初中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究

摘 要：化學(xué)是研究物質(zhì)的，對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)與研究離不開實(shí)驗(yàn)。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)特別是探究性實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容充滿思維性、挑戰(zhàn)性、興趣性、探究性，能激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，隨著新課程實(shí)施的不斷深入以及該校實(shí)驗(yàn)室條件的不斷改善，該校化學(xué)教師確立了“探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究”課題，目的是要提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，最終達(dá)到改進(jìn)以往化學(xué)教學(xué)過程中的陳舊固有的模式，探索出更加適合現(xiàn)代初中化學(xué)教學(xué)的新的有效方法，為全面提高教學(xué)質(zhì)量開創(chuàng)新途徑、新方法。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué) 探究性實(shí)驗(yàn) 探究能力 教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：G633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）04（c）-0144-03

1 探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念和理論依據(jù)

（1）探究性實(shí)驗(yàn)是指由教師給出或?qū)W生自定探索課題，讓學(xué)生自己擬定實(shí)驗(yàn)方案，制訂實(shí)驗(yàn)步驟，獨(dú)立地運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段，探索未知的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，并在獲得的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過科學(xué)抽象總結(jié)出結(jié)論的一種實(shí)驗(yàn)形式。

（2）探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理論依據(jù)。

①布魯納理論：“認(rèn)識(shí)是一個(gè)過程，而不是一種產(chǎn)品。” 學(xué)習(xí)不僅是讓學(xué)生掌握知識(shí)，更要學(xué)生去體驗(yàn)所學(xué)知識(shí)的原理所產(chǎn)生的過程。

②皮亞杰認(rèn)識(shí)論：只有新的刺激與認(rèn)知主體原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之間發(fā)生矛盾或沖突，才能引起主體容納新的刺激。借助實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)現(xiàn)象，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的探索欲望，有利于引起學(xué)生認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)的重新組織和進(jìn)一步發(fā)展。

③自然科學(xué)方法論：自然科學(xué)的研究過程是以自然現(xiàn)象科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，用科學(xué)方法而開展的過程。因此，按自然科學(xué)的研究設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法探究，進(jìn)而不斷提高解決實(shí)際問題的能力。

2 新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)探究的要求

一級(jí)主題：科學(xué)探究。

二級(jí)主題：①增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的理解；

②發(fā)展科學(xué)探究的能力；

③學(xué)習(xí)基本的實(shí)驗(yàn)技能；

④完成基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

課標(biāo)中對(duì)科學(xué)探究主題的內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)提出了具體的要求。科學(xué)探究學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必須讓學(xué)生親身經(jīng)歷豐富的探究活動(dòng)。筆者認(rèn)為在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中對(duì)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)應(yīng)該予以高度重視。

3 探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施前期準(zhǔn)備工作

3.1 確定要探究的課題

在多年的初中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，根據(jù)當(dāng)今初中學(xué)生的特點(diǎn)和該校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備條件，把實(shí)驗(yàn)分為學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)、教師演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生家庭小實(shí)驗(yàn)等，另外還開設(shè)一些開放性綜合性實(shí)驗(yàn)。而其中有以學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)為主的人們共選擇了其中的17個(gè)進(jìn)行探究教學(xué)，這些實(shí)驗(yàn)是空氣中氧氣含量的測(cè)定、催化劑的驗(yàn)證、二氧化碳和水的反應(yīng)、鐵生銹條件的探究、質(zhì)量守恒定律的探究、鐵生銹的條件、石灰石的煅燒后產(chǎn)物的檢驗(yàn)、酸堿指示劑的選擇、影響物質(zhì)溶解性的因素、燃燒條件的探究、中和反應(yīng)的探究、二氧化碳和氫氧化鈉的反應(yīng)、探究水的組成、二氧化碳性質(zhì)、氧氣性質(zhì)、蛋白質(zhì)性質(zhì)、工業(yè)煉鐵探究。學(xué)生也可以自己擬定想要探究的課題，并在教師指導(dǎo)下完成自己的探究。

