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一、前言

《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》确立了化学课程改革的重点;以提高学生的科学素养为主旨。实验是学生学习化学、实现科学探究的主要途径,科学探究对提高学生的科学素养具有不可替代的作用,因此,我们提倡在实验中探究,更好地培养学生探索科学奥秘与方法和创新研究的能力。

建构主义认为学习是一个积极主动的建构过程,学习者不是被动地接受外在信息,而是根据先前认知结构主动地和有选择地感知外在信息,不能把知识作为预先确定了的东西让学生无条件地接纳,而应关注学生如何在原有经验基础上,经过新旧经验相互作用而建构知识的意义。传统的化学实验大多是验证性的,课堂气氛是凝固的、严厉的,学生的情绪调动不充分,而且一切实验结果在预料中,唾手可得,没有新意,没有悬念,学生很难成为知识的创新者;而探究性实验是在假设的指引下获取支持或推翻假设的科学实证,是以实验为载体探究科学结论形成和发展的过程,是在教师的指导下,学生运用已学过的知识、技能,把自己当做新知识的探索者和发现者,通过实验亲自发现问题。笔者认为在化学实验教学改革中,必须进行价值本位的转移,强调学生探究新知的经历和获得新知的体验,要实现结果和过程并重,要倡导开展探究性实验,学会科学探究方法,培养科学素养。因此笔者进行了大胆尝试。

二、探究性实验教学策略

探究实验的探究特点要求教师要改变以往的教学策略,构建新型的教学模式。打破“明确问题、实验操作、验证结论”的模式,采用“提出问题、猜想假设、实验探究、得出结论”的模式。

(一)演示实验转化为探究性问题或实验

在演示实验中,利用新的教学理念、“演示实验”的教育功能,创造性地使用教材:对于必须由教师亲自做的演示实验,使用探究法的叙述代替结论性的解释;运用科学家的思维方式分析和处理资料;将易操作、易成功,没有破坏性和危害性的实验改为学生的探究实验。人教版《义务教育课程标准实验教科书·化学(九年级上册)》共有16个“活动与探究”栏目,其中6个涉及验证结论性的实验,10个为探究性实验。对于验证结论性的实验,教学中改用提出化学实验问题→猜想与假设(或化学实验事实)→实验验证假说(或科学抽象)→科学结论→解释与应用的模式,将演示实验转化为学生分组探究实验。

例1,实验教材中关于“质量守恒定律”的探究是一个典型范例。通过探究活动,学生对探究的手段,使用证据的规则,形成问题的方式,提出解释方法等一系列问题都有了亲自体验而不仅仅是听到或记住有关的知识或结论。

例2,针对教材中制取二氧化碳方法的探究实验,教师先设计以下三个实验方案。

方案一:碳酸钠粉末+稀盐酸(浓盐酸或稀硫酸)

方案二:碳酸钙粉末+稀盐酸(浓盐酸或稀硫酸)

方案三:碳酸钙颗粒+稀盐酸(浓盐酸或稀硫酸)

从三个方案引出9个探究实验。原教材是直接告诉学生制备方法和结论,而探究实验是通过创设类似科学研究的情境,重演了科学知识的再生产过程,展示出“探究二氧化碳实验室制法的最佳方案”的思路和方法。这一教学程序直接反映了从实验研究至获得科学结果的过程,使学生体验了探求知识的乐趣,亲身感受了科学家研究问题的经历。这种真切、客观、直接理解化学及化学知识的形成过程,实现了知识和技能的迁移以及知识、方法的求索、学术问题的研讨、创新思维的挖掘、科学素养等的自我形成。

(二)将学生验证性实验转化为探究性实验

建构主义理论认为,学习不是教师向学生传递知识信息、学生被动吸收的过程,而是学习者主动建构知识意义的过程,这一过程是不能由他人所代替的。

原教材基于安全、规范等因素考虑,所安排的“学生实验”大多数是根据课本设计好的方案,由教师提供实验试剂与仪器,再让学生动手操作,最后填写“实验报告”。这种程序限制了学生的创新思维与分析、解决问题能力的建构。为此,根据客观条件和学生认知结构的特点,有选择地将一部分验证性的学生实验改为探究性实验。比如,实验氧气和二氧化碳的化学性质、酸碱的通性、酸溶液和盐溶液分别与金属发生置换反应的规律等,这些在以往的教材中都是验证性的学生实验,现在把它们改成探究性实验。探究过程中,教师与学生一起提出问题、作出假设、设计实验方案(包括方案可行性的论证)、实验研究、综合分析现象、解释和交流、作出结论、反思与评价等。现举例如下。

酸与金属反应

(1)提出问题:是不是各种金属都能跟盐酸起置换反应?

(2)猜想与假设:盐酸能与镁、铝、锌、铁、铜等反应。

(3)实验探究方法:

①实验条件控制:在5支盛有2 mL盐酸的试管中,分别加入镁条、铝片、铁片、锌粒、铜片,观察发生的现象。(现象不明显的,可用酒精灯加热)

②实验事实(如表1所示):

表1 分组、反应物、实验事实与化学方程式

③总结分析:是不是所有的金属都能和盐酸反应?

通过比较发现,这五组实验可分成两类:一类发生化学反应,即①②④⑤;另一类不发生化学反应,即③。

④结论。

不是所有的金属都能和盐酸反应。在金属活动性顺序中排在氢前面的金属能置换出酸里的氢,排在氢后面的金属不能置换出酸里的氢。

⑤探索:能否用银和盐酸反应制氢气?

此例探究性实验表明:学生对酸与金属反应的规律认识更全面,记忆更深刻,知识掌握更牢固,理解更透彻,知识探索与应用能力同步到位。

三、结束语

本文以探究性实验策略,即将演示验证性实验提升为学生探究科学的实验,将学生验证性实验转化为探究性实验,将教材中出现的实验问题设计为探究性实验,对研究性实验进行初步探索,旨在激发学生学习化学的兴趣,使学生了解科学探究的基本过程、方法与艺术,拓展学生的想象力、知识视野、创新思维能力,增强科学协作精神和学术研讨气氛,有效培养学生的科学素养。

    
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