開展科學探究 發展科學思維

魯明輝

【背景】

本教學設計針對人教版初中化學第二單元課題二“氧氣”中“氧氣的性質再探究”的相關知識點，是基于氧氣性質的學習之后的科學探究課。該課時重點教學內容是“氧氣的性質”理論和實驗的相關知識點的鞏固與理解，要求從學情分析和目標設計出發，合理規劃課前、中、后三階段的教學配合，結合趣味化的課堂形式和啟發式的課堂表現來激發學生的上課熱情，引導學生在化學學習中進行科學探究，從而促進學生對本課時有關“氧氣的性質”的知識點的學習、掌握、理解和運用，并在化學學科學習過程中能夠有效發展科學思維，為未來發展奠定基礎。

【學情分析】

教學對象是初中三年級的學生，化學是初中三年級新設立的科目，學生現在剛剛接觸化學科目不久，對于化學知識的儲備較少，基本的知識儲備在于第一單元的儀器操作、化學基礎知識的學習和前期氧氣性質的學習，而且初中化學科學探究課包括實驗等教學具有一定的科學性和探究性，學生對新奇的知識和學習方式會有一定的興趣，學習積極性也會相應地提高。

【教學目標】

1.認識氧氣能與許多物質發生化學反應，氧氣的化學性質較活潑。

2.認識化學反應中的能量變化及一些化學反應現象。

3.通過活動和探究，體會觀察實驗現象；通過實驗探究問題的方法。

4.學會分析實驗信息并從中歸納得出結論的科學方法，學習從具體到抽象，從個別到一般的歸納方法，養成實事求是、尊重科學的態度。

5.逐步樹立“性質決定用途”“用途體現性質”的辯證觀點。

【教學重點】

進一步深化學生對“氧氣的性質”知識點的學習、理解與運用，對氧氣的化學性質及其現象進行描述，構建學生的化學知識庫，培養學生的化學思維。

【教學難點】

“氧氣的性質”的相關實驗原理的理解和氧氣的作用的學習，深化學生控制變量、對比實驗、定量研究等科學探究的方法及思路。

【教學過程】

（一）復習導入課堂，開展高效課堂

基于“氧氣的性質再探究”的科學探究課程，首先要將學生的已有知識與經驗作為教學的關注點，整體的教學設計規劃中要結合多樣的方式引導學生對“氧氣”和“氧氣的性質”的知識點復習，讓學生知道氧氣能支持燃燒，也要結合儀器操作、化學實驗觀察相關的知識，保證科學探究的要素，明確本節課的學習內容，為開展科學探究和學習新知作鋪墊。在課堂導入階段，教師可以按照“知識引導—化學觀察探究”的過程先設計相應的教學過程。

教師設立問題“氧氣有哪些主要性質和用途？”，引導學生對化學知識的復習。

學生在引導中回答“氧氣能支持燃燒和供給呼吸”“具有氧化性”“化學性質活潑，可以與多種金屬物質反應”等。

教師控制好學生回答的場景，適當給予肯定，同時可以通過板書或者PPT內容呈現對“氧氣的性質”化學知識做一個總結，這樣簡單的課前引入活動可以調動課堂氣氛，教師最后可以提出“本節課我們將以‘氧氣的性質再探究的主題開展科學探究”，順利、高效地引入課堂。

（二）課堂問題引導，激發學生的探究欲望

課堂有效性的前提在于學生的參與度。在“氧氣的性質再探究”的課時教學中，理論知識的學習需要一定的基礎，接下來是學生的參與和實踐。教師要從激發學生的探究欲望出發，結合視覺沖擊和問題設置來引發學生對知識點的思考和質疑，從而促進學生科學探究能力和素養的提升。如在“氧氣能使帶火星的木條復燃”的對照實驗教學中，教師先說明“將帶火星的木條伸入瓶中，若復燃，則證明該氣體含有氧氣”的實驗結論，同時說明“打開瓶子會對氧氣造成一定的污染”，或者是“空氣混入也帶有氧氣會使帶火星的木條復燃”的現象，然后讓學生觀察實驗并通過不斷提問引導學生思考。

