探究性教學中實驗的設計策略

朱小富

探究性教學中實驗的設計策略

朱小富

（江蘇省句容高級中學江蘇句容212400）

實驗設計是探究性教學以及探究學習中的重要內容，文章從實驗選題的意義、探究性教學中有關實驗的選題策略和實施策略三個方面做了一些小結及探索。

探究性教學；實驗選題；實驗實施；策略

探究性教學需要教師組織和引導學生積極自主地進行探究學習,把教科書上的知識當做不變的真理,把實驗僅當做驗證科學概論和原理的方法去教學生,容易使學生形成絕對化的科學知識觀、錯誤的科學方法論和片面的科學發展觀。探究學習是一種學習方式、一種學習活動、一種學習過程,它注重自然科學知識獲取的同時,更注重對科學本質的理解,探究過程是學生不斷構建自身知識的過程。教師應精心設計一些探究性問題,和學生一起進行探究過程的設計,特別是探究實驗的設計,化學實驗是學生化學學習中能動的實踐活動形式,化學實驗為學生創設了親身參與實踐的情境,具有獲知、激趣、求真、循理、育德等教育功能,化學實驗不但為探究性學習中驗證假說提供了科學方法,也是學生探究學習的重要途徑,還讓學生感受探究的樂趣,能培養學生的問題意識。

一、化學實驗是探究性學習的主要途徑之一

化學的學科特征決定了化學實驗可以作為探究性學習的途徑。“以實驗為基礎”是化學學科的基本特征。即使在由經驗化學向理論化學發展的今天,化學實驗仍然是化學學科發展的最現實、最生動、最有效的物質載體。

學科的基本特征決定了學科的學習特點,在實驗中學習化學無疑是最有效而又最重要的化學學習方法。在化學實驗中,學生通過實驗研究和認識物質,掌握化學基本原理和基本技能,初步學會化學研究的實驗方法。化學科學以實驗為基礎的學科特征,更有利于學生進行化學探究性學習。

化學實驗本身就是科學探究的過程。當化學實驗被用作探究性學習的途徑時,化學實驗的創造性和探究性便充分顯示出來。學生在實驗過程中積極地動腦動手,體驗科學家科學探究的過程和方法,獲得科學探究的樂趣和成功的喜悅。

化學實驗為探究性學習中驗證假說提供了科學方法。探究性學習具有問題特征、收集信息特征、假設特征、驗證特征和評價反饋特征,學生在探究性學習中,針對發現的問題,在回憶已有的知識和經驗、收集和整理信息的基礎上,作出大膽假設或猜想,并通過化學實驗對提出的假設或猜想進行證實或證偽。所以,化學實驗是學生探究性學習時驗證假設或猜想的主要方法。

二、探究性教學中有關實驗的選題策略

編排探究活動時,不僅要考慮活動的可操作性,更要考慮活動中蘊含的解決問題的“思維模型”,并加以顯性說明,使學生對活動過程中的科學知識的產生、過程、方法有所了解,在探究實驗的呈現方式上可通過一些提示語如提出問題、預測與假設、實驗方案、實驗記錄、實驗結論、歸納整理等引導學生經歷、體驗科學探究的不同要素和過程,并在不同階段有所側重。

1.探究實驗設計的情境化原則

通常情況下,中學生的問題意識不強,很難獨立地從生活、自然現象中發現問題。因此,教師要營造積極的問題情境,讓學生直面新、奇、趣事,感受矛盾,發現疑問,提出問題,并經過適當的推理和思考,將其表述為科學性問題。

如：1981年6月9日,巴拿馬散裝貨輪“塞尼克斯號”滿載著煉鋼用的半成品——多孔鐵粒,駛進印度東海岸的維沙卡帕特南港口。人們打開船艙準備卸貨,突然,一股灼人的熱浪從艙內沖出,仔細一看,發現部分鐵粒正在燃燒。

疑問：多孔鐵粒怎么會自己燃燒呢？

問題：多孔鐵粒燃燒需要什么條件？

在設計問題情景時,教師應注意：

(1)情境新穎,能吸引學生的注意力,使學生可以注意到問題的存在。

(2)多從學生的生活和學生已有的經歷中尋找問題,探究學生生活經歷中所熟悉的問題,能夠使學生認識到探究的價值,激發學生探究的欲望。

(3)探究的問題難度適當。否則,學生無須探究就能回答或者感到望塵莫及,失去探究的信心。要使探究的問題處于學生的認知發展區,經過教師的點撥,學生可以找到問題的答案。

