論文摘要:
新課程突出強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng),而學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要通過學(xué)生具體的探究活動來實(shí)現(xiàn)。因此,科學(xué)探究成為新課程改革所倡導(dǎo)的重要理念。實(shí)驗(yàn)探究是指通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行的一種探究活動,它是科學(xué)探究在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體化。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中發(fā)展學(xué)生的探究學(xué)習(xí)能力的幾個(gè)方面:發(fā)展學(xué)生的發(fā)現(xiàn)和提出化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的能力、發(fā)展學(xué)生的猜想與假設(shè)能力、發(fā)展學(xué)生的猜想與假設(shè)能力、發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
關(guān)鍵詞:科學(xué)探究 實(shí)驗(yàn)探究 發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究能力
新課程突出強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng),而學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要通過學(xué)生具體的探究活動來實(shí)現(xiàn)。因此,科學(xué)探究成為新課程改革所倡導(dǎo)的重要理念。它不僅是一種重要的學(xué)習(xí)方式,而且也是學(xué)科課程的重要內(nèi)容。教材作為課程的重要組成部分,不僅是課程目標(biāo)得以體現(xiàn)并最終實(shí)現(xiàn)的一種重要方式和途徑,而且是教師教和學(xué)生學(xué)的資源與工具。因此,教師應(yīng)善于從教材中挖掘適合的內(nèi)容,有計(jì)劃地為學(xué)生開展探究學(xué)習(xí)提出要求和創(chuàng)造條件、引導(dǎo)他們開展探究性學(xué)習(xí)從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的改變。
實(shí)驗(yàn)探究是指通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行的一種探究活動,它是科學(xué)探究在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體化。它是化學(xué)教學(xué)中最常見、最主要的探究活動,是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中落實(shí)科學(xué)素養(yǎng)目標(biāo)的重要途徑,也是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的化學(xué)教學(xué)觀的具體體現(xiàn)。以下就談?wù)劚救嗽诨瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中發(fā)展學(xué)生的探究學(xué)習(xí)能力的幾點(diǎn)做法。
一、發(fā)展學(xué)生的發(fā)現(xiàn)和提出化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題的能力
愛因斯坦曾說過:“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要,因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問題也許僅是一個(gè)數(shù)學(xué)或?qū)嶒?yàn)的技能而已。而提出新的問題、新的可能性,從新的角度去看舊的問題,卻需要有創(chuàng)造性的想象力,而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步”。在化學(xué)新課程中,“提出問題”作為科學(xué)探究能力的重要環(huán)節(jié)受到高度重視。
化學(xué)新課程中所倡導(dǎo)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題,應(yīng)“有探究價(jià)值”。所謂探究價(jià)值,是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題一定要滿足化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體─學(xué)生,發(fā)展科學(xué)探究能力的需要,對提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要的意義和作用。所以,教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究問題時(shí)主要要考慮學(xué)生主體的需要,還要考慮學(xué)校是否具有實(shí)驗(yàn)探究的條件。
案例1:下列化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題是否有探究價(jià)值?
問題1:食鹽能否溶解于水中?
問題2:食鹽能否無限制地溶解于水中?
問題3:食鹽能否溶解于其他溶劑(如:酒精、汽油、氯仿和苯)中?
