《化學課程標準》中指出:義務教育階段化學課程中的科學探究,是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動。它涉及提出問題、猜想與假設、制訂計劃、進行實驗、搜集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等要素。學生通過親身經歷和體驗科學探究活動,激發化學學習的興趣,增進對科學的情感,理解科學的本質,學習科學探究的方法,初步形成科學探究能力。
科學探究是一種重要的學習方式,也是義務教育階段化學課程的重要內容,對發展學生的科學素養具有不可替代的作用。科學探究的方法多種多樣:
一、利用化學實驗進行科學探究
實驗探究是指通過實驗來進行的一種探究活動,它是科學探究在化學實驗教學中的具體化。是化學教學中最常見、最主要的探究活動。實驗探究一般按這樣的流程進行:提出問題—猜想與假設—制訂計劃一進行實驗一記錄現象—解釋與結論一反思與評價—表達與交流。實驗探究能給學生提供主動探求知識的寬松環境,讓他們在成功的設計和實驗操作的愉悅情緒下,潛力得到充分發揮,思維更加活躍,有益于學生創造性思維能力的培養。
探究案例:對蠟燭進行的活動與探究。
在讓學生明確實驗探究的流程后,學生就開始猜想、制訂計劃,并根據各自的不同設計向實驗室索求不同實驗用品,結果學生提出了以下幾種不同方案。并各自進行了實驗,然后根據現象得出不同方面的結論。
方案1研究的問題:蠟燭燃燒的現象。
猜想:(1)蠟燭燃燒:
(2)蠟燭會熔化。
制訂計劃:(1)觀察蠟燭的狀態、顏色,是用什么材料做的;
(2)觀察蠟燭燃燒時會發生哪些現象,得到了什么;
(3)要知道熔化后的蠟燭跟原來的蠟燭是否相同。
進行實驗:(1)取出蠟燭,觀察蠟燭的狀態、顏色,是用什么材料做的;
(2)點燃石蠟,觀察有什么現象;
(3)將一塊白瓷片壓在火焰上方;
(4)將熔化的石蠟放在酒精燈火焰上烤一會兒,觀察有什么現象,再移開火焰,繼續觀察現象;
(5)吹滅火焰。
記錄現象:略。
解釋與結論:略。
方案2研究的問題:蠟燭燃燒后的產物。
猜想:(1)蠟燭會熔化;
(2)蠟燭燃燒后會生成一些無色氣體。
制訂計劃:(1)要觀察蠟燭的顏色、狀態是用什么材料做的;
(2)要觀察蠟燭燃燒時熔化的現象,并觀察熔化后的石蠟;
(3)要取得蠟燭燃燒后的產物,并驗證它的性質。
進行實驗:(1)取出蠟燭,觀察蠟燭的顏色、狀態,是用什么材料做的;
(2)點燃石蠟,用干燥的小燒杯底部壓在火焰上方一瞬間后,觀察現象;
(3)用干而冷的燒杯倒放在外焰上方,稍微烤一下,觀察現象;
(4)用內壁蘸有石灰水的小燒杯靠近火焰側面,迅速倒轉,再倒入少量石灰水,觀察現象;
(5)吹滅火焰。
記錄現象:略。
解釋與結論:略。
從上述兩種方案可看出,由于學生各自能力的不同,思維方式的不同,故探究的目的與方法都有差異。作為教師應該認可這種差異,哪怕有些設計有一定缺陷,我們都應該充分肯定學生自身的設計、探究意識,然后在反思與評價,以及表達與交流的環節中,可將學生組織起來,相互學習、相互補充,從而得出更全面的結論,對蠟燭形成一個更全面的認識,也借此展開對深層次問題的探究。
在這一教學過程中,教師只起一個引導作用,努力發揮學生的主體作用,讓學生在探究中體驗科學方法的運用,學會設計實驗進行探究學習,使學生學習化學知識的過程不再是一個單純接受現成知識結論的過程,而是進行科學探究,養成嚴謹的科學態度,學會科學方法和形成價值觀的過程,從而達到全面提高學生科學素養的目的。在中學化學中有許多體現探索性和創造性的實驗,作為教師應深刻領會《課標》精神,挖掘實驗教學的內涵,將實驗知識、實驗方法與實驗操作有機地統一起來。調動學生的學習積極性,使他們始終處于不斷探索的情景中,主動實驗、仔細觀察、積極思維。長此下去,學生的創造性思維必然能得到很好的發展,對待科學的創新意識和態度也將會逐漸地形成。
二、以交流討論為主進行科學探究活動
與他人交流討論是一個極好的與人接觸學習的機會,它不僅可以讓學生借此機會加深對別人的理解并吸取別人所長為我所用,還可以開拓思維、發展自我調控能力、提高表達能力與人際交往能力。所以,教師在組織學生進行科學探究學習時,要鼓勵學生多與他人交流,虛心向他人學習,在交流中思考、成長。在化學探究學習中,學生之間進行交流討論,對課題探究來說,有利于問題的解決;對學生個體來說,提供給每個學生一個獨特的學習、成長的機會,在此過程中,學生學會尊重別人的意見、發現別人身上的優點,別人的觀點與思維方式可以啟發自己的思維。交流討論的組織形式很多,可以是學生與學生之間、學生與教師之間,也可以是學生與社會人士之間,這要視具體的探究課題及教學條件來定。
三、通過探究性習題的設計解答,提高探究活動能力
選擇好的探究性習題,對于培養學生的探究性思維能力可以說具有十分重要的作用,因為實驗方面的探究性學習會占用大量的時間,而且會受到一些客觀條件的限制,而習題只需要利用大腦的思維,避開實驗條件,利用已有的知識,在大腦里形成探究步驟,在大腦里比較分析各種可能情況的利與弊,從而得到正確的結論。所以它不僅能很好地鍛煉探究性思維能力,而且有利于形成良好的探究思維品質,學會把握探究過程的脈絡,有利于提高在實際探究中更快地找到最佳方法的能力。
例1:SO2與KOH溶液能發生反應,但看不到明顯現象,請設計一個實驗,通過實驗能明顯觀察到的現象,說明SO2確實與KOH溶液發生反應。
解析:SO2與KOH溶液的反應學生并不太熟悉,但當老師提示學生回憶學過的CO2和NaOH的反應后,學生的思維逐漸活躍起來,許多同學都提出了可根據反應后壓強的變化來設計實驗,結果不同的同學分別設計出了多種不同的實驗方案,并且都能達到題目的要求。教師在教學過程中的引導至關重要,往往學生在思考問題時思維受限,這時教師的適當點撥可教會學生如何去思考,如何將原有的知識串連起來綜合運用,這種點到為止的方法對學生學習方法的掌握有很大的幫助。
在進行科學探究的過程中,我深深地感到,與傳統的教學方式相比較,探究式課堂教學更具科學性。也更能夠為廣大學生所接受。它激發了受教育者的潛能,使受教育者從被動接受知識到主動探求知識,對最終培養具有創新精神和實踐能力的人才是至關重要的。