化学探究性实验在教学中的应用（化学）

化学探究性实验在教学中的应用（化学）

          鹿泉区实验初级中学   张建玲

【摘  要】：成功的科学探究活动的开展，很重要的一条在于科学的探究方案的设计。作为教师，在科学探究活动中，在探究教学中，如何选择(或指导学生选择)探究课题?怎样确定探究活动的目标?如何创设问题情景?怎样引导学生提出问题和收集证据?怎样组织探究活动?怎样评价学生在探究活动中的表现和收获等等，都必须经过精心、完整的探究活动方案的设计。通过探究方案的设计，可以减少和克服探究活动中的盲目性和随意性，增强和提高探究活动的高效性

【关键词】：新课程、初中化学、探究性实验、教学

【正文】：

化学是一门以实验为基础的自然科学，以实验为基础是初中化学教学的最基本特征。随着我国基础教育课程改革的深入进行，科学探究活动受到前所未有的重视。科学探究既是学生学习化学的一种主要方式，又是初中化学新课程的一项重要内容。而进行实验探究教学则是进行科学探究教学的一种重要方式。因此，如何有效的进行“初中化学探究性实验教学”是一个非常值得关注的探究问题。

“初中化学探究性实验教学”即在初中化学教学中，充分利用化学学科“以实验为基础”的基本特征，挖掘和开发化学实验在探究性学习中的功能。探究性化学实验，让学生身临其境。所以说“探究性实验教学”不是先将结论告诉学生，再通过演示实验或学生实验加以验证，它是通过“做”来学习的。正所谓，“授人以鱼”，不如“授人以渔”。总而言之，我们在教学过程中，非常有必要采用探究性实验教学，这是新课程改革的要求，是新时期，国家新课程标准的要求，是新形势下，对新型人才培养的要求。

一、     从探究性实验教学的六个要素

 第一,科学探究的基本形式是解决问题,要解决问题首先要提出问题。首先,教师要为学生创设一种自由、民主的氛围,将学生置于问题情境中,通过观察、实验、调查、阅读等方式引导学生发现问题。其次,要保护学生的好奇心,对自然现象、生活现象、实验现象产生好奇心,产生问题意识,从而提出问题。此外,提出的问题应当是通过探究活动能够解决的,并且不超出学生的能力范围。

    第二,根据提出的问题,收集相关信息,将已有的化学知识和问题相联系,尝试提出可以检验的猜测和假设。这是一个动脑的过程,猜想必须符合逻辑,同时又能有所创新和突破,而且还必须考虑到是否可以检验,检验的形式可以是实验检验,也可是资料的查阅检验,或者其他可以收集证据的检验。例如,学生根据已有的化学知识和平时积累的经验,对“反应前后各物质的质量之和会不会发生改变”的问题,提出三种可能的假设:①增加;②减少;③不变。

    第三,制定计划,设计实验。通过小组讨论,针对探究的目的和条件,选择合适的方法;设计可操作的步骤;考虑影响实际结果的主要因素,并采用适当的方法控制实验条件;有较详细的实验过程计划。这个过程对于学生来说,刚开始困难较大,教师应加强这方面的具体指导,使学生掌握制定计划的基本要素 。

    第四,通过实验与资料查阅,获取事实、收集证据。使用有关器材进行实验,通过观察、比较和测量,记录和处理观察、测量的结果,在多种信息中选择有用信息。运用调查、资料查阅等方式收集解决问题所需要的证据。

    第五,检验与评价。将收集的证据和化学知识建立联系,分析、处理观察和测量的实验结果,得出符合证据的结论,对问题作出科学的解决,并与猜想和假设进行比较。检查和思考探究计划的严密性,证据收集的周密性, 以及解释的科学性,并对结论的可靠性作出评价。如果结论与设计不吻合,应重新确定探究方向、制定方案进行探究。

    第六,表达与交流。用语言、文字、图表和模型等方式表达探究过程和结果,表达探究计划以及自己在探究过程中形成的见解,倾听和尊重他人提出的不同观点和评议,并交换意见,认识表达和交流对探究活动的重大意义。

