化學微課教學培養科學探究能力的策略探究

陳祥源

（連城縣第一中學，福建 龍巖 366299）

隨著全國范圍內大力落實“雙減”政策，傳統的教學方法已經很難適應現有的教學發展，也很難達到促進學生高效學習、全面減輕學生學業負擔的教學目標。教師需要通過創新化的教學模式，不斷增強學生對化學知識的理解，提高學生的學習興趣。近年來，微課在各個階段的學科教學中逐漸發揮重要作用，特別是在中學化學教學中，對幫助學生提高科學探究能力有顯著的成效。微課具有一系列的教學優勢：一方面通過多媒體呈現豐富的信息量，讓學生接觸更廣泛的信息，拓展學生的知識面；另一方面，微課的語言更加生動有趣，使學生更樂于吸收和接納課本知識，且注意力更集中，從而不斷地提高學生的學習效果。化學科學屬于自然科學范疇，化學探究能力與科學探究能力既有聯系，也有區別。兩者之間存在共同的探究要素，具體包括以下八個方面：提出問題、假設猜想、計劃制定、實驗實施、證據收集、得出結論、評價反思、交流表達。而化學作為具體的科學門類，其探究能力在以上共同探究要素基礎上另外還包括化學實驗能力。具體地說就是包括化學實驗的基本知識和技能，化學實驗的思路設計。［1］

一、中學化學教學中科學探究能力培養過程中存在的問題

根據沈陽師范大學對不同地區、不同學校、不同年級的1409 份樣本調查［2］，學生科學探究能力總體表現水平分布如圖1 所示。

圖1

3.8 %的學生處于水平1，即能夠在簡單情境下，基于表象性經驗提出少量簡單的問題，角度較為孤立和單一。問題較淺顯且與研究問題的相關性較低；探究思路不是很明確。

63.2 %的學生處于水平2，即學生已具有初步的問題意識，有局部的探究思路；問題也具有一定相關性和深刻性；能用所學習知識和原理，能針對問題的本質提出假設，假設與研究對象之間有一定關聯性且可通過實驗驗證。

27.1 %的學生處于水平3，即能主動基于已學習的理論指導從多個角度提出問題；提出的問題與研究對象相關性較高；能夠完整地建立模型并使用模型進行預測；提出與研究對象相關性較高的、可檢驗的假設；能初選擇實驗藥品儀器；選擇簡單的實驗方法；

5.9 %的學生處于水平4，即有較為完整的探究思路，能合理地選擇實驗試劑儀器并選擇可行性強的實驗方案；系統地評價所選擇的證據是否能夠支持結論；系統地評價所使用的方法；對于復雜情境的方案創造性地提出改進的建議或需要進一步解決的問題。［2］

結合實際教學經驗就是：有相當一部分學生問題意識淡薄，提不出科學的問題；對實驗方案的設計缺少目的性和指向性，無法設計環環相扣的實驗方案；實踐動手能力低，藥品、儀器的選擇與實驗操作存在不合理情況；缺少科學反思能力，不能獨立地反思自己學習過程中存在的問題。

根據人本主義學習理論的觀點，教育要以培養學生的能力發展為終極目標：由學生內在的求知意愿主動去探索、發現探究活動的意義，使學生的認知和情感均投入學習探究活動之中，并能自主評估自己的學習需求、學習目標是否完成。教學過程中，教師要關注學生學情，激發學生學習興趣，培養自主學習能力；發展其問題意識、設計實驗方案能力、實踐操作能力、科學反思能力，最終培養科學探究能力。

二、微課教學策略

（一）培養問題意識，提出科學問題

隨著時代的發展，互聯網技術已經滲透教育的各個領域，與普通的教學方式相比較，微課不僅可以拓展學生的知識層面，還可以創設問題，激發學生的學習興趣，培養學生的問題意識。問題是生長新思想、研究新方法、掌握新知識的種子。問題意識，是學習主體在學習過程中產生的懷疑、探究性思維，驅使學習主體積極思考，不斷地提出問題，有利于提高學生解決問題的能力。學生沒有問題意識，也就難以激發學習興趣和求知欲，學習也只能停留在表面，不可能進行深入思考。教師要激發學生的問題意識，就要激發學生的學習興趣，通過微課進行教學是一種很好的激發學生問題意識的教學方法。要注意的是，教師在課前可以通過微課結合學生熟悉的情境，制造學生認知與經驗的沖突點，產生問題，激發其科學探究的興趣。要注意的是，通過在課前展開的微課激發學生的興趣，目的是引導學生在認知沖突中形成提出科學問題的能力，培養科學探究能力。