案例分析
對問題1,由于學(xué)生在日常生活中已經(jīng)有這方面的生活經(jīng)驗(yàn),因而對學(xué)生來說,這一問題過易,不具有探究價(jià)值。
對問題2,雖然學(xué)生有“食鹽能溶于水中”的生活經(jīng)驗(yàn),但是一定量的水到底能溶解多少食鹽,很多學(xué)生并沒有思考過。而且,通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠解決這一問題。因此這一問題對學(xué)生有探究價(jià)值。
對問題3,這一問題屬于擴(kuò)展性化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題。對于問題中所涉及的溶劑,如果用酒精、汽油等生活中常見物質(zhì),對所有學(xué)生都有探究價(jià)值;如果要用氯仿、苯等生活中不太常用的溶劑,那這個(gè)問題,對于某些學(xué)校的學(xué)生來說,就不具有探究價(jià)值。
當(dāng)有探究價(jià)值的實(shí)驗(yàn)問題確定后,即運(yùn)用一定的教學(xué)策略來發(fā)展學(xué)生提出化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題能力。1.創(chuàng)設(shè)使學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題的情景。創(chuàng)設(shè)情景的目的是促使學(xué)生已有的知識與未知知識產(chǎn)生激烈沖突,使學(xué)生意識中的矛盾激化,從而激發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探究問題的欲望,產(chǎn)生問題意識,提出有價(jià)值的探究問題。
案例2
自來水廠用氯氣消毒,漂白液、漂白粉、漂粉精等用于漂白消毒,學(xué)生是有生活經(jīng)驗(yàn)的,但其中起到漂白和殺菌作用的物質(zhì)及其原理是學(xué)生不知的。以學(xué)生熟悉的日常生活經(jīng)驗(yàn)來創(chuàng)設(shè)情景,引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)和提出問題,對于學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展是很有意義的。在此基礎(chǔ)上又可以引導(dǎo)學(xué)生提出在日常生活中怎樣保存漂白粉、怎樣使用漂白粉才能使漂白效果更好等新問題,擴(kuò)展了學(xué)生的知識視野,使學(xué)生體會科學(xué)方法對于化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性。
2.營造和諧氣氛,鼓勵學(xué)生大膽質(zhì)疑。在創(chuàng)設(shè)問題情景的基礎(chǔ)上,鼓勵學(xué)生大膽想象、質(zhì)疑、勇于求異,主動發(fā)現(xiàn)和提出問題。對敢于質(zhì)疑的學(xué)生給予及時(shí)肯定和表揚(yáng),努力建立一種平等、信任、理解的新型師生關(guān)系,營造一種民主、和諧、寬松、自由的課堂教學(xué)氣氛,讓學(xué)生消除思想障礙,敢于質(zhì)疑。讓問題成為學(xué)生感知和思維的對象,使學(xué)生在問題中求知,在問題中發(fā)展,不斷提高發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力。
3、.留給學(xué)生獨(dú)立思考、獨(dú)立發(fā)現(xiàn)和提出問題的時(shí)間和空間。引導(dǎo)學(xué)生在閱讀中、實(shí)驗(yàn)探究過程中發(fā)現(xiàn)和提出問題,并給學(xué)生的思維過程發(fā)展盡可能的提供時(shí)間,避免擔(dān)心教學(xué)進(jìn)度而出現(xiàn)的“師演生看”、“師講生聽”。
4、引導(dǎo)學(xué)生對所發(fā)現(xiàn)的問題以口頭或書面的形式加以表述。學(xué)生提出問題的能力是逐步發(fā)展的,學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題后,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把所發(fā)現(xiàn)的問題表述出來,正確的給予充分肯定和鼓勵,不恰當(dāng)?shù)囊皶r(shí)糾正。學(xué)生經(jīng)過多次的經(jīng)驗(yàn)積累,隨著他們化學(xué)知識技能的提高,就可以逐步發(fā)展他們發(fā)現(xiàn)和提出實(shí)驗(yàn)問題的能力。
二、發(fā)展學(xué)生的猜想與假設(shè)能力
猜想與假設(shè)是實(shí)驗(yàn)探究能力的構(gòu)成要素,是制定計(jì)劃的重要依據(jù),也是學(xué)生創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)。所謂假設(shè),是指根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和證據(jù),運(yùn)用已有的科學(xué)理論,充分發(fā)揮思維的想象力和創(chuàng)造力,對所要解決的問題提出的一種初步設(shè)想。當(dāng)所要探究的問題確定以后,學(xué)生自然要思考如何解決問題。這時(shí),學(xué)生就要從大腦中回憶或提取與所要解決的問題有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和知識,對解決問題的思路或切入點(diǎn)等進(jìn)行綜合思考,并提出一些初步的設(shè)想,這些初步的設(shè)想就是假設(shè)。
案 例 3
鈉、鎂、鋁的金屬性隨著原子序數(shù)的遞增有什么規(guī)律嗎?
