化學探究實驗中教師指導策略的研究

文章編號：1005－6629(2007)04－0028－04中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

實驗探究對于現在的化學教師而言是耳熟能詳的，但在實施過程中始終存在流于形式、探而不究、效率低下的問題，在筆者的實踐中發現，教師在學生實驗探究過程中指導策略的選擇與運用有著重要關系。本文中，筆者主要從科學探究的三個主要過程——猜想與假設、設計與論證、交流與討論三個方面就教師的指導方式與指導內容進行了淺顯的闡述。

案例1. 探究課題《原電池的構成條件》

教師布置了讓學生通過探究實驗研究原電池構成條件的任務后，教室里馬上就沸騰起來，各種聲音充斥于耳。然后，學生陸續開始動手實驗，進行嘗試。教師站在講臺上，觀察學生們進行實驗，看到實驗操作不規范、實驗儀器使用不正確等狀況，不斷大聲提示。

15分鐘后，大部分學生實驗仍未完成，但考慮到教學進度，教師不得不讓學生停止了實驗，并讓學生們交流實驗結果。在此過程中，部分學生由于實驗未能完成，因此交流很不充分，部分學生由于實驗前缺乏必要的思考，得出的結論與要求相去甚遠，部分學生得出了一些結果，但當教師要求其展示實驗現象時，因其沒有保留實驗現象而導致實驗結論缺乏說服力；還有部分學生則因實驗中出現異常問題而使實驗偏離了研究主題。面對這種情況，教師不得不重復部分實驗，并再次進行講解。下課鈴響，預定教學任務尚未完成。

案例評析 該案例所述是化學探究實驗教學中較為常見的現象。原電池的構成條件是非常好的探究實驗素材，執教者在進行教學設計時顯然清晰地意識到了這一點，因此安排了關于“原電池構成條件”的探究實驗。然而，對該次實驗探究活動從學生活動目的達成度、知識技能形成度、探究能力發展度等方面綜合考察，卻發現效果并不甚理想，為什么探究活動會喪失了優勢、弱化了功能、降低了價值？通過對課堂教學過程的分析，存在著多方面的因素，而其中最為重要的因素之一是執教者對化學實驗探究活動中教師角色、功能與價值的漠視與喪失。

實踐表明，缺乏教師指導的探究實驗過程必然是具有盲目性、隨意性與低效性等不良特性，其學習結果也必然是事倍功半的。因此，教師在實驗探究活動設計中要有目的、有步驟地指導學生清晰地認識：做什么，分成哪幾個階段實施，每個階段達成何種目標，怎樣評價目標達成的程度，從而讓學生通過活動掌握有效的學習策略，發展科學探究的能力。那么，在學生的探究實驗中，教師究竟應該何時指導、指導什么、怎樣指導才能確保活動效果呢？以下將結合筆者的實踐并以學生探究活動的重要環節為線索對此問題展開闡述。

1猜想與假設過程中教師的指導策略

猜想與假設是科學探究中的重要環節之一，也是科學研究中最富想象力、生命力的一環。成功的猜想能為科學探究提供正確的方向，縮小探究的范圍，起到事半功倍的效果；而不良的猜想則會增加探究活動的時間，降低探究活動的效率，甚至讓活動趨于無效。教師在選擇課題、進行活動設計時，為了保證必要的思維量，體現探究的價值，通常會對探究主題選擇具有相當的難度，處于學生最近發展區之上的內容，這對于學生即將進行的探究實驗而言是第一道難關。如果學生能順利跨越這道難關，就為成功的探究活動奠定了基礎。因此，在該階段，教師的指導作用主要是利用多種方式、尋求各種途徑為學生設置臺階，為學生的合理猜測提供思維的方向、激發思想的火花，使其能撥云見日。

該階段中，教師通常可以借助以下方式介入學生的思維過程并給以指導。

1.1 以學生已有知識為基礎

學生不是空著腦袋進入課堂的，在早期的生活與實踐中，他們已經獲得的豐富經驗，建立起的知識體系與認知結構是后續學習的基石，當然也可成為引導學生進行猜想與假設的基礎。如在探究影響化學反應速率的活動中，教師可以請學生列舉已經學習過的反應速率較快與較慢的一對化學反應，并要求他們分析是哪些因素造成了反應速率的差異，從而對影響化學反應速率的因素產生較為合理的猜想與假設。再如在探究銅的生銹條件時，可以先引導學生回顧鐵生銹的條件與驗證鐵生銹條件的實驗設計，再讓其對銅生銹的條件進行猜測與探究。