例如，在“科學使用含氯消毒劑”教學中，通過視頻播放里約奧運會泳池變綠事件，和專家、奧組委、路人在事件剛發生時對此作出的原因推測，引導學生從視頻中提取出池水變綠的相關信息，再結合資料，提出對泳池變綠原因的猜想：1.H2O2分解產生了大量O2，促進藻類快速生長。2.含氯消毒劑與過氧化氫發生反應，產生大量的O2，促進藻類快速生長。3.H2O2與殘余的含氯消毒劑發生反應，二者對藻類生長的抑制作用減弱或消失，藻類快速增長。最終通過師生交流論證得出池水變綠是加錯消毒劑導致的。接下來教師引導學生從物質化合價和種類的角度對次氯酸鈉和過氧化氫可能發生的反應進行推理預測，預測次氯酸鈉與過氧化氫反應是否能發生以及反應的生成物。然后，再次通過播放實驗視頻，展示反應中溶液的pH 變化曲線和水中溶解氧的變化曲線，證明次氯酸鈉和過氧化氫反應的確生成了氫離子和氧氣，驗證學生們的猜測，并在此過程中逐步建立預測陌生物質之間發生化學反應的思維模型。基于上述探究實驗的完成，可以認為誤加入游泳池中的過氧化氫與泳池中的含氯消毒劑發生化學反應導致溶液pH 下降，余氯不足，無法抑制藻類生長，進而導致池水變綠。通過上述過程，使學生對NaClO 的化學性質以及84 消毒液的性質有了更全面的認識，對84 消毒液的使用說明從化學學科的角度有了更準確的理解和認識，體會化學反應原理對實際生產生活的指導價值。

上述教學過程中通過微課激發學生產生探究興趣，引導學生提出相關問題：泳池變綠的原因是什么，以及由此延伸如何科學使用含氯消毒劑的問題。這兩個問題既能激發學生探究學習興趣、培養問題意識，又能作為教學主線驅動整節課教學。

（二）設計科學實驗方案

科學實驗方案是實現科學探究的藍圖。因此培養學生科學探究能力繞不開培養他們設計科學實驗方案的能力。教師需要通過微課的教學模式，利用課前10 分鐘或者課堂10 分鐘的時間，讓學生對某一知識點進行針對性學習，通過視頻的形式，幫助其分化、理解化學的相關重難點知識，提高學生的設計實驗能力，更好地開展探究實踐活動。［2］

例如，在“氫氧化亞鐵的制備實驗”教學中，首先，教師通過課前微課引導學生找到“氫氧化亞鐵極易被氧氣氧化為氫氧化鐵”這個關鍵點，確定“如何隔絕氧氣”是設計實驗方案、確定實驗思路的關鍵。其次，學生在分組討論中確定實驗原理與方案，之后，教師對所有的實驗方案進行對比和評價，引導學生交流、研討并改進之前的方案，以實現能夠穩定觀察到白色氫氧化亞鐵沉淀的目的。然后，在研討過程中，教師伺機穿插通過微課展示實驗效果，對比學生的實驗方案，引導其找出異同，改進自己的實驗方案。最后，學生動手操作，實施自己的實驗方案，驗證微課視頻實驗，對兩種結果進行比較，從實驗操作的便捷性和現象的明顯程度，反思自己的實驗方案并總結制備氫氧化亞鐵的合適方案。

