在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力

黃修元

[摘要]科學(xué)探究是目前基礎(chǔ)教育改革所倡導(dǎo)的一種重要的學(xué)習(xí)方式。在化學(xué)教學(xué)中，要充分發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢，創(chuàng)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)情景，讓學(xué)生有更多的機(jī)會主動地體驗(yàn)探究過程，從而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和科學(xué)探究能力。

[關(guān)鍵詞]實(shí)驗(yàn)教學(xué) 科學(xué)探究能力

在《新課程標(biāo)準(zhǔn)》中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究是一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究的重要途徑。通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維、科學(xué)探究精神以及科學(xué)探究能力。因此，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必須重視學(xué)生的科學(xué)探究思維、科學(xué)探究精神以及科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。

一、充分發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維

學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究必須要有科學(xué)的探究性思維。良好的科學(xué)探究思維品質(zhì)包括思維的廣闊性、深刻性、獨(dú)立性、批判性、邏輯性、靈活性、敏捷性和創(chuàng)造性。探究性思維是在上述良好思維品質(zhì)基礎(chǔ)上形成的具有主體性、發(fā)展性和潛在創(chuàng)造性的思維。探究性思維對于促進(jìn)和完善學(xué)生的科學(xué)探究能力具有理性驅(qū)動作用。因此，必須引導(dǎo)學(xué)生和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，許多化學(xué)概念、化學(xué)理論和物質(zhì)的性質(zhì)等都可以通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)而獲得或驗(yàn)證。因此，可以充分發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的優(yōu)勢來調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維。

例如，在學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)質(zhì)量守衡時(shí)，就可以通過實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維。

[提出問題]在一定條件下，反應(yīng)物之間發(fā)生化學(xué)變化生成新的物質(zhì)。那么，反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量之和會不會發(fā)生改變？

[作出假設(shè)]學(xué)生根據(jù)已有的化學(xué)知識和平時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)，對“反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量之和會不會發(fā)生改變”的問題，提出三種可能的假設(shè)：增加；減少；不變。

[收集證據(jù)]

途徑一：回憶已有知識，在化學(xué)變化中，元素和原子的種類不變，數(shù)目不變，原子的質(zhì)量不變。

途徑二：查閱資料，從波義耳的失誤到拉瓦錫質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)。

途徑三：實(shí)驗(yàn)探究，根據(jù)提出假設(shè)的依據(jù)和已有的知識設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，分組實(shí)施實(shí)驗(yàn)，觀測并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)方案可由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，教師指導(dǎo)修改。

實(shí)驗(yàn)一：取一小截蠟燭粘在一小塊木板上，將小木板和蠟燭一起放在托盤天平上，調(diào)節(jié)砝碼，使天平達(dá)到平衡；點(diǎn)燃蠟燭，觀察天平的平衡情況。

實(shí)驗(yàn)二：在小燒杯中加入20mL稀硫酸銅溶液，取一根鐵釘用砂紙擦去鐵銹，將盛有硫酸銅溶液的燒杯和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量W1。將鐵釘浸到硫酸銅溶液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，將盛有硫酸銅溶液和鐵釘?shù)臒旁谕斜P天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量W2，比較反應(yīng)前后質(zhì)量的變化。

學(xué)生對上述實(shí)驗(yàn)，可能產(chǎn)生如下的想法：“蠟燭燃燒后質(zhì)量減少，是由于生成的氣體沒有被稱量所造成的”；“鐵與硫酸銅的反應(yīng)質(zhì)量不變，因?yàn)榉磻?yīng)中既沒有氣體參加反應(yīng)，又沒有氣體生成”；“研究蠟燭燃燒反應(yīng)的質(zhì)量變化，應(yīng)將參加反應(yīng)的氧氣和生成的二氧化碳、水一起稱量”；“如果把蠟燭放在一個(gè)集氣瓶中點(diǎn)燃，塞上塞子再稱，質(zhì)量可能就不變了”；“在密閉容器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量肯定不會發(fā)生變化”……在學(xué)生充分討論和分析的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)并完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)，通過探究，學(xué)生得出了“化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和保持不變”的結(jié)論。

通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究并得出結(jié)論，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，充分培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究思維。

二、創(chuàng)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)情景，培養(yǎng)學(xué)生探究精神和探究能力

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的一門科學(xué)，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以很好的培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。實(shí)驗(yàn)探究問題主要是書本知識的升華，通常是與日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看舊的問題，這就需要有創(chuàng)造性的想象力。探究精神是指敏銳地把握機(jī)會，敢于挑戰(zhàn)，敢于付諸探究行動的精神狀態(tài)。要培養(yǎng)探究型人才，最重要的是在于如何創(chuàng)設(shè)一種有利于激發(fā)人的探究動機(jī)和發(fā)揮人的探究潛能的學(xué)習(xí)情境。因此，教師在教學(xué)過程中應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)不同的化學(xué)實(shí)驗(yàn)情境，來培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和探究能力。

