運(yùn)用“實(shí)驗(yàn)—探究”模式培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神

隨著課程改革的順利推進(jìn)和新一輪課程改革的不斷深入，化學(xué)課程設(shè)置依據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力特征以及未來(lái)職業(yè)的需求和發(fā)展的需要，通過(guò)學(xué)生的主動(dòng)參與，發(fā)展學(xué)生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)賴(lài)以形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)化學(xué)的媒介，也是小學(xué)自然教學(xué)的重要手段。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，它可以幫助學(xué)生形成化學(xué)概念，理解和鞏固化學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和探索真理的科學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。因此，培養(yǎng)師范生化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ粌H關(guān)系到師范化學(xué)教學(xué)目標(biāo)實(shí)施的質(zhì)量，而且還關(guān)系到師范生將來(lái)能否適應(yīng)小學(xué)自然教學(xué)和組織開(kāi)展課外科技活動(dòng)的問(wèn)題。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，只適合于實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的養(yǎng)成。這就要求化學(xué)教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入探究性學(xué)習(xí)，變傳統(tǒng)化學(xué)課堂教學(xué)模式為探究性教學(xué)模式，即“實(shí)驗(yàn)—探究”模式，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

一、“實(shí)驗(yàn)—探究”模式的理論依據(jù)

1 現(xiàn)代科學(xué)的含義

現(xiàn)代科學(xué)的觀點(diǎn)認(rèn)為：“科學(xué)是認(rèn)識(shí)的一種形態(tài)……是指人們?cè)诼L(zhǎng)的人類(lèi)社會(huì)生活活動(dòng)中所獲得的和積累起來(lái)的、現(xiàn)在還在繼續(xù)積累的認(rèn)識(shí)成果——知識(shí)的總體和持續(xù)不斷的認(rèn)識(shí)活動(dòng)本身。”在理科教學(xué)中，“如果學(xué)生不了解知識(shí)是怎樣獲得的，不能夠以某種方式親身參加科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，就絕對(duì)無(wú)法使他充分了解現(xiàn)有科學(xué)知識(shí)的全貌。”所以，現(xiàn)代化學(xué)教學(xué)，不僅要加強(qiáng)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的教學(xué)，更要重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行探究科學(xué)知識(shí)的過(guò)程和方法的訓(xùn)練。

2 學(xué)生應(yīng)運(yùn)用科學(xué)方法來(lái)學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)

學(xué)生所認(rèn)識(shí)的科學(xué)知識(shí)，雖然對(duì)人類(lèi)而言是已知的，但對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)卻是未知的。因此，學(xué)生要想獲得科學(xué)知識(shí)，必須以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，按照科學(xué)研究的一般過(guò)程，運(yùn)用科學(xué)方法來(lái)進(jìn)行探究。

二、“實(shí)驗(yàn)——探究”模式的操作程序

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)根據(jù)科學(xué)研究的一般過(guò)程、適用的場(chǎng)合以及活動(dòng)的方式可分為兩類(lèi)：

第一類(lèi)：引發(fā)課題→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案→實(shí)驗(yàn)探究→修改實(shí)驗(yàn)方案，再實(shí)驗(yàn)→總結(jié)。

說(shuō)明：在這一教學(xué)程序中，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，從教材中提出一些課題；接著，在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生設(shè)計(jì)可能的實(shí)驗(yàn)方案；然后讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，組合實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的方案的可行性；再在教師的組織、指導(dǎo)下，學(xué)生修改實(shí)驗(yàn)方案，并再次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)方案；最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行總結(jié)，使之條理化、系統(tǒng)化。

這類(lèi)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體做法是：將課堂搬到實(shí)驗(yàn)室，把演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

第二類(lèi)：明確探究課題→查閱文獻(xiàn)資料→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→提出假設(shè)或設(shè)想→再實(shí)驗(yàn)，再假設(shè)→總結(jié)實(shí)驗(yàn)成果→提煉方法規(guī)律。

這類(lèi)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)要求教師應(yīng)學(xué)生更多的空間，引導(dǎo)學(xué)生按科學(xué)家解決問(wèn)題的方法去探究。

三、“實(shí)驗(yàn)—探究”模式的教學(xué)實(shí)例及教學(xué)效果

下面以“改進(jìn)Cu與稀HNO，反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)”為例，說(shuō)明第一類(lèi)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的運(yùn)用。

1 引發(fā)課題

在學(xué)習(xí)Cu與稀HNO₃的反應(yīng)時(shí)，先按教材所示裝置(見(jiàn)圖1)演示此實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生注意觀察分析此實(shí)驗(yàn)方案存在的弊端：(1)NO的現(xiàn)象不明顯；(2)反應(yīng)不易控制；(3)氮氧化物污染環(huán)境(盡管用無(wú)色透明袋罩緊了管口，但在往袋子里通人空氣及實(shí)驗(yàn)完成后對(duì)袋里氣體的處理時(shí)同樣污染了環(huán)境)。鑒于此，教師向?qū)W生提出探究課題：如何改進(jìn)Cu與稀HNO₃反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，克服上述弊端?要求設(shè)計(jì)出可能的實(shí)驗(yàn)方案。

這—課題的提出，引起學(xué)生的好奇和矛盾，激發(fā)了他們的探究心理和創(chuàng)新意識(shí)，促使學(xué)生積極構(gòu)思實(shí)驗(yàn)。