（三）課中觀摩，提高實踐操作能力

學生的實際操作能力是科學探究能力的有力抓手。涉及以提高學生實踐操作能力為目的的微課往往在實驗課中進行。在課中主要是給學生進行操作規范的演示，提示操作細節，避免學生由于操作錯誤導致實驗探究失敗，無法得到成功體驗；或者將微課與學生的典型操作進行對比，找出異同，糾正學生操作中的不良習慣與下意識動作。

例如，在“蠟燭及其燃燒”相關知識點的講解當中，首先，教師通過微課的模式，讓學生觀看蠟燭燃燒的正確實驗步驟，在專業人士的操作下，讓學生更好地記錄實驗內容，不斷彌補自己操作上的不足。學生通過觀看實驗內容，對實驗的操作產生更直觀地了解，減少對化學實驗的恐懼心理。其次，學生以合作小組的模式進行實驗，同學A 點燃蠟燭，同學B觀察蠟燭的顏色、形態和硬度，將蠟燭的變化情況記錄下來，同學C 再把蠟燭投入水中，同學B 觀察蠟燭的顏色和形態變化并記錄。這個過程可以鍛煉學生的實踐能力、配合能力和觀察、記錄能力。當蠟燭吹滅瞬間，小組成員可以利用火柴去點燃燭焰上的白煙，以此來檢測蠟燭是否能夠重新燃燒。然后，教師再向學生講述相關的實驗原理，引導學生對自己的操作和結果與微課的標準操作進行對比和反思，并對學生的疑惑進行解答，不斷地提高學生的實驗操作。

觀看微課是靜態的體驗，而探究活動動態的實踐。部分學校目前沒有配備完善化學實驗室，學生沒有辦法得到充足的實踐練習。教師可以圖文并茂，向學生介紹實驗的原理和過程，提高學生的理解能力，再通過微課的形式，讓學生對實驗有更直觀的感受，間接增強學生的操作技能。實現在有限的條件下將靜態的體驗和動態的實踐感受結合起來。［3］

（四）培養科學反思能力

反思是主體對客體認識的操作內化的過程，是對自身的思維過程、思維結果再認識與檢驗的過程。反思能力是主體對問題或事物、主體思想或行為、所處的情境、與客體之間的關系進行批判式、深刻地思考的能力，是科學探究能力重要組成部分。學生在學習過程中有無反思、如何反思以及反思后怎么做等，都是學習過程中不能忽視的問題。新課標下化學探究教學中注重學生反思能力的培養，不僅能夠提高學生學習的效果，提高綜合素質，更是以人為本，以學生發展為本的教育理念的具體實踐。［4］

在“二氧化硫的制備”教學中，可以將“氨氣的制備”和“二氧化碳的制備”微課作為學生課后反思的對比素材，另外提供二氧化硫、氨氣、二氧化碳三種氣體通常狀況下在水中的溶解度數據，目的是通過已有的經驗和微課引導學生在反思過程中對比二氧化硫制備與二氧化碳制備、氨氣制備的不同點和相似點。重點思考制備二氧化硫時為什么使用較濃硫酸并加熱，這一操作與氨氣的制備有共通之處。學生通過觀看微課后反思自身課堂實驗中未能完全成功的原因是二氧化硫和氨氣一樣是極易溶于水的氣體。要獲得能觀察到明顯實驗現象的二氧化硫量，實驗就應該在水較少的環境和加熱同時存在的條件下進行，有利于二氧化硫氣體的逸出。當學生通過微課引導反思明白這一點后，就可以很容易對今后類似實驗進行改進，避免失誤。

三、總結

中學生學習化學正處于學科知識的起始構建階段，學科基礎知識和方法、學科基本思維和素養在這一階段開始逐漸形成。教師作為學生學習的促進者，在這一階段以培養學生的學習興趣為主。微課教學模式，避免單一枯燥的“講授式”教學，把抽象的知識形象具體化，增強學生對操作細節和規范化的理解，提高學生的科學探究能力。開展有效的微課教學，能夠不斷豐富現有的教學式，打破時間與空間的限制，既可以在課堂教學中進行，也可以在課前、課后或在家中進行補充。總之，微課教學不拘泥于形式，不受限于時空，能夠激發學生學習化學的興趣，強化學生作為學習主導者的地位，提高教學的有效性。