3.2 保證探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利實(shí)施采取的一些措施

課堂探究性試驗(yàn)實(shí)施難，為避免學(xué)習(xí)者把實(shí)驗(yàn)探究課堂當(dāng)成游樂場(chǎng)，把實(shí)驗(yàn)器材當(dāng)玩具，把合作交流當(dāng)成交頭接耳講笑話的舞臺(tái)。從而影響探究活動(dòng)的開展。為此教師在探究教學(xué)中應(yīng)該嚴(yán)格組織合理調(diào)控。該校班額不大每班大約40人，學(xué)生素質(zhì)較好，課堂紀(jì)律較好，但是在實(shí)驗(yàn)探究課時(shí)依然要避免上述不良情況的發(fā)生。為便于實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的順利進(jìn)行，便于學(xué)生學(xué)習(xí)與討論。九年級(jí)開設(shè)化學(xué)課不久，就將每班學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，每組一般四人，每組設(shè)有一名組長(zhǎng)（組織學(xué)習(xí)能力強(qiáng)者）。小組成員看座位情況有時(shí)可以調(diào)換，并設(shè)有實(shí)驗(yàn)記錄員。設(shè)置課堂表現(xiàn)評(píng)價(jià)機(jī)制，小組互評(píng)自評(píng)再師評(píng)等。同學(xué)相互協(xié)作互相幫助互相監(jiān)督共同研討與辯論，這樣的學(xué)習(xí)小組在該校已經(jīng)成為一大特色促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)。

4 探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施細(xì)則

從當(dāng)代學(xué)生的時(shí)代特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，以自然科學(xué)方法論為指導(dǎo)，將探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)概括為：（1）提出問題；（2）猜想與假設(shè)；（3）制定實(shí)驗(yàn)方案；（4）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)；（5）記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；（6）得出結(jié)論；（7）思考評(píng)價(jià)；（8）交流探索等要素。

4.1 提出問題

愛因斯坦說：提出問題比解決問題更重要。在進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)大多數(shù)學(xué)生只習(xí)慣于思考老師所提出的問題，很少主動(dòng)地去提出問題。教師在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)該有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力。

提出問題的幾種策略。

（1）讓學(xué)生在閱讀、觀察和實(shí)踐中提出與化學(xué)相關(guān)的問題。

（2）興趣對(duì)有效地學(xué)習(xí)是非常重要的。要激發(fā)學(xué)生對(duì)社會(huì)生活中與化學(xué)相關(guān)的各種現(xiàn)象產(chǎn)生興趣。

（3）創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)好奇，使學(xué)生積極提出問題。

科學(xué)探究是從問題開始，而問題產(chǎn)生于懷疑，宋朝哲學(xué)家朱熹說過：“學(xué)貴善疑，大疑則大悟，小疑則小悟，不疑則不悟。”在提出問題環(huán)節(jié)教師起引領(lǐng)作用，實(shí)際教學(xué)中也可以由教師直接提出探究的問題。

提出問題要注意：發(fā)現(xiàn)問題的角度；提出問題要具體化便于開展探究；問題敘述形式盡量直接發(fā)問。

4.2 猜想與假設(shè)

假設(shè)是根據(jù)已有的科學(xué)依據(jù)或客觀事實(shí)，對(duì)探討的問題提出一種或幾種可能的情況。在實(shí)際探究中，對(duì)探究的問題相關(guān)知識(shí)和事實(shí)不夠充分的時(shí)候，可以大膽進(jìn)行假設(shè)及聯(lián)想。例如：在二氧化碳通入紫色石蕊試液中石蕊變紅。是什么物質(zhì)使石蕊變紅的呢？同學(xué)們各抒己見，積極思維，并猜想使石蕊變紅的物質(zhì)可能是水或者是二氧化碳或者是二氧化碳和水反應(yīng)的生成物。教師在這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的要素中要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)進(jìn)行猜想和假設(shè)的能力。

