浅谈新课程中学生探究能力的培养

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。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。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,初步形成科学探究能力。

关键词 情境 探索性 情感 科学方法 探究

义务教育阶段的化学课程从知识与智能、过程与方法、情感态度与价值观3个方面建构了新的课程目标体系,实现这些目标必须依赖课程内容的改革。新的《化学课程标准》将科学探究作为“课程改革的突破口”,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”,“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”。具体而言,在化学教学中提倡科学探究,必须改变学生被动的、机械的化学学习方式,打破现有的以知识为中心的内容体系,强化学生过程体验,丰富学习情景。和接受学习相比,探究学习具有更强的问题性、实践性、参与性和开放性。经历探究过程,能获得积极的情感体验,有助于建构知识,掌握解决问题的思维方法。

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。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。学生通过亲身经历和体验科学谈究活动,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,初步形成科学探究能力。而探究能力又与学生思维能力的培养、创造能力的挖掘密切相关。因此在化学教学中,应通过各种途径,注重对学生探究能力的培养,以期达到在化学课堂中发展学生的综合智能和全面落实素质教育这一目标。

一、创设问题情境,激发学生的探究动机

探究性学习是学生在发现“问题”的情境下产生的一系列学习活动。问题激发起学生的探究欲望,问题引发了学生的探究活动。如果把学生的大脑比作一泓平静的池水,那么富有针对性和启发性的问题情境就像投入池水中的一粒沙子,可以激起学生思维的浪花,启迪学生的心扉,开拓学生的思维,使他们处于思维的最佳状态。在教学过程中,教师无论是在教学的整个过程中,还是在教学过程中的某些微观环节,都应根据教学需要从不同的角度、层次和要求提出问题,揭示事物的矛盾或引起主体内心的冲突,动摇主体已有的认知结构的平衡状态,从而唤起思维,使学生进入问题探索者的角色,参与到探究活动之中。

1、利用多媒体技术创设问题情境

利用多媒体计算机适时的呈现适当内容的形象材料给学生多种刺激,让学生边听边看边思考,充分调动学生的多种感官来认识理解化学表象和本质。用生动、具体的化学现象揭示物质结构、化学反应,变主观为客观,变枯燥为生动,能极大地激发学生对化学的兴趣,引起学生探索化学世界的好奇心。例如在学习水的组成时,学生无法从微观的角度观察水分子如何变化成氧分子和氢分子,这时可运用多媒体把水分子放大到可以观测到的粒子,用图象、声音、文字等动态的效果的演示整个过程,使学生清晰的看见水分子如何变化成氧分子和氢分子的过程,激发他们的探究兴趣。又如利用三维动画可将钠原子、氯原子的化合过程展示出来。金刚石和石墨结构的差异、红磷和白磷结构的区别也可以用计算机进行。从而大大激起学生探索微观世界的兴趣。

2、通过实验创设问题情境

化学教学离不开实验,化学实验是化学教学中设置情境的有利因素,利用实验可以设置许多生动、有趣的问题情境。例如,在讲分子是在不断运动时,先演示一个有趣的实验,如右图,现象:几分钟后,小烧杯A中装的溶液渐渐变成了红色。在学生情绪高涨的同时,我提出:请猜想是什么使小烧杯A中变成了红色?学生经过讨论后认为有三种情况:①蒸馏水使酚酞溶液变红。②大烧杯上有物质使酚酞溶液变红。③B中物质挥发处一种看不见的微粒运动到小烧杯A中,使酚酞溶液变红。那么,利用实验桌上的仪器如何验证你的猜想呢?学生纷纷动手,基本上都能得出正确结论。又如,在讲完质量守恒定律时,镁条在空气中燃烧质量时如何变化,是增大还是减小?有的学生认为增大,有的学生认为减小?这时,我没有轻易下结论,而是让学生自己动手实验,大多数学生得出减小的结论。这时有位学生大声喊道:“我知道了,我看见一阵白烟,是部分的氧化镁变成白烟跑到空气中,没有被称到,所以变轻了”。这样实验不仅使学生的信息兴趣大增,同时大大激发了学生积极探究动机。

3、联系社会与生活创设问题情境

因为学生在其感到熟悉和认为有用的情境别能发现问题和产生解决问题的迫切欲望。例如对“燃烧与灭火”这一课题教学时,处理教材时一般将它简单的视为识记级的基本知识。但克拉玛依友谊宾馆的宜昌大火以及俄罗斯友谊大学的火灾让我们警醒:学习再也不能纸上谈兵了。于是我采用了“调查——决策”模式,一周前布置学生进行火灾调查情况:①火灾发生的地点和原因识什么?②火灾发生后人们如何自救和灭火?③如果当时你在现场,你该怎么办?④火灾造成的损失有多大。上课使取得了良好的效果。再如,在进行“铁的物理性质”教学时,可以设置如下问题:①铁块可以拉成铁丝,说明铁有何性质?②铁块可以打成菜刀,说明铁有何性质?③炒菜的锅铲要接上一个木柄,说明铁有何性质?这些问题可以引发学生生疑,在他们的意识中,创设探究的情景,使学生明确探究的方向,以激发学习动机。

二、实施探索性实验教学,培养学生的探究能力

传统的教学模式,学生只是一味地接受教师灌输的大量权威性事实和结论,而对这些事实和结论的产生与发展并不大了解。即使是传统地验证性实验教学,基本上也是要求学生依葫芦画瓢的实验教学模式,学生始终处于消极、被动地学习地位,易导致实验重结果,轻过程。这实际上是对学生智慧的扼杀和个性的摧残。现代教育心理研究指出,学生的学习过程不仅是一个接受知识的过程,而且也是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程。这个过程一方面是暴露学生产生各种疑问、困难、障碍和矛盾的过程,另一方面也是展示学生聪明才智,形成独特个性与创新结果的过程。而探索性实验教学就是主张让学生通过自主的参与知识获得的过程,掌

