中学化学探究性实验教学程序谈中学化学探究式教学的实施

中学化学探究性实验教学程序谈中学化学探究式教学的实施 摘 要：科学教育的目标越来越倾向于培养学生的探究能力、科学态度与科学精神等。实行“探究式学习”，是社会发展对人才的要求。学生在探究实践中，知识得以丰富，能力得以提高，方法得以形成，情感得以升华，加深了学生对化学的理解和热爱，更好地体现了化学教学与社会发展的关系。 关键词：中学 化学 探究 教学 化学是以实验为基础的自然科学，要使学生学好化学，就必须重视和加强实验教学。探究性实验有利于激发学生的创新欲望和学习兴趣，帮助学生获取基础知识和基本技能；在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，有利于过程和方法的教育；学生亲自动手探究化学规律，有利于形成正确的情感态度和科学的价值观。教育贵在引导，教学中要用一些方法引导、启发学生参与探究学习的过程。 一、激发兴趣与质疑，培养探究意识 “兴趣是最好的老师”，激发学生探究兴趣，培养学生积极思考、发现问题的能力，是研究性学习要解决的首要问题。 1.从生活入手，培养观察生活的能力，激发探究欲望。 教育首先是一种生活，一种健康的、充满智慧与诗意的生活。让教育回归生活，教育才能学以致用。生活中有不少现象，平时习以为常，一旦提到课堂上，学生会从化学的视角重新审视和思考。如“神奇的石钟乳婀娜多姿，它是如何形成的”；“轻薄的手机锂电池，为什么有超长的待机功能”；“交警手中的仪器为什么能测出驾驶员是否酒后驾车”等都能很快激活学生的思维。生活中很多物品或现象蕴涵化学原理，在课堂上回味，可投石激疑、如临其境。如形形色色的灭火器可帮助我们理解和认识二氧化碳的性质和制备原理；“焊锡补的铝盆烂得快”可帮助我们理解原电池的工作原理；“镜子背面发亮的东西是水银？是银？还是镀铝？”镜子背后的秘密可帮助我们理解金属的性质与制镜工艺的发展。如此等等，有助于提高学生的学习兴趣和热情。生活中处处有科学，只要我们启发学生认真观察生活、积极思考，他们就会提出许许多多个为什么。实践表明，利用学生熟悉的事例引导探究，学生感到亲切自然。从生活走向化学，从化学走向社会，有助于学生形成从客观事物的感性认识入手来探索化学知识的好习惯。 2.从课本入手，培养大胆质疑的能力，养成探究习惯。 人们求知识的过程，是一个不断破旧立新的过程。正是怀疑推动了人们去思考，去探求的领域。疑是思之始、学之端，鼓励学生大胆质疑是十分重要的。如全日制普通高级中学教科书(必修加选修)化学第三册第六单元第二节性质实验方案设计，探究乙二酸分解产物。“如图所示，给试管中的乙二酸晶体 01 (H2C2O4?2H2O)加热，将分解产物先通入干燥的、冷的小烧杯中，然后再通入澄清的石灰水中，观察现象”。引导学生思考。该方案是如何检验可能的分解产物H2O、CO2和CO的呢？多名学生认为该装置不合理：该装置只能检验一种水解产物（CO2），不能检验是否有其它分解产物。乙二酸晶体含有结晶水，加热后无法证明草酸的分解产物中是否含水。在未洗气（除杂）的情况下通入石灰水，还可能因草酸蒸气与石灰水反应生成了草酸钙沉淀（HOOC-COOH+Ca(OH)2=Ca(COO)2+2H2O），对鉴别产物CO2有干扰。生成的CO未能除去，会污染空气。要证明分解产物有CO，其原理是将CO点燃，再将其燃烧产物通过澄清石灰水看是否产生白色沉淀。故必须要防草酸蒸气的干扰（用碱液吸收），还要防CO2的干扰（用碱液吸收，再用澄清石灰水确定气体中无CO2）。即分解气体依次通过足量NaOH溶液、澄清石灰水、碱石灰干燥，再点燃后通入澄清石灰水。 