中學化學教學中科學探究與自主學習相結合的研究與實踐

科學探究是新課程標準中科學教育的第一目標，大多數教師從課程與教學視角將科學探究作為教學模式加以固定化，這在一定程度上限制了學生的思維活躍性，從而也進一步導致了探究教學的嚴重不足和空洞。其實，新課程標準之所以看重探究式教學是想讓教師重視學生的科學素養的培養。美國杰出的科學教育專家拜比將科學素養解釋為以下幾個維度：（1）功能性科學素養，即能夠恰當地使用科學術語與技術的詞匯；（2）觀念性科學素養，即能夠理解構成各科學學術領域的基本概念、原理；（3）程序性科學素養，即能夠理解科學探究的性質和具備從事科學探究的能力；（4）多維學科素養，即能理解科學各主要領域的發展史以及科學與技術的性質，能夠運用科學知識和技能解決實際問題。因此，靈活地組織探究活動或調動學生的學習主動性，讓學生進行自主學習探究，對學生科學素養的培養更有利。這種自主探究是指學生以類似或模擬科學研究的方式進行的探究，它的基本思想是以學生的好奇心為潛在動力，讓學生在“重新發現”和“重新組合”知識的過程中進行學習，同時兼顧課堂教學。下面以兩個教學案例淺談如何將科學探究和自主學習相結合。

【案例1】 《化學》選修四中“再探原電池”的教學中，就可以通過必修二單液原電池的實驗現象與理論現象的差異激發學生進行自主探究的動力。

情景：教師讓學生回憶必修二中原電池的組成條件，然后讓學生描述由銅—鋅—硫酸溶液組成的單液原電池在工作時電池內部的現象，隨后讓學生自己組裝該電池并觀察現象，結果發現不僅銅片上有氣泡，理論上不該有氣泡的鋅片上也出現較多的氣泡。此時學生的興趣被大大激發。這時教師讓學生自己思考，并利用所提供的藥品探究其原因，教師也可適當提出問題啟發學生思考，如鋅片上氣泡可能是什么，過程怎樣等。

教師組織學生積極討論，并讓學生進行實驗操作，從中找出規律。實驗中有的學生改變電極，有的將鋅片換成鐵片，還有的將硫酸換成鹽酸，教師不做任何點評，一段時間后讓學生總結自己的做法和想法，從中討論出最優的，進行下一步驗證。通過實驗，學生會發現即便用純度很高的鋅片還是會出現相同的情況，其他原理組成的原電池在負極上都會存在一定程度的與電解液反應的情況，如將硫酸換成硫酸銅在電池工作時鋅片上也會有黑色物質析出。由此學生認識到這種現象可能不是個例，而是這種單液電池可能都會有的。

此時教師介入提示：此種原電池是原電池最初的雛形，這樣的電池在工作效能上差很多，由于鋅直接與硫酸相接觸，所以在接觸面會有很多電子被溶液中的H+得到，因此這種電池利用率不高，實際應用價值幾乎為零。此時，學生會思考：如何改進才能提高其工作能效？

讓學生進一步探究解決方法，即如何避免負極直接與電解質反應。首先，提示學生通過觀察實際的干電池結構，如若學生不能有效地解決問題，教師再介入引出雙液鹽橋電池，并給出示意圖，解釋鹽橋的作用。其次，讓學生自己組裝雙液鹽橋電池，并觀察負極現象。最后，教師展示干電池內部的構造模型，以加深學生對鹽橋電池的理解。

【案例2】 高中階段學習元素及其化合物時，常采用教師提供實驗儀器和藥品直接讓學生進行化學性質的探究的方式，效果并不理想。而采用學生自主探究方式，可增強學生的邏輯推理，發展學生的科學探究能力和科學素養。

情景：在必修一“鋁的氧化物和氫氧化物”教學中，教師提出問題：“上節課我們學習到的金屬鋁與氫氧化鈉溶液的反應是比較特殊的，與以前同學們理解的金屬性質不一樣，這是為什么呢？”然后讓學生分組進行討論，自己設計實驗來探究其原因。

教師引導學生從反應本質入手分析，讓學生探究分析出水的作用是氧化劑。但當學生只用鋁和水反應時卻發現無明顯現象，學生會不由自主地思考：鋁與水反應的產物除了氫氣，還有什么產生呢？這是不是造成鋁和水反應無明顯現象的原因呢？為什么在反應體系中加了氫氧化鈉后就不斷有氫氣放出，這說明什么？

學生通過對鋁與氫氧化鈉溶液的反應本質的探究進一步了解了鋁的氫氧化物可與氫氧化鈉反應，這時教師可進一步讓學生對氧化鋁和氫氧化鋁性質做全面的探究。

這樣先通過物質性質的特殊性引發學生的探究激情和主動性，然后放開手讓學生自由地實驗，不僅讓學生了解了鋁的氧化物和氫氧化物的兩性，也加深了對鋁與氫氧化鈉的反應的理解和掌握，符合學生的認知規律。這與直接讓學生預測氧化鋁和氫氧化鋁的性質，然后給出藥品讓學生自己實驗探究相比，在發現問題的能力和科學探究能力上更能讓學生得到更多的鍛煉。

從上面的分析和實例可知，科學素養的提高不是僅以形式化的、固定的幾個探究步驟就能實現的，僵化的探究模式只會讓學生思維格式化，并不能真正鍛煉和培養學生的科學素養。以上兩個實例都沒有將探究模式固定化，而是將激發學生思維、鍛煉學生的邏輯思維能力和嚴謹的探究方法融為一體，以培養學生的自主探究意識為目的，逐步培養學生的科學素養。

（責任編輯 黃春香）