提出猜想與假設(shè)時(shí)有以下幾點(diǎn)。

（1）要具有科學(xué)合理性。猜想是從提出問題的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，猜想要從問題出發(fā)應(yīng)該具有科學(xué)合理性。

（2）要具有全面性。問題的猜想不止一種可運(yùn)用討論的方法把可能性考慮全面。例如：探究物質(zhì)成分時(shí)，猜想的物質(zhì)可以是符合條件的純凈物也可能是混合物。

4.3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案

假設(shè)提出后，就要想方設(shè)法去檢驗(yàn)它，用實(shí)證性材料去推翻原假設(shè)或支持原假設(shè)即設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

（1）實(shí)驗(yàn)方案包含的基本內(nèi)容。

①名稱；②目的與要求；③實(shí)驗(yàn)原理；④實(shí)驗(yàn)用品；⑤裝置圖；⑥步驟和方法；⑦注意事項(xiàng)；⑧實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與記錄；⑨實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析及結(jié)論。

（2）方案設(shè)計(jì)基本原則：科學(xué)性；可行性；安全性；簡(jiǎn)約性；綠色環(huán)保。

（3）實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)案例。

教師要有目的地逐步地提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的能力和水平，不可急于求成。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)有助于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生多渠道獲取信息的能力，能提高學(xué)生綜合處理問題的能力。

教學(xué)案例：質(zhì)量守恒定律。

探究主題：化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)質(zhì)量總和是否發(fā)生改變。

各小組設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)方案。

方案一：把一片銅片放在敞口試管中稱量其總質(zhì)量，再把裝有銅片的試管在酒精燈的火焰上加熱2～3 min待試管冷卻后再稱量其總質(zhì)量。觀察天平是否平衡。

方案二：在一支5 mL試管中加入稀鹽酸把此試管放在裝有大理石的燒杯中稱量，再把試管中的鹽酸倒入燒杯中稱量，觀察天平是否平衡。

方案三：取硫酸銅溶液于小燒杯中并將燒杯置于托盤天平上之后把一根鐵釘置于燒杯旁稱量其總質(zhì)量，把鐵釘浸在硫酸銅溶液中待反應(yīng)完畢再進(jìn)行稱量，觀察天平是否平衡。

上述案例中設(shè)計(jì)的三個(gè)方案同學(xué)們討論的結(jié)果是方案一中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有問題，參加反應(yīng)的氣體沒有被稱量，應(yīng)該把敞口試管換成試管口塞上橡皮塞的密閉裝置。猜想二中有氣體生成的反應(yīng)應(yīng)把生成的氣體收集起來，應(yīng)把燒杯換成錐形瓶，在瓶口放橡皮塞，為防止膠塞彈出錐形瓶底要放澄清石灰水。有的小組同學(xué)把敞口裝置改成用大氣球收集氣體的密閉裝置。實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)天平不平衡經(jīng)討論分析：生成氣體產(chǎn)生的浮力對(duì)實(shí)驗(yàn)也是有影響的。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中及時(shí)的思考并解決了這些問題，對(duì)掌握知識(shí)是非常重要的。

4.4 實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)操作的過程既是檢驗(yàn)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的合理性、可行性的過程，更是鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和隨機(jī)應(yīng)變能力的過程；更是培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)態(tài)度的重要過程。要鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中積極地動(dòng)手動(dòng)腦，不完全依賴書本。讓學(xué)生去認(rèn)真體驗(yàn)操作的過程，真正嘗到探究的樂趣。在實(shí)驗(yàn)過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些意料不到的事，如實(shí)驗(yàn)的某一步失敗以及某些現(xiàn)象的不可預(yù)見性等。

實(shí)驗(yàn)過程中要注意以下幾點(diǎn)。

（1）良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣；（2）操作的規(guī)范性；（3）要嚴(yán)格遵守方案中的操作流程；（4）認(rèn)真觀察；（5）實(shí)事求；（6）認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象；（7）相互幫助，團(tuán)結(jié)協(xié)作。