2.探究實驗設計的生活化原則

化學知識和技術在日常生活中的應用比比皆是,在探究實驗設計中合理開發和利用生活中化學資源,也是對教師基本的要求。教師要有開拓精神,解放思想,“思想舊,資源瘦;思想新,資源精”。生活中化學實例還可促使學生養成主動思考與探究的習慣。

如：在新授課“鐵的化合物”教學中可設計如下探究活動：

投影展示一種補鐵劑照片——紅色“外套”,里面是淡藍綠色的真身。

今天我們就來探究一下這種藥丸的成分。

猜想——根據顏色進行合理猜想

紅色外套——Fe2O3

淡藍綠色真身——FeSO4

［方案設計、驗證］

(1)Fe2O3的檢驗

①僅用紅色能否確證是Fe2O3？藥片內服后,誰幫助它脫去紅色外套？

②Fe3+的檢驗方法。

(2)FeSO4的檢驗

①如何獲取FeSO4？——小心剝去外套,用小刀刮取里面淡藍綠色的固體,加適量水溶解。

②如何檢驗FeSO4？

2.探究實驗設計的實用化原則

將生活中實用化的化學實例應用于課堂教學,可將知識的學習從課堂內延伸到生活中,這不僅可以使學生掌握科學的學習方法,形成科學探究的態度,而且可以使學生了解化學科學的研究方法,體驗探索的艱辛和發現自我價值實現后的歡樂,使學生成為“主動發展的人”。

如：講授“相似相溶原理”時,可介紹：真假干洗的判斷。

(1)課上實驗提趣

首先介紹“干洗”、“水洗”的區別。所謂“干洗”,就是用干洗油的物理特性將衣物的油垢或污漬萃取出來,由于干洗油幾乎不含水分,所以稱之為“干洗”。干洗的主要特點就是避免水洗對衣物面料造成傷害,不縮水、不變形、色澤保護性好,不易造成衣物褪色、手感柔軟,便于熨燙,并能徹底清洗衣物上的油污或污漬。洗后衣物還有消毒、滅菌的特殊功效,不易蟲蛀便于保存。而“水洗”時能使衣物的纖維膨脹,洗滌劑將滲入到纖維中,很難清洗干凈,殘留的洗滌劑就會侵蝕纖維,從面使纖維變脆,導致衣物壽命的降低。當前市場上的干洗油一般分四氯乙烯和石油洗劑兩種,每公斤的價格在16元左右,遠高于以噸計算的水價,因此一些不法干洗店常以水洗冒充干洗。

其次實驗演示。①將一片紙巾分別置于盛水和盛四氯乙烯干洗劑的燒杯中,用玻璃棒攪動一會,再撈出擠干,置于水中的紙巾柔成團,打開時有褶皺、破損。置于干洗劑中的紙巾能展開,無破損。②將一些泡沫粒分別置于盛水和盛四氯乙烯干洗劑的燒杯中,用玻璃棒攪拌,可見泡沫粒溶于干洗劑中,不溶于水中。

然后總結判斷方法。

①紙巾法。事先將紙巾放入待洗衣物的口袋內,如是水洗,則紙巾柔成團,有褶皺、破損。如是干洗,紙巾無破損,能展開。

②粒法。事先將少量泡沫(聚苯乙烯)小顆粒置于待洗衣物的口袋內,如是水洗,則泡沫粒不溶解,如是干洗,則泡沫粒因溶解而消失。

③紙巾+泡沫粒法。綜合了兩者現象,交代其原理——利用“相似相溶原理”：泡沫和干洗劑都是有機物,結構相似,相互溶解;水能使紙巾纖維膨脹,搓揉時造成破損。

(2)組成合作小組

要求學生自愿分成若干小組,分別尋找不同的干洗店進行試驗,一周內完成。

(3)匯報實驗成果

根據學生實驗結果,組織匯報交流。最后讓學生明白：生活中處處有化學,應做化學有心人。

4.探究實驗設計的沖突化原則

人們在處理問題時,常常從經驗入手,容易出現思維定勢,形成誤區。如果教師注意研究認知沖突,平時多收集一些貌似沖突性的東西,適時地介紹給學生,激發其積極思考,找到解決問題的癥結,再借助遷移將其運用到探究學習中。如水和二氧化碳的點火實驗。