教師將帶火星的木條反復伸入集氣瓶中，到最后一次氧氣不復燃，但是火星更亮了的現象，提問：“為什么最后一次伸入時沒有復燃？”

學生：瓶內氧氣消耗完了。

教師：提示學生氧氣和空氣會產生交雜，氧氣很難被消耗完，正確答案是“氧氣不斷被消耗，濃度降低了”，因為最后一次火星更亮了，說明瓶中還有氧氣，只是濃度變小了。

然后教師可以追加問題：“探究空氣中氧氣含量時，過量的白磷是否把集氣瓶內空氣中氧氣消耗完了？”激發學生的多維思考，然后再追問，以此來促進學生對氧氣性質的再思考與再探究。

（設計意圖：從學生的好奇心角度來開展教學，結合設置課堂問題的方式來促進學生的思考，能夠調動學生參與課堂的積極性，更好地促進學生科學探究能力的提升和科學思維意識的培養。）

（三）合作探究促進，引導學生自主思考

單方向的知識傳遞比較低效，所以教師要從學生的自主性和師生的相互交流來提升教學成效，結合學生已學理論知識，以及課堂主題和形式來開展小組合作學習課堂教學。教師先演示實驗，然后提問學生想法，通過學生之間的思考、討論、分享和交流了解學生掌握知識的情況，讓學生在合作與探究中聯系化學實驗現象和理論知識，培育學生模型建構、推理論證的科學思維。例如，在探究性實驗“探究影響物質燃燒劇烈程度的因素”的教學活動中，教師以小組討論的形式來開展教學活動。

教師：這節課我們以小組合作探究的形式來進行實驗探究，大家根據實驗演示，根據分組來做讓火柴在提取的氧氣、空氣、排盡空氣等的不同條件下進行燃燒的實驗，請大家觀察火焰的大小，并舉手說明理由。

學生：小組中一起觀察實驗，然后記錄回答，得出“在氧氣中火柴燃燒更強烈”的實驗結論，進而明白“氧氣有助燃作用”的相關性質。

教師肯定各個小組匯報得很完善，學生合作探究也能達到更好的教學效果，然后總結實驗，進而提出實驗中涉及控制變量的實驗方法，從而得出更多的實驗結論。

（設計意圖：應該有效按照“以學生為主體”的教學原則開展，要在課堂上給予學生更多的時間和空間進行自動思考和自主探究，小組合作探究方式能夠有效促進學生的交流探究，有效提升學生的科學素養。）

（四）教學案例擴展，豐富學生的知識儲備

科學探究思維的培養還在于科學素養的提升。初中化學是學生首次接觸的學科，教師保持學生的學習興趣和科學探究課程的持續動力，要從“分析推理—推理論證—模型建構—質疑創新—反思修正—應用模型”的模型出發，也要結合多方面的教學案例擴展來豐富學生的知識儲備，如可以在課堂上舉例“2019年諾貝爾生理學或醫學獎威廉·凱林、彼得·拉特克利夫、格雷格·塞門扎由于發現了氧氣感知通路（生命體對缺氧和富氧做出不同反應的分子機制）”，以名人故事來深化學生對科學事業的認知，也結合本課時的教學主題，深化了學生對氧氣的作用和化學學科成就的認知，引發學生對化學學科的奧秘及其深層次的價值思考，相應提升了學生的科學素養，也能在一定程度上激發學生的科學探究興趣。