巳有的理論知識:元素原子最外層電子數(shù)由1至3,應(yīng)表現(xiàn)出失電子能力由強(qiáng)到弱特點(diǎn)。
假設(shè):鈉、鎂、鋁的金屬性逐漸減弱+,
實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn):金屬Na、Mg與冷水、熱水的反應(yīng),Mg、Al與酸的反應(yīng),Na、Mg、Al之間可能的置換,Mg (OH)2、Al (OH)3與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的反應(yīng)等等,盡可能多的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并驗(yàn)證。
在教學(xué)的過程中,可通過具體的實(shí)驗(yàn)探究活動,使學(xué)生認(rèn)識猜想與假設(shè)的重要性,體會到猜想與假設(shè)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的重要且具體的學(xué)習(xí)方式;通過創(chuàng)設(shè)生動活潑的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情景,在實(shí)驗(yàn)探究的氛圍中,自然而然地引發(fā)學(xué)生的想象力,引導(dǎo)學(xué)生主動、大膽地對所探究的問題進(jìn)行猜想與假設(shè);注意發(fā)揮實(shí)驗(yàn)探究小組的作用,使每一名學(xué)生在小組內(nèi)都有提出猜想與假設(shè)的機(jī)會,都能對別人的猜想與假設(shè)發(fā)表個(gè)人的看法,這樣的交流與論證有利于學(xué)生取長補(bǔ)短、開闊思路。
三、發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力
“制定計(jì)劃”是科學(xué)探究能力的構(gòu)成要素之一,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中體現(xiàn)這一要素,就是要目的、有計(jì)劃地發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
所謂化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指學(xué)生在實(shí)施化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前,根據(jù)一定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?,運(yùn)用有關(guān)的化學(xué)知識與技能、科學(xué)過程與方法,對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器、裝置、步驟和操作方法所進(jìn)行的一種規(guī)劃。化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力、提高他們的科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。在設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)時(shí),要注意以下幾條原則:1.科學(xué)性的原則,所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該符合科學(xué)道理,不能憑空捏造。2.對照性的原則,要設(shè)計(jì)一個(gè)對照性的實(shí)驗(yàn),要想這個(gè)實(shí)驗(yàn)更能夠說明問題,一定要有正反兩個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)。3.等量性的原則,所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中的平行反應(yīng),試劑的取用應(yīng)該是等量的。4.單因子的變量原則,對某個(gè)實(shí)驗(yàn)的影響,會有很多的因素,實(shí)驗(yàn)正是要人為控制條件,使眾多變量中,只能有一個(gè)因素是變量,其余幾個(gè)是一樣的。
案例4
含有酚酞的氫氧化鈉的溶液中,滴加新制氯水,邊滴邊振蕩,直到紅色褪去。對于紅色消失的原因,甲同學(xué)認(rèn)為是氯氣與水反應(yīng)生成的HCl和HClO中和了NaOH所致;乙同學(xué)認(rèn)為是氯氣與水反應(yīng)生成的HClO具有強(qiáng)氧化性使紅色酚酞變成了無色的物質(zhì)。
分析:如果紅色消失的原因是因?yàn)樗釅A中和,則紅色可能重現(xiàn),如果紅色消失的原因是因?yàn)楸谎趸?,則紅色不可能重現(xiàn)。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):向上述剛好褪色的溶液中再滴入一些NaOH溶液,若紅色重現(xiàn),則是因?yàn)镠Cl和HClO的酸性所致;若紅色不再重現(xiàn),則是因?yàn)镠ClO的強(qiáng)氧化性所致。
案例5
5℃時(shí),0.1mol/LCH3COOH溶液的pH約為3,向其中加入少量CH3COONa晶體,待晶體溶解后,發(fā)現(xiàn)溶液pH增大。對于上述現(xiàn)象有兩種不同的解釋:甲認(rèn)為主要是CH3COONa水解呈堿性,增大C(OH?),因而溶液pH增大;乙認(rèn)為主要是因?yàn)镃H3COONa溶于水,電離出大量CH3COO?,抑制了CH3COOH的電離,使C(H+)減小,因而溶液的pH增大。
分析:醋酸鹽溶于水易電離出CH3COO? ,而且易發(fā)生水解,CH3COONa水解呈堿性,但是CH3COONH4溶于水易電離出CH3COO? ,水解后溶液一般認(rèn)為呈中性。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):向0.1mol/LCH3COOH溶液中加入少量固體CH3COONH4,晶體溶解后,測定溶液pH,如果溶液pH增大,則乙的解釋正確;如果pH無變化,則說明甲的解釋正確。
案例6
