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摘要本文基于九年义务教育化学课程标准大力倡导探究性学习,结合自身实践拟就初中化学(九年级)教学中如何开展探究性学习提出自己的思考:课堂是探究性学习的主阵地;教材是探究性学习的信息源;开放的实验室是学生自主探究的舞台。从而使学生从活动探究中体悟探究的成就感,培养了学生实事求是、严谨求实的科学精神,一丝不苟的科学态度和团结协作的科学作风,初步掌握科学的研究方法,形成终身学习的意识和能力。

 

  关键词课程标准  探究性学习 初中化学 实践 

 

一、解读新课程标准,倡导探究性学习

 

全日制义务教育《化学课程标准(实验稿)》将科学探究作为此次课程改革的突破口,在第三部分“内容标准”中开明宗义明确提出:“义务教育阶段化学课程中的科学探究,是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动”,同时“科学探究是一种重要的学习方式,也是义务教育阶段化学课程的重要内容”,按照传统的观念,课程实施过程是知识的传递过程,由此形成的以教师和教科书为中心的课程实施模式,就决定了学生“奴隶式”的被动学习地位。《化学课程标准》将科学探究作为一种重要的学习方式,十分重视和强调学生自主的、开放的探究学习,这也是本次课程教材改革的一个重要特征。它打破了原有的课程体系框架,重新注入新的课程理念,构建新的课程标准。可以这样说,新课程标准的实施,是所有学科一次全方位、全领域的脱胎换骨、前所未有的变革。按照新的课程标准和课程设计理念,在科学(综合)课程或理科课程中大力倡导探究性学习。

 

倡导探究性学习,其目的在于:让学生通过亲身经历和体验科学探究活动,激发化学学习的兴趣,增进对科学的情感,理解科学的本质,学习科学探究的方法,初步形成科学探究的能力。

 

正因为探究性学习旨在提高学生的化学科学素养,显然化学科学素养不可能单纯地依靠知识的传承、讲授、灌输来形成,必须通过改变教学的策略和方法,改变学生的学习方式来实现。为了有效地促进学生发展,要变注重学习结果为注重学习过程,变学生被动地听讲为动手、动脑的主动参与的活动,变学生的接受式学习为探究式学习。广泛地应用探究教学、问题解决、情景教学、开放教学、合作教学、实践教学等行之有效的模式,只有这样,才能真正保证学生在课程实施过程中的主体地位,也才能保证新的《化学课程标准》的贯彻实施。在教学过程中培养学生的独立性、自主性,引导学生在质疑、调查、实验、收集、分析和解读数据,推理、判断和反思等探究活动中,既能理解、掌握和应用知识,又发展了收集和处理科学信息的能力,获取新知识的能力,分析解决问题的能力,交流和合作的能力,特别是培养了创新精神和实践能力。倡导探究性学习,还将使学生的学习过程更富个性化,对情感的体验、科学态度的养成、正确价值观的确立,也将会大有裨益。在《化学课程标准》中把科学探究列为内容标准的五大主题的第一主题,足见其科学探究的突出地位和作用,这就要求我们在整个教学过程中予以坚决贯彻。

 

所谓探究性学习是由学生在学习和社会生活情境中发现问题,选择课题,设计方案,通过自主性探究,收集和处理信息,研究和讨论,求得问题解决,从而体验和了解科学探索过程,养成自主探究、创新的意识和习惯,形成和提高创新能力,建构知识积累和丰富直接经验的活动过程。

 

 

学生学习“科学探究”,一要理解什么是科学探究;二要通过实际的探究活动,体验科学探究的过程,初步掌握探究学习的学习方式。具体来说,在化学教学中提倡科学探究,必须改变学生被动、机械的化学学习方式,打破原有的以知识为中心的学科本位内容体系,强化学生的过程体验,丰富学生的学习情景。

 

二、开展探究性学习,课堂是探究性学习的主阵地

 

探究性学习贯穿于全书的各个章节和设置的各个栏目之中,因此在教学过程的组织和实施中,应该时时不忘探究,但首先要把教材规定的探究活动做好。由于探究性学习不是以获得知识作为终极目标,更不以“授受”为主要手段,而是注重以已有的知识去“发现”、“猎取”和“洞察”新知识新技能的一种“主动性发现式教学方式”,是以创新活动为明显特征而立足于科学精神和科学态度养成的学、思、悟、用四者相结合的一个互动过程。