善于疑，敢于疑，是走向真理的必经的阶梯。但是，要引导学生以正确的态度质疑，不可陷入怀疑一切的怪圈中。 二、运用猜想与假设，明晰探究方向 在科学探究中，对探究的问题所涉及的知识和事实材料认识不够充分的条件下，我们可以凭借已有的事实和先前的经验，以假设的形式进行大胆的探索。 1.猜想与假设是探究式学习的核心方法 猜想与假设是科学结论的先导，一旦得到实验的证实，它就可能发展成为科学结论。猜想与假设能帮助探究者明确探究的内容和方向，指导探究沿预定目标展开，避免盲目性。牛顿说过：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现。”事实上，很多伟大的发明和发现都是源于猜想。“化学能可以转化为电能，电能应该也能转化为化学能吧？”迪奥(Gaston Plant)就是在这样的猜想下经过大量的实验，最终发明了可充电的铅酸电池。猜想与假设本身是科学探究的内容和要求。假如化学教学过程中回避了直觉、猜想、假设，实际上就是扼杀了学生的创造力。教学中应善于引导学生根据现象充分发挥自己的想象力，提出自己的观点，从而能够通过科学实验认识到物质的属性，最后推导出化学规律。 2.要鼓励学生敢于猜想 在传统的课堂教学中，学生习惯了教师平时的说教，好奇心受到了压制，思维受到了抑制，另一方面学生也怕出错，往往不敢猜。探究式学习是对科学研究的一种摸拟，但学生毕竟不是科学家，在探究程序和方法等具体要求上，应符合学生身心发展的规律。教学中教师需要鼓励和引导，不管他们的猜测是否准确合理，教师都要持肯定的态度。培养他们的猜想要从最容易的入手，逐步建立学生的信心。只有从细微之处有意识地培养学生积极思维，积极猜想的习惯，才能逐步使他们形成良好的化学思维习惯，这是探究式教学中最重要的一环。 3.要让学生学会正确的猜想方法 教学中有时会出现“放手让学生猜想，学生往往怎么猜也猜不到点子上”的情况，怎样避免尴尬局面呢？ 一种有效的方法是先对探究的问题进行理论分析。 比如在探究“钠与水反应的气体产物”，从反应物所含的元素角度预测生成的气体可能是氢气，可能是氧气，也可能是氢气和氧气的混合气体。学生从氧化还原反应元素化合价变化的角度，很快就可否定是氧气。接下来再设计实验进行氢气纯度的验证，也就水到渠成。 另一种是创设情景方法。 如原电池一节的学习，展示学生一个小故事：格林太太是一位漂亮开朗的妇女。她在开怀大笑的时候，人们可以发现她一口洁白的牙齿中有两颗假牙：一颗是黄金的这是格林太太富有的标志；另一颗是不锈钢的这是一次车祸后流下的痕迹。令人百思不解的是，打车祸以后，格林太太经常头疼，夜间失眠，心情烦躁“车祸假牙病症”有何联系呢？师生针对假牙与病症间的联系展开讨论，提出猜想：两颗假牙均为金属，与唾液中的电解质接触，会产生电流，扰乱了神经系统的正常秩序。继而给出伏特计、高浓度盐水、几种不同金属片、导线，让学生进行实验探究。这样就能做到有的放矢，有助于学生学习任务的顺利完成。 作为教师，要尽量多动些脑筋，多创造一些机会，不断激励学生猜想。猜测和想象是化学智慧中最活跃的成分，对学生猜想能力的培养，是化学探究过程中的一个重要环节。猜想与假设要能帮助探究者明确探究的内容和方向，指导探究沿预定目标顺利展开。探究的过程应当有悬念、有波澜。要让学生感受到成功的喜悦与失败的痛苦，并从中培养学生科学的、正确的情感、态度和价值观。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 三、实施科学探究，锻炼探究思维 把探究性学习贯穿在化学教学中，化学实验是个突破口。实验中的探究性学习能够优化实验教学，激发学生的探究情感，使他们快乐成长。 