1.2 以學生的生活經驗為中介

把學生的經驗作為“已知通向未知”的橋梁，讓學生在親切、親近中得到指引，得到啟發，得到提升。如此，以學生的生活經驗作為指導學生進行探究活動的中介自然是理所當然的。如學生在探究燃燒的條件的過程中，可以引導學生從日常生活的各種燃燒現象以及滅火措施獲得靈感，又如在探究影響氣體溶解度的因素時，可以引導學生回憶打開汽水瓶蓋時產生的現象與人夏天喝下汽水時的生理反應讓學生找到研究的方向。

1.3 以信息材料搭建平臺

讓學生通過對材料的閱讀、分析與理解補償所需相關知識。如此，一方面，可以保證探究活動的順利展開，另一方面，也培養了學生收集、分析、研究、判斷、整合和運用信息的能力。如在探究過氧化鈣是否可以作為各種條件下增氧劑的活動中，可以讓學生先上網收集有關過氧化鈣的結構、性質等方面的信息，然后對探究主題進行思考。

1.4 以科學史實、故事傳記激發思維

科學家對未知事物、規律、原理、現象等的研究過程是典型的探究過程，他們對所要研究的問題進行的各種活動過程都包含著對該問題的各種思考、如果能把這些思考與活動過程展現給學生，也能促進學生更好地對探究活動作出較為合理的假設。在引導學生設計各種實驗探究空氣組成的過程中，筆者先給學生介紹了舍勒普利斯特里、拉瓦錫等科學家研究空氣成分的過程與主要實驗，然后要求學生從中提煉出可以借鑒的方法與思路，從而對該實驗可以使用的藥品、原理、方法等作出猜測，并進行探究。

1.5 以實驗引導實驗探究

在實踐過程中，筆者還發現，用學生已經學習過的實驗為學生打開猜測的思路，也是一種比較好的方法如，案例2。

案例2.探究課題《鐵與硫酸銅溶液反應中異常現象釋因》

師：同學們發現把鐵放入硫酸銅溶液后產生了氣泡，并認為這與其反應方程式產生了矛盾，因為反應方程式中產物只有銅和硫酸亞鐵兩種物質，且這兩種物質在常態下不可能是氣體。那么氣體究竟是如何產生的呢？有沒有同學能作出解釋。(學生保持沉默)

師：同學們有沒有對氣體進行仔細觀察，這是什么樣的氣體，大家能描述嗎？

生：無色無味的氣體。是我們學習過的嗎？

師：你認為呢？

生：不知道。

師：有辦法知道嗎？

生：有。我們已經學習了氧氣、二氧化碳、氫氣、甲烷和一氧化碳的檢驗方法，如果是這幾種氣體中的一種，我們可以通過實驗檢驗。

師：那你檢驗了嗎？如果沒有，大家嘗試一下。

(學生進行實驗，檢驗氣體的成分)

生：是氫氣。

師：確認是氫氣嗎？氫氣是如何產生的？大家根據我們已經學習的關于氫氣的性質、制取與檢驗等相關知識進行分析與嘗試，并告訴我你最終的解釋。

學生依據教師的指導進行實驗，并尋找到了異常現象產生的原因……

1.6 以系列問題為載體，巧妙設問，循序漸進

對學生而言，較為陌生的物質、現象與規律通常在認識、理解與探究過程中具有更大的難度，此時，教師可以通過先行組織者、以問題為中心的方式引導學生對探究問題進行分析、細化，從而獲得合理的猜測與探究的方向，如案例3。

案例3.《探究營養液的成分》

師：(展示兩株花，一株栽種在常見的土壤中，另一株浸泡在某種液體中)這株花已經浸泡在這種液體里5天多了，但正如同學們所見，它并沒有腐爛，而且長勢很好，同學們想知道其中的原因嗎？

生：想

師：其實奧妙就在這液體中。這可不是普通的液體，而是現在農業技術革新的產物——無土栽培必用的營養液，有同學了解過營養液嗎？

生：沒有。

師：先讓我們一起看一段關于營養液的介紹。(播放視頻)