 

课堂永远是探究性学习的主阵地。一年多来,我们始终立足教材,在课堂上进行了一系列富有成效的探究活动。主要开展了课题式的探究。首先由教师提出教学实验的若干问题,交给学生选择确定自己的设计课题,然后学生用一周左右的时间查阅资料,独立或小组合作设计初步方案交教师审阅,从中先出具有代表性的方案(可行的与不可行的),集中在课堂上由设计学生进行演示、交流,介绍自己设计实验的原理、方法、步骤,由学生评定优劣,共同探讨实验成败的原因。现略举几例。

 

系列之一:关于空气中氧气含量测定的实验探究。难道只能用红磷燃烧消耗氧气来测定空气中氧气的含量吗?带着这样的疑问,我们开始了系统地进行探究的第一个实验。学生设计了许多富有创意的实验方案。             

 

 

系列之二:浓盐酸挥发性的探究。在讲述浓盐酸具有强挥发性时,怎样通过实验证明瓶口冒出来的“白雾”就是盐酸的小液滴?学生根据物理学知识和盐酸的化学性质设计了如下多种检验方法。(请参看李明瑞等同学撰写的探究案例《浓盐酸挥发性的趣味探究》)

 

 

系列之三:CO2 NaOH 溶液反应的探究。教材上虽然没有一个明显的演示实验验证CO2 NaOH 溶液反应,但由于有了二氧化碳溶解性的实验探究作为基础,使得同学们积极的发散思维得以展开,设计的方案着实让人大开眼界,叹为观止。很多方案体现了理化学科间的相互渗透、相互交叉、相互融合的思想。现实录课堂上现场讨论出的十二种方案:

 

 

 

 

系列之四:浓硫酸吸水性的探究。浓硫酸吸水时要放出热量,且质量增加,再联系饱和溶液、无水硫酸铜、碳酸钠晶体等的性质,我在九○一班对此专题探究时,同学们设计可行与不可行或有待验证的实验方案有十三种之多,现举如下八种实验方案,都得到了验证。(说明:按方案四进行实验,当时并未观察到现象,甚至中考结束时也未观察到。但经过一个漫长暑假的等待,开学来后终于看到了杯中久盼的KNO3晶体)        

 

 

系列之五:盐酸使紫色石蕊试液变红的探究。我们已经知道,在稀盐酸中存在 H2O分子、Cl-Na+。请你设计一个简单的对比实验研究下面的问题:可能是稀盐酸中哪一种粒子使紫色石蕊试液变红?(写出简要的实验步骤、观察到的现象以及由此得出的结论)

 

……

 

通过课堂专题探究,并进行实验验证,从不同的角度来推测物质所具有的性质,这样既激发了学生的兴趣,调动了学生的学习积极性,实现了实验创新与动手能力二者并驾齐驱、相得益彰的有机结合;同时针对学生个体差异,又留有思维的空间,并能体现出不同层次学生的能力水平,尽其能、显其志,有利于学生个性的张扬、学会科学思维的方法,养成科学思维的习惯。如在探究二氧化碳与氢氧化钠溶液反应时,九○五班有一位坐在教室最后一排成绩不好的同学,设计了用熟鸡蛋来进行实验,创意不可谓不新。实际上,所有探究的每一个专题,所有设计的每一个方案,无不蕴藏同学们的聪明和睿智。

 

课堂教学不能为探究而探究,而应为适宜探究的章节找到问题的切入点。有的探究课侧重于实验仪器和药品的选用,有的侧重于实验的设计创新,有的侧重于物质性质的研究,有的则是课本知识的对比和深入等等,探究的选题和内容的确定也都是开放式的。

 

三、开展探究性学习,教材是探究性学习的信息源

 

倡导探究性学习,必须深挖教材内容,为系统性的探究性学习寻找信息源。

 

实际上,教材中许多的演示实验和有关数据表格都值得我们去探究。很有必要对教材中那些能引起探究的知识进行了认真的梳理。如:

 

问题之一:在学习用双氧水加热制取氧气实验时,如按照课本上的实验方案进行操作,学生根本观察不到如教材上图示的木条复燃现象。为什么?难道真的没有氧气放出吗?如何改进这个实验?