    值得注意的是,并不是所有的探究过程都包含上述要素,有的探究过程可能只包含其中的几个要素,有的探究过程所涉及的要素会更多,而且也不一定按上面呈现的顺序进行。

    二、探究性实验教学的特征

   探究性实验教学作为现代教学的一种模式,在其处理理论与实践、结构与功能,以及教学诸要素之间的关系方面具有下述特征。

    1、学生是通过探究活动获得新知识和培养能力的。探究性实验教学不是先将结论直接告诉学生,再通过演示实验或学生实验加以验证,而是让学生通过各式各样的探究活动使他们参与并体验知识的获得过程,建构起新的对自然的认识,并培养科学探究的能力。

 2、探究性实验教学注重从学生的已有经验出发。认知理论的研究表明,学生的学习不是从空白开始的,已有的经验会影响现在的学习,教学只有从学生的已有知识和生活实际出发,才会调动学生的学习积极性,学生的学习才有可能是主动的。否则,就很难达到预期的教学目标。

3、重视证据在探究中的作用。在探究性实验教学中,证据是学生通过探究获得新知的关键所在。同时通过证据的收集、从证据中提炼解释、将解释与已有的知识相联系等过程,可以锻炼学生的推理及批判思维能力,也使学生懂得科学家是如何思考问题、如何工作以及如何通过探究发展并获得新知的。

  4、重视合作学习。在探究性实验教学中,常常需要分组制定计划、分组实验和调查,需要讨论和意见综合等合作学习。按照建构主义的教学论,学生按照自己的方式来建构对事物的理解,由于已有经验、文化背景的特殊性,学生对事物的理解会各不相同。合作学习能使学生看到问题的不同侧面,对自己和他人的观点进行反思或批判,从而建构起新的和更深层次的理解,同时,也增强了团队精神和合作意识。

   5、探究性实验教学重视形成性评价和学生的自我表现评价。探究性实验教学对评价要求较高,如它要求评价学生是否能提出问题,是否能设计并实施探究计划,是否能分析处理所收集的证据,是否能判断证据是支持还是反对自己提出的假设等。这些单靠终结性评价是难以奏效的。探究性实验教学在重视并改进终结性评价的同时,很重视形成性评价,通过这些可以了解学生对知识的理解深度和广度,以及进行科学推理的能力。

三、探究性实验教学的方法

第一、设问题情境，培养学生主动探究实验的能力。

探究性学习模式以实验吸引学生，再以实验启发引导学生，在教学中尽可能创设实验情景，让学生置身于实验环境中，即要在教学中创设一个能引起学生兴趣的并且和课本原理性知识相关的实验问题，让学生发表看法，参与讨论，培养学生主动获取知识的能力。

1.以化学实验创设问题情境，要特别注意实验中学生观察和思维缜密性的培养。化学实验现象纷繁复杂，有目的、有条理的观察，才能从复杂的化学现象中发现问题。以初中“钢铁生锈”的探究为例说明。

问题:钢铁生锈的原因是什么?

探究活动:

(1)引导学生充分思考提出假设:①钢铁生锈是因为与空气接触,和空气中的氧气化合所致;②钢铁生锈是因为空气中有水蒸气,水和铁起化学反应所致;③钢铁生锈是因为空气中的水和氧气共同作用于铁的结果。

 (2)指导学生根据假设设计实验:①取一支试管,用酒精灯烘干,向里面放入一枚铁钉,然后塞紧试管口,使铁钉只与干燥的空气接触;②再取一支试管,向其中放入一枚铁钉,注入刚煮沸过的蒸馏水至浸没铁钉,然后在水面上注入一层植物油,使铁钉只与水接触;③取第三支试管,往其中放入一枚铁钉,然后注入蒸馏水,不要浸没铁钉,使铁钉同时与空气和水接触。

(3)引导学生观察铁钉生锈情况:在实验后让学生通过交流讨论对提出的问题做出解释和探究结论:常温下,铁在干燥的空气中或在隔绝空气只与水接触的情况下均不生锈,而当同时与空气和水接触时便会生锈。因此,铁生锈的原因是空气(主要是其中的氧气)和水共同作用的结果。

(4)再要求学生对探究的结论作反思和评价:考虑实验结果和经验认识(或猜想)是否吻合?实验收集到的证据是否充分?

(5)最后研究怎样表述问题的结论并和同学交流,看看其他人怎样探究?他们得到了什么样的结论?他们如何表述结论?