對于CO32?和HCO3?結(jié)合H+能力,甲認(rèn)為HCO3?結(jié)合H+能力強(qiáng),理由是在等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉固體中加入等體積等濃度的鹽酸,碳酸氫鈉固體中產(chǎn)生氣體速率快;乙認(rèn)為CO32?結(jié)合H+能力強(qiáng),理由是在同一溫度下同濃度碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液的pH,前者大于后者。
分析:CO32?與H+的反應(yīng)是分步進(jìn)行的:CO32? +H+ = HCO3? 、 HCO3? + H+ = H2O+CO2↑,在碳酸鈉和碳酸氫鈉混合溶液里滴加鹽酸,若CO32-結(jié)合H+能力強(qiáng),則不會馬上產(chǎn)生氣泡,HCO3-結(jié)合H+能力強(qiáng),馬上有氣泡產(chǎn)生。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):取相同體積、相同濃度的碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液放入同一試管中,再滴加鹽酸,如果馬上有氣泡產(chǎn)生,則是HCO3?先結(jié)合H+;如果是滴入一定量鹽酸后才產(chǎn)生氣泡,則是CO32?先結(jié)合H+。
案例7
請運(yùn)用強(qiáng)弱電解質(zhì)的定義或平衡移動原理,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),判斷醋酸是強(qiáng)酸還是弱酸。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?div style="height:15px;">
4. 測相同濃度的鹽酸和醋酸溶液的導(dǎo)電性。
1.盡可能為學(xué)生提供進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的機(jī)會。化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,是實(shí)驗(yàn)探究能力的重要組成部分,進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程,也就是學(xué)生經(jīng)歷制定實(shí)驗(yàn)探究活動計(jì)劃,發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究能力的過程。為此,教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要盡可能多的地為學(xué)生創(chuàng)造進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的機(jī)會,使學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程中,體會實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要性、認(rèn)識實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則,初步掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法。
2.增強(qiáng)發(fā)展學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的計(jì)劃性。增強(qiáng)發(fā)展學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的計(jì)劃性是發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力很重要的一個(gè)方面。教師應(yīng)根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)、學(xué)生知識與技能的基礎(chǔ)和能力發(fā)展水平,有目的、分階段的制定化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的發(fā)展計(jì)劃。
3.鼓勵學(xué)生對化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行交流、論證、反思與評價(jià)?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)通常通過小組討論的形式來制定,也離不開教師的指導(dǎo)。因此,教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要鼓勵學(xué)生積極參與化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)活動,大膽地提出自己的設(shè)想,并主動與組內(nèi)的同學(xué),與老師進(jìn)行討論和交流,在討論和交流的基礎(chǔ)上形成組內(nèi)共識,并與其他小組溝通。同樣一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題,可以設(shè)計(jì)出多種解決方案。在討論和交流的過程中,教師要鼓勵學(xué)生運(yùn)用多種證據(jù)對自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行論證,引導(dǎo)學(xué)生傾聽別人的設(shè)計(jì)方案和別人對自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的評價(jià)意見,通過反思和自評,發(fā)現(xiàn)自己與他人的長處以及存在的問題,提出進(jìn)一步完善和改進(jìn)的具體建議。
[2] 課程教材研究所化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心,《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)①(必修)》,人民教育出版社(2004、5)。