 

问题之二:在学习了原子的构成后,根据教材表4-2“几种原子的构成”中的有关数据,你还能得出什么结论?

 

问题之三:在开展了钢铁制品锈蚀条件的探究之后,可使研究性学习更深一层、更进一步。使实验探究型转向探究实验型(即学生自己动手设计实验来研究问题),下面结合教学实践予以说明。

 

“铜在干燥的空气中化学性质不活泼,在潮湿的空气中,表面可生成碱式碳酸铜(铜绿)。”这是一个很好的信息源。可要求学生设计实验,对铜生锈条件进行探究。有的同学设计如右图的实验装置:

 

在教师指导下可设计如下问题:

 

1)铜生锈所需要的条件实际上是铜与          相互作用,发生化学反应所致。【实验结论】

 

2D 中广口瓶的作用是          ,发生反应的化学方程式是:              

 

3)铜生锈时产生铜绿的化学反应方程式为:              Cu2(OH)2CO3 。【实验研究】

 

4)铜和铁相比,        更易生锈,由此可得出的结论是          。【比较研究】

 

5)若要清洗B中铜丝表面的铜锈,可将其浸入          中。试写出除去铜锈的化学方程式           。【开放、探索研究】

 

问题之四:你买过食盐吗?你注意了食盐包装袋上的说明文字吗?对此可向学生出示下列问题进行探究:

 

思考1:你认为包装袋上的碘酸钾(碘元素符号为 I)的化学式为       ,其中碘的化合价为          

 

思考2:湖北省盐业公司专营的精制碘盐包装袋上有这样的说明文字:“待食物烹调好后,再放入碘盐”。请用有关化学知识加以分析解释。

 

思考3:为什么包装袋上还注明要“密封贮藏”?请对照化学式,联系使用说明,大胆作出你的猜想。

 

……

 

这些从课内延伸到课外的身边的化学知识,大大激发了学生的学习热情和学习的主动性、探索性,虽然有较大难度,但在老师指导下完全可以得出解答。虽然有些问题超出了教材范围,也不是大纲规定的教学内容,但我认为,正是课本上提供了这样一个难得的探究情景和信息源,为什么我们不花点时间去探究呢?要知道,也许上述每个问题花了10 min甚至更长时间,但学生知道了怎样从已有知识中去发现和获取新的知识,而不管他的发现是多么幼稚,甚至可笑亦或错误,这种大胆猜想和假设的过程,就是科学探究的步骤之一,更何况有些知识还是建立在实验基础之上的呢?

 

立足教材而不掬泥教材,忠于教材而不盲从教材,才能充分挖掘现有教材中的相似课题,才能充分体现实验的开放性和多样性,有利于培养学生创新意识和实践能力,初步形成科学精神和科学态度,提高自主学习能力。这种研究问题的一般方法学生一旦掌握就将受益终身。这样的题目更能培养学生思维的开放性和发散性,为学生提供展示才华的机会,有利于张扬学生的个性。让禀性、天赋不同的每个学生都有成功的机会。这和当前培养学生创新思维品质和创造能力的要求是不谋而合的。

 

四、倡导探究性学习,开放的实验室是学生自主探究的舞台

 

化学是一门以实验为基础的自然科学,实验是化学的灵魂。探究性学习,最显著的特点,就是它的开放性、实践性和自主性,特别是实验探究的开放性。为了使探究深入一层,更进一步,我们成立了学生专题探究实验中心小组,每班5人,共40人分成4个中心实验小组,定期召开会议,布置任务,自主设计实验方案。然后在教师的指导下进行实验探究。

 