（設計意圖：科學素養的提升在于理論知識的豐富和科學意識的增強，教學案例能夠通過成功經驗和失敗教訓多維促進學生的思考和發展，豐富學生多方面的知識儲備。）

（五）任務總結提升，鍛煉學生的科學思維

課程教學效果的調查和保證要從課后的作業設計和總結評價中進行，科學探究方面的成長不在于教師的教學，而要通過促進學生的有效科學觀察和思考進行。例如，教師可以結合課堂探究中對收集氧氣實驗的討論提出“如何收集不同濃度的氧氣？”或者是“不同方法收集氧氣的異同”的問題來設計課后作業，對應的課堂教學內容有排水法收集、利用中間取值法、化學反應法等，課堂上講解了這幾種收集氧氣方法的實驗過程和特點，教師布置開放性的問題可以促進學生對所學化學知識和實驗的有效回顧和思考，同時對檢驗學生的學習效果和科學素養有一定的促進作用，有效鍛煉了學生的科學思維。最后，教師要讓學生積極探究學習和創新質疑思考，如可以通過更加開放的任務，讓學生利用現有的信息技術條件尋找更多的氧氣的提取方法和氧氣濃度測量方法，以此培養學生的科學探究習慣。

（設計意圖：教學過程都是從目標開始到反饋結束，科學探究課程要保證學生的學習效果，也要從課后任務的設計和總結評價反饋促進學生學習，通過簡單知識點的復習讓學生回想科學探究的過程，鞏固知識點的同時有效鍛煉科學思維。）

（六）設計課堂作業，促進學生復習鞏固

課堂練習是教學的重要組成部分，是教學過程中即時鞏固學生所學知識的重要手段。通過在課堂上進行練習，學生可以應用剛剛學到的知識點，從而加深對這些內容的理解和記憶。同時，教師可以通過學生的表現獲取學習反饋，了解學生對新知識的掌握情況，為后續的教學調整提供依據。因此，在完成本節課教學后，教師可以為學生設計以下練習作業，促進學生鞏固與提高。

練習題一：選擇題

下列關于氧氣性質的描述中，正確的是（? ）

A.氧氣是無色無味的氣體，密度比空氣小

B.氧氣在低溫、高壓時能變為淡藍色的液體或固體

C.氧氣極易溶于水

D.氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體，具有可燃性

練習題二：填空題

（1）氧氣是一種_____色、味的氣體，密度比空氣，_____溶于水。

（2）氧氣具有____性，能與多種物質發生_____反應。鐵絲在氧氣中燃燒時，火星四射，生成_____色固體。

練習題三：實驗探究題

某化學興趣小組的學生為了探究氧氣的性質，進行了以下實驗。

實驗步驟：將一根點燃的蠟燭伸入裝有氧氣的集氣瓶中。

請回答以下問題：

（1）觀察并記錄實驗現象。

（2）分析實驗現象，解釋蠟燭在氧氣中燃燒的原因。

（3）根據實驗結果，總結氧氣對物質燃燒的影響。

（設計意圖：通過以上多樣化的題型以及富有啟發性的內容，對學生進行不同角度和層次的考查，幫助學生全面、深入地理解氧氣的性質，提升學生的化學學科素養和綜合能力。）

【案例反思】

本節課通過知識復習引入、自主探究和合作探究引導、拓展提升教學、任務總結等設計讓學生對“氧氣性質”進行了再探究，鞏固了前期科學化學實驗的理論知識學習，也讓學生的主題式化學學習開了一個好頭，為之后的學習打下堅實的基礎。同時這節課也有改進的空間，在自主化探究活動中可以給予學生更多時間和空間，教師多進行針對化教學指導，在總結部分也要更多地從學生個體及時給予反饋來促進其成長。

綜上所述，本次教學設計的成果有一定的實用性和先進性，但是仍然存在進步的空間。教師要實時了解學生的學習特點和學習情況，進而開展有效的教學活動，讓學生獲得更好的學習體驗，進而在化學學習中不斷增強學生的學習信心，促進其積極自主地思考與探究，有效培養學生的科學思維。

（作者單位：蘭州市第四十三中學）

編輯：陳鮮艷