1.让学生参与到探究式演示实验中，亲身探索化学知识。 学生是学习的主体，要充分发挥学生的主体作用。让学生参与演示实验可以调动其积极性，亲身感受实验过程，知识就更容易掌握了。 如在铜和浓硫酸反应的演示实验中，常出现以下异常现象：反应后的试管内有大量灰白色沉淀，静置后，溶液呈现淡淡的蓝色。许多学生提出了铜片纯度低，含有大量杂质的假设。为了检验他们的假设是否正确，引导学生课后进行实验设计：称取一定质量的铜与足量浓硫酸共热，充分反应后过滤；往滤液中加入足量氢氧化钠溶液后，再过滤；烘干氢氧化铜沉淀并灼烧至质量不再变化，称量，数据处理。经过学生的实验分析，得出结论：灰白色沉淀物并非杂质，主要成分是无水硫酸铜。产生的原因是由于硫酸浓度过高，含水量太少，铜片纯度较高。在此实验的基础上，我又向学生们提出了以下探究性课题：如何选取合适浓度的硫酸才能避免白色沉淀物生成。评价铜片与浓硫酸演示实验装置的优缺点。如何重新设计铜片与浓硫酸演示实验装置，做到反应可控制进行，并避免产生的二氧化硫污染空气。 如此创造了良好的思维起点，寓求知于求真之中。 探究式演示实验常采用定向归纳式探究。在演示过程中教师提出一些相关的问题，要求学生自己寻找答案，从探索中得出一般性结论。而在这个过程中，教师要通过设计探究性问题来激发学生的探究欲望和启发学生的创造性思维。 2.把握探究式分组实验的难度，提高学生探究的成功率。 探究式分组实验是在教师指导下，学生围绕实验课题进行实验，从中探索科学概念和规律。探究式分组实验教学重视实验探究的过程，把科学方法的培养和科学思维的训练放在首位。学生可自由陈述科学问题、积极寻求解决问题所需的数据，并在解释数据的基础上得出结论。 教学中要根据学生的实际情况，适当变验证性实验为探究性实验，促使学生自主探究化学知识。由于验证性实验本身往往有一定难度，改成探究式实验时，问题的设计就显得尤为重要，所以，设计的问题恰当，可以引导学生思考，有助于探究；设计的问题不恰当，则会使探究式实验丧失应有的作用。如在互成角度的两个力的合成的教学中，就需适当设置情景问题，让学生不但知道怎样做，还要知道为什么这样做，真正使学生在做中学，在学中思。 3.充分发挥探究式的边学边实验的教育功能，实现教与学的双赢。 探究式的边学边实验一般是由教师提出问题或创设条件，而学生则对问题进行假设论证，利用教师创设的情景通过实验探索去论证一些现象和规律。 例如，在探究钠的性质时设疑：“钠是一种很活泼的金属，可以置换出水中的氢。在金属活动顺序表中，钠排在铜的前面，能置换出CuSO溶液中的Cu吗？你能预测可能的实验现象，并加以解释吗？”有的学生认为可以，有的持怀疑态度。于是我们因势利导请来一位学生上台现场演示。奇迹发生了：Na块浮在液面上、四处游动、放出气体并析出蓝色沉淀,却始终无红色Cu析出。随即又设疑：“钠与CuSO溶液反应是如何进行的？又怎样证明呢？”这时学生原有的认知与事实现象产生冲突，处于“心求迫而未得”、“口欲言而不能”的急需状态，产生“愤”、“悱”的心理佳境。针对这一问题情景，回忆联想“钠与水的反应”得出“钠与CuSO溶液反应的原理”推广K、Ca、Na、Ba等活泼金属与盐溶液的反应引伸总结出“金属与盐溶液”的置换反应规律。这种实验过程充分突出了学生的主体性，教师只是适时引导但不包办代替。 探究式教学是一种新的教学模式，无章可循。这就要求我们教师要提高自身素质，认真领会教材变动的目的，把握探究活动的目的；注重从学生已有的经验出发，精心设计课堂教学，合理设疑，营造一个有利于探究的教学环境；融会边缘学科，以广博的知识去拓宽学生的视野，通过多方面探