創造性使用教材 提高科學探究的有效性

張彩玲

（棲霞中學 江蘇 南京 210046）

義務教育化學課程標準（2011版）的基本理念之一是：讓學生有更多的機會主動地體驗科學探究的過程，在知識的形成、相互聯系和應用過程中養成科學的態度，學習科學方法，在“做科學”的探究實踐中培養學生的創新精神和實踐能力。課程標準強調科學探究是一種重要而有效的學習方式，在內容標準中單獨設立主題—“活動與探究建議”，明確地提出發展科學探究能力所包含的內容及要求，旨在轉變學生的學習方式，突出學生的實踐活動，使學生積極主動地獲取化學知識，培養創新精神和實踐能力。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。由此可見，科學探究活動在初中化學教學的特殊地位和重要意義。

根據課程標準編著的人教版化學教材中，有很多科學探究的內容和素材。如何用好教材中的探究材料切實提高學生的科學探究能力？筆者結合教學實踐，談談怎樣創造性使用教材，提高科學探究的有效性。

一、探究之前：引導學生梳理已有知識經驗

新課標的一個重要理論基礎是建構主義教學理論。建構主義認為，學習是學習者運用已有知識經驗去主動而積極建構的過程，已有的知識經驗是新知識的生長點。教材作為知識的載體，不同于教學設計，鑒于篇幅等原因，教材中新知識、探究實驗等基本是不做鋪墊地直接呈現。教師在進行教學設計時應創造性使用教材，引導學生梳理已有知識經驗，激活學生原有知識儲備，為學生主動建構新知打好基礎。

例：《燃燒與滅火》

通過梳理已有的知識和經驗，為新知的建構尋找生長點，同時幫助學生了解每個知識點不是孤立的、相互之間具有一定的聯系，并能站在新的高度重新認識舊知。

教 師 學 生提出問題：你對燃燒有哪些了解？回憶已有知識和生活經驗，進行交流討論：1.很多物質能燃燒，如碳、氫氣、一氧化碳、蠟燭、硫、鐵絲、鎂、紅磷（白磷）、天然氣、煤、汽油、煤油、酒精等；但也有很多物質不能燃燒，如石頭、玻璃、二氧化碳等；2.物質燃燒需要氧氣，氧氣濃度不同時燃燒現象有所不同；3.燃燒需要加熱或點燃；4.燃燒放熱發光，燃燒是化學變化；5.二氧化碳能滅火，熄滅酒精燈用燈帽蓋滅，用嘴吹可以熄滅蠟燭，通過關閉閥門熄滅灶具……

二、探究過程中：組織學生設計多種探究方案

課程標準要求：在教師指導下或通過小組討論，提出活動方案，經歷制訂科學探究活動計劃的過程；能在教師指導下或通過小組討論，根據所要探究的具體問題設計簡單的化學實驗方案。制定合理的實驗方案在發展科學探究能力中具有舉足輕重的意義。教材中每個探究內容一般會給出一種探究方案，我們在教學中不能“照方抓藥”局限于教材中現成的探究方案，而應引導學生進行發散思維設計多種實驗方案，以期充分發揮學生的主動性、積極性和首創精神，最終達到使學生有效地實現對所學知識的意義建構的目的。教師在此教學環節中要起到組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，切忌直接告訴學生應該做什么、怎么做，即不能代替學生思維。

例如在“設計實驗方案探究二氧化碳的水溶性”時，通過教師的引導和小組討論，除了教材中 “向充滿CO2的軟質塑料瓶中加水”的方案外，學生設計出了如下幾種方案：1.把充滿CO2的試管倒置在水槽中，一段時間后，觀察試管中液面的變化情況（見圖1）；2.向充滿CO2的集氣瓶中加適量水，蓋上玻璃片振蕩，然后將集氣瓶倒轉，觀察玻璃片會不會掉下（見圖2）；3.用兩個注射器，一個裝10mL水，另一個中收集10mL CO2，把兩個注射器對接，將CO2推入另一個注射器，觀察另一個注射器的讀數變化（見圖3）；4.用測定空氣中氧氣含量的類似裝置，集氣瓶中充滿CO2，把燃燒匙換成分液漏斗向集氣瓶中加水，振蕩后打開彈簧夾，觀察燒杯中水是否倒吸入集氣瓶（見圖4）。

在探究“氫氧化鈉和鹽酸之間的中和反應”時，教材中通過酚酞判斷反應的發生。學生通過討論，結合酸的化學性質，設計出了利用活潑金屬（如鋅粒）、碳酸鈣、金屬氧化物（如氧化銅）等來判斷混合液中是否有鹽酸，從而判斷反應是否發生。在教師引導下，還有學生根據“化學變化不但生成其他物質，而且還伴隨著能量的變化”設計出利用溫度計測量混合前后溫度的實驗方案。

通過多種探究方案的主動建構，學生思考的積極性得以充分調動，富于個性和挑戰性的方案設計激活了每個學生的內在潛力，學生所發展或完善的認知結構毋庸置疑有了深刻性和穩固性。