例如，燒杯中的溶液為什么會變紅？

[實(shí)驗(yàn)情景]教師在課堂上演示了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在燒杯A中裝入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞試劑。讓每個(gè)同學(xué)都看到，得到的溶液是無色的。在燒杯B中裝入10mL濃氨水。用一只大燒杯把A、B兩燒杯溶液罩在一起。過幾分鐘，同學(xué)們看到了小燒杯A中裝的溶液變成紅色。上述現(xiàn)象說明了什么？請用簡單的實(shí)驗(yàn)證明自己的解釋。

[提出假設(shè)]學(xué)生對上述現(xiàn)象的看法不一，可能提出如下的假設(shè)：①A燒杯內(nèi)滴入的酚酞要過一會兒才能變色，與B燒杯無關(guān)；②大燒杯壁上沾有某種物質(zhì)，散發(fā)出的肉眼看不見的微粒與A燒杯中的溶液接觸，使其變紅；③燒杯B中的濃氨水散發(fā)出一種肉眼看不見的微粒，慢慢溶解到燒杯A的溶液中，使A溶液變成紅色……

[實(shí)驗(yàn)探究]在燒杯A中加入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞試劑。靜置，觀察現(xiàn)象；將其單獨(dú)罩在大燒杯里，觀察現(xiàn)象。另取兩只燒杯a和b。在燒杯a中裝入20mL蒸餾水，滴入2～3滴酚酞試劑。在燒杯b中裝入10mL蒸餾水。用一只大燒杯把a(bǔ)、b兩燒杯溶液罩在一起，觀察現(xiàn)象。在燒杯B中加入濃氨水，小心聞燒杯B的濃氨水，嗅到刺激性氣味。取出少量濃氨水注入試管中，滴入酞試劑，觀察現(xiàn)象。4.把燒杯B中的濃氨水滴入燒杯C中，觀察現(xiàn)象……

[獲得結(jié)論]學(xué)生在討論、交流基礎(chǔ)上獲得共識：氨水能使酚酞溶液變紅；B燒杯濃氨水中有肉眼見不到的微粒逸出，有些微粒進(jìn)入了燒杯A中的溶液，使溶液成分改變，顏色變紅。

通過這些實(shí)驗(yàn)，倡導(dǎo)學(xué)生勇于質(zhì)疑、勤于思考的精神，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)化學(xué)知識和技能方法解決新的、較為復(fù)雜的化學(xué)問題。鼓勵學(xué)生參與探究活動的積極性、主動性，使學(xué)生養(yǎng)成求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度，發(fā)揚(yáng)合作精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和科學(xué)探究能力。

三、教師在科學(xué)探究過程中的角色

在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的過程中，要充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，滿足學(xué)生的發(fā)展要求。但教師的主導(dǎo)性是不可缺少的。教師的主導(dǎo)性影響著學(xué)生的發(fā)展方向和發(fā)展水平。教師的主導(dǎo)性主要體現(xiàn)在：對探究實(shí)驗(yàn)的選題方向、可行性及探究過程中思維方法的評價(jià)；鼓勵學(xué)生在成功中發(fā)現(xiàn)不足、在失敗中尋找希望；幫助學(xué)生借鑒他人的經(jīng)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生收集和分析信息，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維遷移。因此，教師在科學(xué)探究學(xué)習(xí)過程中應(yīng)該是以下角色：

1.過程的參與者。教師在整個(gè)探究活動中應(yīng)參與全過程，及時(shí)鼓勵學(xué)生，幫助學(xué)生尋找、搜集和利用學(xué)習(xí)資源。

2.活動的組織者。教師應(yīng)幫助學(xué)生設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)活動，把握探究學(xué)習(xí)的內(nèi)容和精髓。

3.方案的指導(dǎo)者。教師應(yīng)幫助學(xué)生修正方案，不斷調(diào)整學(xué)生的探索目標(biāo)和課題既定目標(biāo)之間的偏差。

4.氛圍的維持者。教師應(yīng)該幫助學(xué)生營造和維持積極的心理氛圍、上進(jìn)的求知欲望和堅(jiān)忍不拔的毅力。

5.結(jié)論的仲裁者。最終探究學(xué)習(xí)的結(jié)論，教師是仲裁者，幫助學(xué)生自己對學(xué)習(xí)行為和結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，而不是終裁者。

總之，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力是新課程改革的靈魂，是開展探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)必須與探究性思維方式相結(jié)合，才能有所突破、有所創(chuàng)新，為培養(yǎng)具有科學(xué)探究能力和初步創(chuàng)新精神的人才服務(wù)，為學(xué)生今后參加社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和具有終身學(xué)習(xí)的能力奠定基礎(chǔ)。探究學(xué)習(xí)是一種新的學(xué)習(xí)方式，也是課程的一個(gè)重要組成部分，在課堂中如何進(jìn)行把握，需要教師轉(zhuǎn)變觀念，改革教法，增強(qiáng)緊迫感和責(zé)任感，從而培養(yǎng)出一批有科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神的接班人。