4.5 記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象收集證據(jù)

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的證據(jù)包括以下幾類：（1）化學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)、化學(xué)史實(shí)；（2）自然現(xiàn)象、生活經(jīng)驗(yàn)；（3）化學(xué)科學(xué)中技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用中的重大成果、化學(xué)對(duì)個(gè)人和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重要影響的事件等等。教師在教學(xué)中要注意引導(dǎo)學(xué)生通過各種途徑，從多方面來收集有關(guān)證據(jù)。收集證據(jù)的途徑和方式有觀察和實(shí)驗(yàn)、查閱報(bào)紙和書刊、上網(wǎng)、實(shí)際調(diào)查、訪問等。

4.6 解釋與結(jié)論

解釋與結(jié)論是科學(xué)性探究實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，解釋與結(jié)論的得出，需要運(yùn)用一定的科學(xué)方法。在教學(xué)中，教師要有目的、有計(jì)劃地通過具體的探究活動(dòng)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能的同時(shí)，學(xué)習(xí)得出解釋與結(jié)論的基本方法。包括比較與分類、歸納與概括等。

4.7 反思與評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)主要包括以下幾點(diǎn)：（1）效果是否明顯；（2）操作是否安全；（3）裝置是否簡(jiǎn)單；（4）實(shí)驗(yàn)是否易操作、藥品用量的多少；（5）步驟的多少、實(shí)驗(yàn)所用時(shí)間長(zhǎng)短；（6）是否綠色環(huán)保等。

4.8 交流討論

在交流過程中，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的見解，明確某種看法，認(rèn)真聽取他人意見，積極參與辯論，理智地堅(jiān)持己見尊重客觀事實(shí)敢于修正自己的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。學(xué)生通過探究過程的討論與交流，形成了一個(gè)溝通與合作的良好氣氛，發(fā)展共同合作，分享信息的團(tuán)隊(duì)精神，這也是當(dāng)代青年學(xué)生所應(yīng)具備的基本素質(zhì)。

5 探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐體會(huì)及取得的成績(jī)

5.1 在一定程度上促進(jìn)了學(xué)生的主體發(fā)展

在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)習(xí)者對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)更為深刻，特別是利用實(shí)驗(yàn)處理實(shí)際問題的能力有了很大提高；對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性和科學(xué)性有了更深刻的認(rèn)識(shí)；對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣更為濃厚。發(fā)展了探究能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的解題策略。在一定程度上促進(jìn)了學(xué)生的主體發(fā)展。

5.2 教學(xué)成績(jī)顯著

實(shí)驗(yàn)與探究題在中考中占有重要地位，該校化學(xué)教師特別重視探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重視學(xué)習(xí)者探究思維能力的培養(yǎng)，化學(xué)成績(jī)?cè)跉v次考試中均名列前茅。

5.3 教師的教學(xué)行為發(fā)生了改變，促進(jìn)了教師專業(yè)化成長(zhǎng)

教師從不知怎樣從事探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)到熟練掌握探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一般過程和教學(xué)方法。總結(jié)出了一些有效的探究性實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)策略：小組合作，師生合作實(shí)驗(yàn)的策略，變演示實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)的策略等。促進(jìn)了教師的專業(yè)化成長(zhǎng)。

總之，探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)整個(gè)過程中教師是組織者，引導(dǎo)者，合作者。變“滿堂灌”為啟發(fā)式，變教師“主宰”為教師“主導(dǎo)”，變學(xué)生“被動(dòng)”為學(xué)生“主動(dòng)”。變學(xué)生“模仿”為學(xué)生“探索”，變注重教師的“教”為注重學(xué)生的“學(xué)”，將科學(xué)探究作為教學(xué)核心。這是提高化學(xué)教學(xué)的有效途徑，也是對(duì)學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育的重要途徑，是科教興國(guó)戰(zhàn)略在化學(xué)課程改革中的具體體現(xiàn)。科學(xué)探究對(duì)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用。應(yīng)予以重視，研究和推廣。

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