(6)引导学生应用所学的知识解释或解决其他问题:①从铁在潮湿的空气中生锈(主要成分是Fe₂O₃)以及铁丝在纯氧中燃烧生成Fe₃O₄ 的实验来看,反应条件对化学反应的结果影响很大;  ②防止铁生锈的方法。

      2.以化学实验创设问题情境，要注意与人类生产、生活密切联系和把学生感兴趣的内容开发成化学实验。因为学生再其感到熟悉和认为有用的情境中，特别能发现问题和产生解决问题的迫切欲望。例如，蒸馒头时，为什么加些碱，碱大了又可倒些醋？液化气灶、煤炉都要留有通风口？从这些日常生活中的实验出发，引导学生思考，发现问题。

第二、将部分演示实验设计成探究性实验。

传统上的“演示实验”一般是由老师按部就班完成的,在一定程度上忽略了探究过程，忽略了探究性实验在教学中对学生科学素养的培养。如果对“演示实验”作了一些改进：一是让学生来做“演示实验”；二是对“演示”的药品、仪器等进行一番“改进”或要求学生提出改进意见，提高学生的比较能力；三是增加一些与书本上原理、操作或装置不一样的实验进行对比演示，以提高学生思维能力；四是要求学生自己设计同名实验（可以课后进行），提高学生的探究能力。这就使得实验成为学生们开动脑筋、锻炼能力、相互学习的活动，拓展了“演示实验”的教育时空和功能。适度的“乱”、教师控制之中的“乱”，在一定程度上可以激发学生学习的主动性，让他们真正参加到教学中，创造性地学。 如：探究实验室制取二氧化碳的方法时，课本提供的方案：小块大理石和稀盐酸。而后，教师仍要解释为什么不用碳酸钠粉末、稀硫酸、浓盐酸等。那么，学生知识的接受是被动的、机械的。现在，我们试设计三种方案：碳酸钠粉末+稀盐酸（稀硫酸、浓盐酸）、碳酸钙粉末+稀盐酸（稀硫酸、浓盐酸）、碳酸钙颗粒+稀盐酸（稀硫酸、浓盐酸）。让学生自己动手，进行实验探究，从反应速度、现象等各因素进行分析，做出最佳选择。这种探究性实验，让学生自己从“做”中得出结论，进而解释、交流、反思评价，学生参与整个探究过程，培养了学生的科学素养——自主参与，以求新知。像这些实验改为探究性实验后，充分发挥学生的主体作用，使学生始终处于不断探究的情境之中，从而激发学生的创新思维，培养学生的创新能力和开展课外化学实验的能力，培养信息收集和处理能力，培养学生发现和提出问题能力，得出结论的能力。在此氛围中，通过探究性学习让学生逐步形成一种沟通合作、乐于探究、努力求知的心理倾向。

第三、培养学生质疑的习惯

在化学教学中，把严密的书本知识与学生的生活结合起来，使日常生活教学能让学生联想起自己的生活经验，以便全面发挥各种感官的作用。如讲“分子的运动”之后，让学生收集生活中各种装满液体的瓶子，醋瓶、汽水瓶、香水瓶等，比较之后，得出尽管其材料、形状、颜色各异，但均瓶口细小，为什么？指导学生观察生活中的化学，加油站、液化气站、汽车站、火车站为什么“严禁烟火”？用久了的暖瓶、水壶会沉积水垢，鸡蛋放入有醋的茶杯有气泡，这些现象是如何产生的？这些质疑性的实践活动，为学生自主性的充分发挥开辟了广阔空间。充分体现了探究性学习的开放性，生活中化学使学生感到化学就在自己身边，与生产、生活、社会密切相关，在一定程度上增强了他们关心自然、关心社会的情感，也激发了发自内心的探究化学的内在需要。由此看来，探究性实验教学是我们进行探究性学习的重要途径。

总之，化学实验是理论和实践的结合点，是体现人的认识过程从思维到再创造应用的最生动典范。探究性实验教学模式，它诠释了梦想、勇气与探险精神。它使学生始终处于不断探究的情境中，于“异想天开”中主动实验，勇于提出问题，大大激发了学生兴趣，充分唤起学生思维，是现阶段适合国家课改的重要教学模式。

【参考文献】

[1]吴俊明，杨承印  初中化学教学论  陕西师范大学出版社  2003.10

[2]苗深花，闫立泽  探究性化学实验的设计  《初中化学教与学》  2004 (4)

[3]黄艳宇.在实验教学中培养学生的创新能力[J].初中化学教学参考.2005，5

[4]白治玲.让学生参与学习探究活动[N].教师报.2007，5