［教師］水能滅火,你知道水也能點火嗎？

［教師］用棉花包裹一些過氧化鈉粉末,請兩位學生上講臺,一位學生用酒精燈直接點燃一團棉花,另一位學生用滴管在粉末上滴幾滴水。

［學生］水滴在過氧化鈉粉末上,有氣泡產生,兩團棉花都很快著火,但滴水的棉花卻燃燒更旺。

［教師］用一根長導管向包有過氧化鈉粉末的棉花中緩緩吹氣,結果棉花也燃燒。

問題：請同學們從燃燒的條件角度思考,為何滴水和吹氣都能點著棉花？為何滴水的棉花燃燒更旺？滴水時對加水量有無要求？

互動引入的結果,激發了學生學習興趣與求知欲,活躍了課堂氣氛,調動了學生原有知識體系中“燃燒與滅火”的經驗知識,并對新知識過氧化鈉與水及二氧化碳的反應有了深刻的認識,完善了學生“燃燒與滅火”的知識體系,還能幫助學生理解“為什么過氧化鈉等強氧化劑不能帶上汽車、火車、飛機？”此外,學生還能進一步理解熱點火(包含緩慢氧化造成的自燃)、靜電火花點火等一系列問題,固化為全面的經驗知識。

三、探究性教學中有關實驗的實施策略

1.加強指導

教學中應強化教師的引領和組織作用,教師可進行生活經驗和化學知識的指導,可進行實驗操作和科學研究的程序性指導等。

2.全面合作

探究課堂中不應是學生個體獨立的探究活動,而應是通過小組或團隊的形式進行探究活動,學生之間采用對話、商討、爭論等形式對問題進行充分論證,以期獲得達到探究目標的最佳途徑,做到讓學生教育學生,既可以是正確的示范,也可以是錯誤的教訓。

3.善于發現實驗中出現的問題

教師在學生進行實驗時要不斷巡視,善于發現奇怪或有趣的實驗現象,進而促進和引導學生提出科學性問題。

4.組織學生設計實驗方案并進行實驗驗證

教師應根據學生已有的知識基礎和教學條件指導和幫助學生進行實驗設計,幫助學生確定探究的組合,在實驗過程中進行跟蹤指導并適當地進行示范講解。

5.組織學生在探究實驗中進行觀察和記錄

實驗探究的目的是通過實驗操作獲得解決問題的事實和數據。由于探究實驗的信息多而復雜,所以,教師必須組織學生進行觀察記錄,讓學生明確觀察的重點,注意實驗中的異常現象,及時,有效、真實的記錄實驗現象和數據。

6.重視探究活動的發展性評價

首先是學生自我評價,評價探究方法是否科學,評價探究活動中獲得知識多少及探究能力提高的程度,評價探究活動的發展性。其次還要重視教師對學生的評價,評價學生能否積極地、多途徑地收集證據,能否與同學積極配合,能否在探究過程中及時修正自己的錯誤觀點或行為,是否具有創新精神和創新意識,同時還要評價學生的探究結果。

［1］吳星等著.化學新課程中的科學探究［M］.北京：高等教育出版社，2003

［2］周改英.新課程開設化學探究性教學課的問題與對策［J］.實驗教學與儀器，2011，（10）

探究步驟對實驗現象的觀察和描述點燃前組成顏色狀態密度硬度燃燒時火焰的分層及溫度燭身的變化生成的產物熄滅后

1.對學生的回答表示充分的肯定，讓學生結合蠟燭的這些性質，點燃蠟燭，觀察燃燒著的蠟燭有哪些特點。

（實驗過程中可以有目的的發問以下幾個問題）①燃燒著的蠟燭有沒有聲音？形狀有沒有什么改變？②蠟燭的火焰有什么特點？③蠟燭靠近火焰的地方在形狀、溫度、質地上有什么變化？④把一根火柴梗平在蠟燭的火焰中約一秒鐘表，取出火柴梗，火柴梗有什么變化？這說明了什么？

2.充分肯定學生在實驗探究中的表現，繼續引導：現在我們再來觀察一下蠟燭燃燒后生成了哪些物質。首先將一只干燥的燒杯罩在火焰的上方，觀察燒杯壁上有什么現象發生。片刻后取下燒杯，迅速中倒入少量的澄清石灰水，振蕩，又有什么現象發生？推測蠟燭燃燒后可能生成了什么物質。

3.指導學生：現在請大家熄滅蠟燭，會發現有一縷白煙從燈芯飄出，立即點燃的火柴去點白煙，看看有什么現象會發生。

4.探究多種熄滅蠟燭的方法。

八年級化探課的實施,為學生升入九年級后化學的學習打下了堅實的實驗基礎,實踐也證明通過這三種課型的教學,提高了學生學習化學的興趣,激發他們的動手能力,培養了同學們的合作能力和探索精神。我校近幾年的中考化學成績在全大市排名中均名列前茅,也印證了八年級開設化探課是有積極意義的。

1008-0546（2013）05-054-03

：G632.41

：B

10.3969/j.issn.1008-0546.2013.05.023