与到科学探究实验过程中，出现多数同学对实验方案不理解，探究课对他们来说就是休闲课，导致探究教学不理想。5教学中“科学探究”的操作及思考51科学探究实验的操作过程探究实验本身就是一个科学探究的过程。一个完整的化学实验过程一般包括三个阶段准备阶段、实施阶段和总结阶段，具体操作程序如下阶段1实验的准备阶段阶段2实验的实施阶段阶段3实验的总结阶段发现和提出问题猜想与假设设计实验方案实施设计方案2实验观察与记录1控制实验条件反思与评价表达与交流得出结论数据处理（1）实验的准备阶段实验的准备阶段一般是从学生不断地发现问题、提出问题开始的9。但是不少研究显示高中生提出化学问题能力是比较差的10。教师应精心备课，根据学生的认知水平、实验能力，创设探究活动引导过程中的问题情境，激发学生的求知欲望，形成学生主动学习的氛围。教师要结合已学的知识和生活经验，引导学生进行大胆地猜测。为了检验提出的猜测是否正确，学生组成小组进行讨论，拟定探究实验方案，制定计划，进一步得出较合理的设计方案。这样不仅有利于培养学生主动思考的能力，也有利于培养学生的科学素养。（2）实验的实施阶段实验的实施阶段实际上就是将学生讨论出来的最佳探究实验方案进行实践。在实验过程中要注意培养学生的观察能力，实验操作能力，增强学生参与意识，主动与他人合作的精神。操作时，要严格控制好实验条件（主要包括试剂的性状、实验仪器的选择和实验操作方式），从而确保实验能够顺利地进行。根据实验方案的实施，学生应认真观察实验现象并记录实验结果及试验中所发现的问题。由于实验的观察和记录对实验结果有重要的参考价值，故实验记录要完整、实事求是4。（3）实验的总结阶段实验的总结阶段是指学生在做完实验对实验现象的解释及数据的处理，通过理性的分析从而得出结论。同时在教学中，教师应注意引导学生逐步用报告的形式对实验进行总结，报告的内容包括实验目的、方法、步骤、结果、分析和讨论9。学生通过比较、分类、归纳、处理和讨论，得出正确的结论，并与实验前的猜想和假设进行比较，做出解释，必要时提出改进措施，并对此次实验过程中遇到的问题进行探讨与反思。之后，老师对此次探究实验给予评价。评价时，老师不但要关注学生学习的结果，更要关注学生参与的学习程度、知识的运用程度以及学生在实验过程中情感态度与价值观的改变。52思考随着教育改革的不断推进，科学探究已成为必然的趋势，无论是教师还是学生都应充分认识到开展科学探究的重要性。科学探究的方式是多样的，探究性实验是进行科学探究的重要方式，它的功能是其它教学手段无可替代的，其不仅有利于启迪学生的科学思维，揭示化学现象的本质，更可以培养学生的科学态度，提升综合素质。但是，探究始于问题，没有明确的问题，探究将变得盲目且没有方向。任何教育改革的实施，最终势必要落在教师的具体执行上，因此，教师在进行科学探究教学时应提高以下几点认识（1）改变传统的教学方法以前我们经常讲“要给学生一点水，教师需要一桶水”，现在要反过来讲“要用教师的一点水，引出学生的一桶水”。这就要求教师要改变给学生灌输知识的传统教法，变被动地接受为主动地提出。因此，教师可以采用适合新教材的科学探究式教学，引导学生积极主动思考、发现问题，这样不仅能把学习的主体性还给学生，而且还能把学习的主动权交给学生，有利于让学生主动参与、乐于探究，激发浓厚的学习兴趣。（2）为学生创造良好的科学探究氛围探究性学习基本上是以问题为主，以学生独立或合作研究为主，在教师的指导下开展，这就需要教师给学生创设良好的科学探究氛围。首先，设置探究问题的难度要恰当，要符合学生的认知水平和思维特点。问题过于简单，没有探究价值；问题过难，难以激发学生的探究兴趣。其次，教师要提供实验探究的实验材料，满足学生的探究欲望。最后，教师应给学生提供足够的科学探究时间并在该过程中学给予恰当的指导和鼓励，保持学生这种探究的兴趣，让学生在这样的探究氛围中得到一种自我发展。（3）采用多样化的评价方式在科学探究教学过程中，要采用多样化的学习评价方式，不仅要对学生探究的结果进行评价，更要注重学生在参与探究过程中的态度、方式、能力的评价。评价可以采用多层次、多主体的方式，这样不但考核了学生掌握知识、技能的程度，也注重评价学生的科学探究能力和实践能力，还关注了学生在情感态度价值观方面的发展。（4）课后及时反思任何一堂课都有其成功的地方，也可能存在某些缺憾。教师对于每一节探究课的得失都应及时总结、反思，找出存在的问题和不足。“教学过程经验反思教师成长”，这个公式表明了一个教师在发展过程中所经历的成长历程。教师进行教学反思是现今创新和有效教学的趋势。教学反思无论对教师自身教学水平的提高，还是对教学效果的提高都有着举足轻重的作用。俗话说得好