2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

在這一階段，學(xué)生的思維處于活躍狀態(tài)，設(shè)計(jì)出多種多樣的實(shí)驗(yàn)方案，有的只考慮到其中的一個(gè)方面，有的兼顧了兩方面，有的則三方面都考慮到了。下面的圖2－圖4是學(xué)生設(shè)計(jì)的較典型的方案。

上述實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)盡管有的還不夠完善，但卻體現(xiàn)了學(xué)生不唯書(shū)，不唯教材，勇于批判的創(chuàng)新個(gè)性。

3 實(shí)驗(yàn)探究

學(xué)生帶著自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證方案的可行性，并在此基礎(chǔ)上，提出修改意見(jiàn)：

如圖2所示裝置的實(shí)驗(yàn)方案，把螺旋銅絲緊緊附在橡皮膠塞底部與U型管連接，關(guān)閉活塞，銅絲與稀HNO₃反應(yīng)生成的NO氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)排開(kāi)稀HNO₃。使銅絲與稀HNO₃脫離，反應(yīng)停止，此時(shí)再打開(kāi)活塞，稀HNO₃回流，把N0再壓至分液漏斗的球形容器內(nèi)，觀察到氣體由無(wú)色變?yōu)榧t棕色。學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)知道。此方案解決了(1)、(2)兩方面的弊端，但空氣污染的問(wèn)題并沒(méi)有得到解決。

而圖3所示裝置的實(shí)驗(yàn)方案，將銅絲放在分液漏斗中，關(guān)閉活塞，塞上塞子，觀察到分液漏斗中有紅棕色氣體產(chǎn)生，再打開(kāi)分液漏斗的活塞，由于漏斗中氣壓增大，使分液漏斗中液體壓人燒杯中，又由于NO₂與水反應(yīng)使漏斗中氣壓減小，燒杯中液體又回流進(jìn)入分液漏斗中。如此反復(fù)，硝酸的濃度越來(lái)越小，后來(lái)分液漏斗中看不到紅棕色氣體。而是無(wú)色氣體。為了驗(yàn)證無(wú)色氣體的成分，可打開(kāi)分液漏斗的塞子。觀察到紅棕色氣體產(chǎn)生(證明生成的無(wú)色氣體是NO)，立即塞上塞子，再向燒杯中加入過(guò)量的NaOH溶液。此實(shí)驗(yàn)可同時(shí)完成Cu與濃、稀HNO₃的反應(yīng)，然而，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)由于驗(yàn)證NO需要打開(kāi)分液漏斗的塞子，以通人空氣才可觀察到紅棕色氣體，而這一過(guò)程仍將有少量有毒氣體逸入空氣中，所以它的環(huán)境問(wèn)題依然沒(méi)有得到解決，

用圖4所示裝置的實(shí)驗(yàn)方案，則兼顧了三方面的弊端。先在稀HN03中加入少量的CaCO₃，用產(chǎn)生的CO₂排出反應(yīng)容器中的空氣，最后再擠壓皮囊鼓人空氣，看到無(wú)色NO氣體變成紅棕色的NO₂氣體，靠銅絲的上、下移動(dòng)控制反應(yīng)的停始。用NaOH溶液吸收尾氣。

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，與其他同學(xué)合作分析各自實(shí)驗(yàn)方案的不足，進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行修正，再次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，以完善實(shí)驗(yàn)方案。

在上述“驗(yàn)證方案可行性→修改實(shí)驗(yàn)方案→再實(shí)驗(yàn)”的過(guò)程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位得到了凸現(xiàn)，環(huán)保意識(shí)充滿(mǎn)思維空間：保護(hù)環(huán)境的責(zé)任感和使命感增強(qiáng)了，也學(xué)會(huì)了團(tuán)結(jié)合作；創(chuàng)新品德得到了培養(yǎng)，也學(xué)會(huì)了通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)解決同一個(gè)問(wèn)題：訓(xùn)練了思維的發(fā)散性，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維。

4 總結(jié)

這一階段是對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行歸納總結(jié)，把探究目標(biāo)引向深入，學(xué)生學(xué)會(huì)了歸納的方法，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的條理化、系統(tǒng)化，從而培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力。

通過(guò)在實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)—探究”模式的化學(xué)課堂教學(xué)改革，雖然收到了很好的效果，但是。還有一些問(wèn)題在研究中沒(méi)有或有待繼續(xù)探討解決。如：教學(xué)課時(shí)不足，常常給學(xué)生一種意猶未盡的遺憾等。

總之，面對(duì)教學(xué)改革的實(shí)際需要，把探究性學(xué)習(xí)方式引入課堂教學(xué)，讓教師作為探究性課堂教學(xué)的引路人，為學(xué)生的學(xué)習(xí)設(shè)置探究的情境，建立探究的氛圍，促進(jìn)探究的開(kāi)展，把握探究的深度。評(píng)價(jià)探究的成敗：學(xué)生作為探究式課堂教學(xué)的主體，根據(jù)教師提供的條件，明確探究的目標(biāo)。思考探究的課題，掌握探究的方法，敞開(kāi)探究的思路，交流探究的內(nèi)容，總結(jié)探究的結(jié)果。在這樣的教學(xué)過(guò)程中充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。促使他們主動(dòng)地去學(xué)習(xí)知識(shí)、發(fā)展能力，做到自己能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。