例如,在学习了第七单元CO2的性质后,我们帮助学生设置了如下认知思维空间,测定空气中 O2 的含量非得用红磷吗?然后启发诱导学生:要测定空气中O2的含量,必须将O2去掉或将 N2 除掉,而不引入新的气体或引入新的气体又能通过适当的化学反应即时除掉。经过点拔,学生的思维空间迅速打开,通过自己学习,查阅资料,互相商讨后,不少同学将自己的设计方案交了上来。如(1)用蜡烛在空气中燃烧测定空气中O2的含量(见探究案例)。(2)用注射器和白磷测定空气中O2的含量。(3)用镁条在空气中燃烧测定空气中O2的含量。而教师此时并不评定方案的优劣是否可行,而是为学生准备实验药品和仪器,然后就“袖手旁观”实验小组成员的“杰作”,通过实验验证自己方案的可行性,我们发现,实验的学生个个跃跃欲试,都迫切希望自己的方案是最佳的,所以做实验时个个迫不及待、一丝不苟,仔细观察每一个实验现象,认真记录每一个实验数据。虽然他们探究的实验早有定论,但他们乐此不疲地去探究、去发现,真正体验和领悟到的是科学研究的一般过程和方法,这是以往教学中很难有的。所以学生通过自主探究性的实验,自圆了课本书刊上的缺憾,自悟难辩知识的真谛,自寻摆脱挫折达到成功的蹊径,自谋解决实际问题的良方。更是培养了学生实事求是、严谨求实的科学精神,一丝不苟的科学态度和团结协作的科学作风,从而使学生初步掌握科学的研究方法,形成终身学习的意识和能力。

 

探究案例:

 

用蜡烛在空气中燃烧测定空气中氧气的含量

 

提出问题:在学习第二单元《我们周围的空气》时做了这样一个实验:用红磷在瓶内燃烧,烧杯中的水倒流入瓶中,水的体积约占瓶容积的1/5,由此判定空气中的氧气约占1/5

 

为什么非要用红磷而不用其他物质呢?书上说,这是因为红磷在空气中易点燃,而且反应完毕后不会生成气体,以防止占据消耗的氧气体积,使实验失败。那么,可不可以使用其他物质来完成实验呢?

 

我的设想:学习二氧化碳的性质后,我觉得可以用蜡烛来代替红磷测定空气中氧气的含量。我设想既然是测定空气中氧气含量的实验,那么在消除空气中氧气的过程中,就不应该有其他气体生成,而蜡烛在空气中点燃(据:石蜡+氧气二氧化碳+水)有二氧化碳生成,这样我们就考虑将二氧化碳通过一个化学反应,将它消耗除去。根据CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O:,我们就考虑把书中用的水改为石灰水(澄清)[Ca(OH)2 ]

 

实验装置:按照以上的设想,我设置实验装置(如右图所示):

 

我们预计:随着二氧化碳不断与石灰水反应,石灰水会进入广口瓶,并上升到1/5刻度处。

 

实验步骤:

 

(1)将装置按计划组装好。

 

2)将蜡烛点燃,迅速伸进广口瓶中,塞紧橡皮塞。

 

3)待蜡烛熄灭,广口瓶冷却后,打开铁夹,澄清的石灰水进入广口瓶中,并不时轻轻振荡瓶子(加速其与石灰水的反应速度)。

 

实验现象:

 

1)点燃的蜡烛伸入广口瓶中后,一会儿,蜡烛熄灭,瓶壁上有水珠生成,且有少量烟放出。

 

2)打开铁夹后,澄清石灰水迅速进入广口瓶,一会儿,石灰水稍稍变浑浊约有1/15的体积。

 

3)导管中有石灰水渐渐上升,慢慢进入广口瓶,将烧杯稍稍上举减小高度差所产生的压强,使石灰水顺利进入广口瓶。再次观察,进入广口瓶的石灰水约占广口瓶略小于1/5的体积。

 

分析原因:实验并不是很成功,进入瓶中的石灰水没有达到1/5的体积。思考其原因,可能有以下几种:受时间限制,二氧化碳与澄清石灰水还没有反应完全,并且只是与澄清石灰水接触,反应速度较慢,瓶中多余的二氧化碳还没有消耗完;导管中有空气,与水一同被吸入瓶中,占据了一定体积;装置的气密性不好,有其他气体,进入广口瓶中,相信在不断改进后,用蜡烛在空气中燃烧测定空气中氧气的含量的实验一定会成功。

 

总之,探究性学习是一种有效的和可操作性的学习方式,它要求学生在“做化学”(即探究)中学习化学,与传统的“听化学”、“读化学”的方式有着本质的区别。教材不可能用过多的文字讨论什么是科学探究,怎样进行科学探究,只能在各个单元中结合课题内容有计划、有步骤地安排相应的探究活动,让学生在实际的探究活动中充分体验。由于科学探究既作为学习的方式,又作为学习的内容和目标,所以,科学探究必须落实在各个主题的学习之中,不宜孤立地进行探究方法的训练。当然,构建科学探究的学习情景,是开展探究性学习的有力保障。

    
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