師：現在我們已經對營養液的作用與功能有了初步的了解，請同學們思考：營養液怎么會具有這樣的功能呢？

生：營養液里肯定含有植物生長必須的營養元素。

師：植物健康生長究竟需要哪些營養元素呢？

生：氮、磷、鉀等。

師：這些元素通常出現在我們常見的哪些物質中？

生：氮肥、磷肥、鉀肥等各種化肥。

師：同學們能具體說出一些化肥的化學名稱嗎？

生：硝酸銨、硝酸鉀、磷酸二氫鈣、硫酸鉀、碳酸氫銨……

師：這些物質在溶液中通常以什么形式存在呢？

生：銨根、硝酸根、磷酸根、磷酸二氫根、磷酸氫根……

2 方案設計與實驗論證過程中教師的指導策略

在探究過程中學生會遭遇知識、技能、方法、態度等各種因素的干擾，會遭遇各種困難與障礙，因此迫切需要教師的鼓勵、安慰、指導與幫助。該過程中教師通常可以采取以下指導策略。

2.1 集體指導與個別指導相結合

在設計與實踐的過程中，由于有些過程與步驟是必須的，這時所產生的問題或障礙是大多數學生都會經歷的，而有些方案與設計則是部分學生獨具的，這時所產生的問題則是有獨特見解的學生才會遭遇的。如果教師在指導過程中，把共性問題個別化或者把少數問題多數化都會對課堂教學時間、教學效益、學生受指導機會均等化等方面造成沖擊，因此應堅持集體指導與個別指導適時、適當、有側重的進行。

2.2 書面指導與口頭指導相結合

兩者在指導與幫助學生開展探究活動的過程中各有作用，需結合使用。書面指導指以板書、字幕等方式進行的指導，主要用以展示對學生的統一要求、對步驟與環節的特別提醒、在某些操作中的重要提示以及對疑難問題必須以繪圖、表格、文字等進行解析。尤其值得注意的是，書面指導在培養學生進行探究活動的習慣、提高學生進行實驗探究的能力，提升學生科學探究的素質等方面具有重要的作用，因此在學生剛剛接觸化學實驗探究時使用得非常多。教師在指導過程中使用最多的是口頭指導，它是以語言、對話等為主要方式進行的指導，其作用是和學生一起探討實驗設計在理論上是否可行，各個環節是否合理，出現的問題應該如何解釋，產生的障礙如何消除等。

2.3 知識指導與規范指導相結合

規范性指導主要包括對探究活動的規范性指導以及對實驗操作的規范性指導兩個方面。對探究活動的規范性指導是指在實驗設計與探究的技術層面的指導，例如方案的設計、內容的填寫、問題的討論、數據的記錄與處理等。這些對于學生能否從實驗活動中產生對事物及其性質、變化的正確認識、獲得科學的結論是非常重要的，同時也有利于養成學生嚴謹、踏實、實事求是的科學態度。對實驗操作的規范性指導是指在實驗實施過程中，對學生使用儀器的正確性、取用藥品、萃取、蒸餾等基本操作的準確性、使用有毒、有害、有危險試劑的安全性等的指導。知識性指導在教師的指導中較為常見，是為學生發現問題、分析問題與解決問題而服務。通常是針對設計所依據的化學原理與規律、設計方案的可操作性、實驗現象的準確性、實驗結論與實驗現象的一致性等方面與學生交流討論的過程。

2.4 及時指導與延時指導相結合

在實驗探究活動中，從設計探究方案伊始，學生就會面對紛至沓來的各種困惑，小到一個具體的基本實驗操作，大到一個方案的創意設計。通常情況下，教師對學生的這些問題應該及時應答、即時解決。尤其是涉及設計方案有科學性問題，實驗方案與實驗目的不符、實驗步驟缺失或次序紊亂導致安全隱患、學生探究活動遇到嚴重障礙不能逾越等問題時，更應該盡快給予指導，這對于減少不必要時耗、提高探究活動效率、增加學生的信心與成功感、引導探究走向深入具有積極意義。例如，當學生遇到以下情況：(1)學生設計出了與眾不同的新異性方案卻心懷猶豫時；(2)探究實驗出現了反常現象學生有能力自我解釋時；(3)猜想與假設錯誤調整研究方向時；(4)實驗遭遇失敗尋找原因時，教師應該先給予學生充足的發現、比較、整理與歸納的時間，然后在學生查有所獲、思有所得的基礎上，參與學生的討論并適時地加以點撥。同時，為了能使更多的學生得到必要的指導，還應注意時間的分配，通常對一個學生或一個小組的指導時間不宜超過30秒鐘。