握科学研究必须具备的科学方法,探究性地获得科学概念,并逐步形成探究能力和科学态度。 1、探索性实验的教学模式

从学生的认知规律出发,探索性实验的教学模式可概括为下图:

2、探索性实验教学的实践

(1)利用现有中学化学教材,进行探索性实验教学

如学习“实验室制氧气的反应原理”时,先让学生单独加热过氧化氢,发现过氧化氢受热后才缓慢地放出氧气,再让学生加入二氧化锰后的过氧化氢制氧气,发现放出氧气的速度明显加快。然后让学生分组讨论、提出假设①二氧化锰本身分解放出氧气。②二氧化锰受热不放出氧气,但能改变过氧化氢的分解速率。③过氧化氢与二氧化锰反应生成氧气。这时,再单独加热二氧化锰,发现无氧气放出,然后教师再借助实验录像,证明二氧化锰前后质量不变,化学性质不变,最后让学生归纳出结论。经过这样优化组合后,实验的启发性和探索性大大增加。

(2)指导学生设计探索性实验

现有教材中有很多验证性实验,在教学中,教师可将其设计为探索性实验,激发学生的好奇心和求知欲,促使学生主动探索解决问题的正确途径,让学生成为新知识的探索者和发现者,体验探究过程中的乐趣。

例如,“铁锈蚀”一节的教学就可设计为探索性实验教学。

【提出问题】通过有关钢铁锈蚀造成经济损失资料的收集,由学生自主提出问题:①如何防止钢铁生锈?②钢铁为何会生锈?

【作出假设】学生依据日常钢铁生锈的经验及已有的化学知识,提出以下可能假设:①钢铁锈蚀是铁与空气中氧气作用的结果;②钢铁锈蚀是铁与空气中水分作用的结果;③钢铁锈蚀是铁与空气中氧气与水分共同作用的结果。

【实验探究】分组,由学生讨论后,设计实验方案验证假设。

例:某组同学设计以下方案(如右图):①将在第一支试管中放一枚铁钉,注入蒸馏水,不要浸没铁钉,使铁钉与空气和水同时接触;②在第二支试管中放入一枚铁钉,注入刚煮沸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第一支试管用酒精灯烘干,放入一枚干燥、洁净的铁钉,用橡皮塞塞紧试管口,使铁钉只与干燥的空气接触。

【得出结论】一段时间后,由学生观察分析,得出结论:钢铁在潮湿的空气中容易生锈。

【课后延伸】收集资料并交流讨论,提出钢铁防锈的合理建议。

3、实施探索性实验教学要注意的问题

(1)问题有可行性

实验探索问题在内容、方式、方法和探索的程度等方面要符合学生的认识规律、知识基础和能力水平。不能太难或过于简单,超出学生的能力所及。对于初中生来讲,由于他们所掌握的化学知识毕竟有限,生活经验不很丰富,分析和解决问题的能力不是很强,对实验过程中出现的一些现象,一时半会解决不了。如探索溶液导电性时,为什么连接氯化钠水溶液的灯泡比连接氨水的灯泡亮?初中学生显然无法回答。

(2)问题易小不易大

探索性问题不要过于繁杂和开放,可将问题控制在一个点或面上,便于学生实现探索目标,得到正确的结论。如用过氧化氢和二氧化锰混合加热制氧气的实验,涉及到许多化学实验问题,我们不可能将所有的问题提出来加以研究和解决,但是如果探索一些小问题,如不加或加入少量的二氧化锰对产生氧气的速度有何影响,反应完毕后二氧化锰如何回收等,以使学生形成催化剂的概念即可。

三、运用情感教育和渗透科学方法的教育,培养学生的探究能力

设计教师与学生、学生与学生共同探究的教学环境时,应重视师生交往中的情感因素,以自己对学生浓厚情感去引发学生积极的情感反应,促使师生情感交融,以发展和谐的师生关系和学生与学生之间的愉快合作关系。在教学过程中,要营造融洽、宽松、平等、合作的探究氛围,激发学生学习化学的浓厚兴趣,使学生乐于探究。只有在教学中注重情感教育,才能使探究学习成为可能。如学生整日精神高度紧张,处于惧怕教师、厌恶教师等环境下,何以谈学习?更不用说进行较高层次的探究学习。

常言道:“授人以鱼,不如授人以渔。”科学方法是人们探索解决问题与构造发展科学体系的有力手段和工具,也是促进学生发展,利于学生终生学习的“渔”。在探究活动的不同阶段,需要不同的科学方法:在问题阶段,主要有观察现象、发现问题的方法;在假设阶段,主要有推理、形成假说的方法;在检验阶段,主要有实验设计、观察和实验、收集和处理信息、归纳、演绎和数学等资料整理的方法等;在结论阶段,主要有建立、检验和论证结论的方法,表达和交流的方法等。因此在探究教学中,教师要深入研究教材,提炼教学内容中某些方法要素,并在教学设计中予以渗透,让学生在探究活动中体验科学方法的运用。

科学探究是一种重要的学习方式,也是义务教育阶段的化学课程的重要内容,对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。积极开展科学探究活动,对于改变学生的学习方式和教师的教学模式具有重要意义。通过科学探究,可以使学生在获得化学知识和技能的同时,受到科学方法的训练,体验探究的乐趣,形成和发展探究能力。