三、探究之后：促進學生反思質疑

“學則須疑，疑則有問?！碧骄縼碜詥栴}，問題起于質疑。新課程追求的是以問題為紐帶的課堂教學，提倡讓學生帶著問題走進教室，帶著問題走出教室。問題意識是課堂的靈魂，有人說“提出一個問題比解決一個問題更重要?！币虼?，在獲得探究結論之后，學習并沒有停止，有經驗的教師會給學生質疑的時間和空間，促進學生發現問題、提出問題。

例：在“CO2的水溶性探究”獲得CO2可溶于水的結論后，學生提出了質疑“在實驗中CO2是否僅僅是溶解在水中？有沒有發生化學變化？”“在對人體吸入的空氣和呼出的氣體的探究實驗中，為何能用排水法收集呼出的氣體？”

例：在燃燒條件探究之后，有學生質疑“教材中的探究方案不環保，沒有考慮五氧化二磷對空氣的污染，應在密閉體系中進行?！?/p>

例：在“探究金屬與酸”后，學生質疑“為什么同種金屬和鹽酸、硫酸反應速率不同？”“實驗方案不夠嚴謹，實驗中不同金屬的表面積不同，且很難控制相同，是否影響實驗結論？”“鋅和鹽酸反應時，剛開始氣泡產生速率不是很快，十幾秒后速率反而更快，為什么？”

建構主義認為，有意義學習出現真實學習任務中。學生在探究后提出的問題無疑是真實的，教師應抓住機會促進學生進行有意義的學習。對于學生在探究之后提出的質疑，有的可以通過交流討論解決，有的可以改進原來的實驗方案，有的可以作為生成性問題繼續探究。

1.交流討論解決問題

有的質疑，是探究獲得的結論與原有知識經驗出現了矛盾沖突。如上述“在對人體吸入的空氣和呼出的氣體的探究實驗中，為何能用排水法收集呼出的氣體？”經過小組討論交流，問題得以解決：用排水法收集呼出的氣體時確實有少量CO2溶于水，但即便如此，收集到的氣體中CO2含量依然大于空氣中的，因此并不影響實驗結論“呼出的氣體中CO2的含量比吸入的空氣中多”。

2.改進實驗方案

有的質疑，是在實驗過程中發現實驗設計中存在的問題或缺陷。如上述燃燒條件探究中，學生質疑“教材中的探究方案不環保（見圖5），沒有考慮五氧化二磷對空氣的污染，應在密閉體系中進行?！贬槍@個問題，提出改進方案，把紅磷、白磷放在密封的試管中（見圖6）。對新的實驗設計又有學生提出新的質疑：改進后的實驗雖然解決了五氧化二磷的污染問題，但存在安全隱患，實驗中試管口塞子可能會沖出。接著在圖6的基礎上，繼續改進，在試管口套上氣球緩沖燃燒時氣壓變化（見圖7）。學生的認知在不斷質疑中不斷發展，實現了對新知的意義建構。

3.作為新的探究內容

有的質疑不能通過交流討論解決，這些問題往往具有較高探究價值，因次可以作為生成性問題進行繼續探究。如上述“在實驗中CO2是否僅僅是溶解在水中？有沒有發生化學變化？”這些問題就可以通過設計對比實驗進行探究。而有些問題可能暫時解決不了，可以在后續學習中當學生具備探究條件后再進行探究。如上述“為什么同種金屬和鹽酸、硫酸反應速率不同？”學生用現有的知識還不足以解決，可以在學習《常見的酸和堿》后，再進行探究。屆時，學生就能依據酸在溶液中的解離情況，對導致同種金屬與鹽酸、硫酸反應速率不同的原因提出合理的假設：①可能是鹽酸、硫酸中H+濃度不同，②可能是Cl-對金屬和H+的反應有促進作用，③可能是對金屬和H+的反應有阻礙作用。

在教學中，教師要鼓勵、引導學生發現問題、提出問題，認真對待學生所提出的問題，重視問題意識的培養。在教給學生學習方法的同時，應特別重視訓練學生的發散思維，培養學生豐富、獨特的優秀思維品質，培養學生敢于發現、敢于提問、敢于質疑。

通過教師創造性的探究教學，培養了學生的思維能力、分析解決問題的能力和實驗技能，提高了學生的綜合素質，極大地調動了學生自主學習的積極性，也使學生在做科學的過程體驗到了學習的樂趣與成功的愉悅?？傊?，教學要從實際出發，充分發揮教材的潛在優勢，靈活地駕馭教材，創造性地用好教材，提高科學探究的有效性。

［1］ 教育部.義務教育化學課程標準［S］.北京：北京師范大學出版社，2011

［2］ 王東.“建構主義”在化學教學實踐中的應用研究［J］.中學化學教學參考，2010，（10）

［3］ 陳淑芬.建構主義理論與化學教學［J］.洛陽師范學院學報，2006，（5）