3 交流與討論過程中教師的指導策略

在這個環節中，教師的指導應圍繞如何促進學生發現問題與提煉觀點、引導學生展示實驗過程與實驗結論、激發學生進行思考與自我審視而展開。

3.1 民主支持，營造良好氛圍

良好的氛圍是交流與討論環節最重要的外部支持之一，直接影響討論與交流的質量與效果。教師通常可以通過以下方式盡量達成上述目的。

(1)擺脫權威者、管理者、控制者的形象，樹立起支持者、幫助者、合作者、指導者的角色意識，努力實現教師地位與功能的轉變。

(2)布置合適、協調的外部環境，給予學生和諧寬松的心理暗示，促進學生更早更好的心理準備。

(3)在開始討論之前，讓學生重溫交流與討論的規則，如有必要，進行范例演示。

(4)以一個輕松自由、難度較低的話題開始對話。

(5)創設豐富多彩的學習情景，廣泛聯系學生的生活經驗，舒緩學生的心理壓力與緊張感。

(6)使用幽默詼諧、生動有趣、非評價性的、鼓勵性的語言與學生分享觀點與想法。

(7)積極觀察學生的所作所為，認真傾聽學生的所思所想，以學生的角度與現實經驗為基點思考與分析問題，并以恰當的方式及時給予評價，尤其對錯誤的、猶豫而不確定的觀點或思想應智慧地挖掘其中的合理性與可利用的價值，并婉轉地提出修正之處或引導其獲得正確的結論。

3.2 多元方式，提升對話效率

學生實際投入交流討論的時間，稱為對話效率，它不同于你講授某個知識點的時間，而是指用于有效對話的時間百分比。在這段時間里，學生的確在進行有效對話，就某個現象或問題進行討論、爭辯，忙于提出證據或作出解釋，并從教師提供的材料、資源、指導中受益。有時盡管學生在交流。但是他們可能在講與當前研究主題無關的事件或所講內容偏離了研究的主線等，這意味著學生沒有積極地思考、討論與使用教師提供的信息。這種不投入可能涉及或隱或現的情感、精神上的漠然。在這種狀態下，教師需要采取必要的策略與措施以扭轉這種局面。進一步激發學生學習動機、經常變換討論的方式、合理使用提示的方法以及確保學生的觀點得到傾聽、尊重與欣賞等有效的方法。

(1)確保交流與學生生活經驗緊密相關或與其興趣愛好相關度較大。

(2)確保交流能體現學生思考的獨特價值、在學生的最大發展區且使其具有挑戰感與成功感。

(3)在常見的組內與組間交流討論兩種形式之上添加競爭、合作等元素，鼓勵學生采用語言、文字、圖形、表格、PPT、視音頻等多種方式展現交流內容，確保學生始終具有新鮮感，有樂趣。

(4)在合適的時間合理采用包插語言提示、手勢提示與身體提示等多種提示手段，確保學生需要時能在第一時間獲得幫助。

3.3 適切引導，提升思維品質

提高交流效率，保障交流實效，做到“既探且究”對教師提出的另一個挑戰是如何進行即時應答。教師的指導主要圍繞以下方面進行。

(1)確認學生回答。在學生的發言中經常會出現含義模糊的觀點、指向不明的證據、不確切的表述等，這些可能會影響其它學生對發言的誤解，應該進行澄清。一般可以“你們的意思是……”、“在這個問題上，你們的明確觀點是……”、“你們通過這個證據想說明的問題是……”的形式提出，請學生再次清晰表達出其主要思想。

(2)引導學生總結。教師提示學生通過比較、對比、聯想進行分析與歸納對于整個探究活動而言是至關重要的。此過程中，容易獲得的結論可以由學生自我歸納，而對于更為隱蔽的關系教師應給予必要的提示。

(3)關注生成問題。在學生交流過程中，教師應根據這些生成問題的價值度與關聯度，迅速而準確判斷其作用，引起全體學生的注意，并以重新實驗、補充對比實驗、提供相關信息、查找相關資料等方式對出現該問題的原因或是改進實驗設計的方法等加以研究。

實驗探究是新課程背景下化學課堂教學的核心方式，是改善學生學習方式的重要手段，是深化化學實驗課堂教學改革的基本動力。對化學實驗探究教學的研究方興未艾，本文所介紹的只是筆者自己的課堂教學實踐結合相關資料的研究獲得的一些淺薄認識，望能與同行就此問題共同探討，不斷收獲。

參考文獻：

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