新課程理念下化學教學中學生科學探究精神的培養(yǎng)

李佳穎

(昌吉學院化學與應用化學系 新疆 昌吉 831100)

新課程理念下化學教學中學生科學探究精神的培養(yǎng)

李佳穎

(昌吉學院化學與應用化學系 新疆 昌吉 831100)

新課程改革倡導探究式學習和自主學習方式,教學從以教師為中心、教材為中心轉變到以學生發(fā)展為中心上來,從而實現(xiàn)以培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)為宗旨來組織課堂教學。本文從創(chuàng)新思維、教學理念和教學方法與科學探究精神培養(yǎng)的關系、科學探究精神的具體實施出發(fā),就中學化學教學中如何培養(yǎng)學生科學探究精神進行了探討。

科學素養(yǎng);科學探究;自主學習;創(chuàng)新精神;發(fā)散性思維

1 前言

“以學生為本”是新課程理念的基本內(nèi)容,如何培養(yǎng)學生的科學探究精神是新課程實施的一個熱點。自主探究學習是一種讓學生主動參與學習的學習方式。在新課程實施過程中,學生自主探究學習能力的形成依賴于教師有意識地進行探究式教學,探究式教學是在中學化學教學中培養(yǎng)學生科學探究精神的重要途徑。化學學科的特點是開展化學實驗的探究,讓學生模擬科學家去探索問題,學習科學研究的方法,養(yǎng)成良好的思維品質,培養(yǎng)學生的觀察、思維、操作、想象能力,讓學生積極主動去獲取知識,激發(fā)興趣,增強學生的洞察能力,發(fā)現(xiàn)并解決新問題,從而實現(xiàn)培養(yǎng)學生的科學探究精神。

2 中學化學課堂教學與科學探究

2.1 創(chuàng)新思維是培養(yǎng)學生科學探究精神的出發(fā)點

化學新課程理念的重要組成部分是在化學課堂教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維,而創(chuàng)新思維可以激發(fā)學生的好奇心和創(chuàng)新欲,擴展學生的思維視角,提高學生的想象能力。創(chuàng)新思維是培養(yǎng)中學生科學探究精神的起點,是中學生未來從事科學探究和取得探究成果的關鍵。人類歷史上的一切新事物、新產(chǎn)品,都是從思維的創(chuàng)新開始的。中學階段是學生創(chuàng)新思維品質形成的關鍵階段,而課堂是培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維的主陣地[1]。新課程實施以來,在化學課堂教學中培養(yǎng)中學生創(chuàng)新思維的實踐,可以增加學生對科學探究的興趣,從而培養(yǎng)科學探究精神。哈佛第 26任校長NeilL·Rudenstine曾說過:“如果沒有好奇心和純粹的求知欲為動力,就不可能產(chǎn)生那些對人類和社會具有巨大價值的發(fā)明創(chuàng)造。”可見創(chuàng)新思維是培養(yǎng)學生科學探究精神的出發(fā)點。

2.2 更新中學化學課堂教育理念,培養(yǎng)學生的科學探究精神

培養(yǎng)學生的科學探究精神,教師的教育理念是關鍵?？茖W的學習方法是學生科學探究精神發(fā)展的助推器。如果我們?nèi)匀辉谡n堂教學中重灌輸、輕啟發(fā),重同一、輕多元,重教法、輕學法,學生的科學探究精神是很難得到發(fā)展的。疑問是探究的起點,是探究發(fā)展的動力,是通往發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的入口。世界上許多發(fā)明創(chuàng)造源于疑問,疑問是開啟科學探究之門的鑰匙[2]。教師在化學課堂教學中要改變注重自己提問忽視學生提問的傳統(tǒng)課堂教學習慣,樹立新的課堂教學理念,促使學生敢于提問,善于提問[3];要精心創(chuàng)設情景,通過實驗、掛圖、直觀教具、多媒體展示、語言描述等將學生引導到化學趣味的海洋,使學生產(chǎn)生強烈的問題意識,形成探究的心理狀態(tài),激發(fā)學生深入思考化學問題的欲望和興趣,驅使他們克服思維惰性,在教師的引領下運用化學知識去解決問題。例如,高中教材中的過氧化氫分解實驗可以進行改進: (1)在裝有 10毫升 10%的過氧化氫溶液的試管口,用帶火星的木條來檢驗,木條不復燃。(2)向上述試管加入少量二氧化錳后,用帶火星的木條來檢驗,木條復燃。教師引導學生擴展思維視角,探究木條復燃的原因。為了探究并改進這個實驗,可以采用三組實驗方案進行大膽探究:第一組方案采取增大過氧化氫溶液濃度的方法,用 10%的過氧化氫溶液加熱,結果一段時間后,用帶火星的木條檢驗,木條復燃;第二組方案在 5%的過氧化氫溶液中加入 2滴新制氫氧化鈉溶液,加熱一段時間后,用帶火星木條檢驗,木條復燃;第三組方案對實驗裝置上進行了改進,效果很好。在實驗探究的基礎上,還可以引導學生做進一步的研究:(1)由第一組同學的實驗可得出:影響過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的量的多少及分解快慢的因素有哪些?(2)由第二組同學的實驗可分析得出氫氧化鈉所起的作用可能是什么?(3)第三組同學的實驗驗證了實驗前同學們猜想的正確性,其中,濃硫酸的作用是什么?經(jīng)過這樣嘗試,學生既豐富了自己的實驗知識又提高了實驗技能,還擴展學生的思維視角,讓學生體會科學探究的過程和方法,培養(yǎng)學生的科學探究精神。

2.3 尊重學生,呵護學生思維的獨創(chuàng)性,引導學生樹立科學探究意識

平等開放、鼓勵個性、尊重學生是發(fā)展學生科學探究精神的必要前提。在這樣的課堂教學中,學生才能展開聯(lián)想,暢所欲言,思維的獨創(chuàng)性和求異性才會得到發(fā)展,才有可能樹立科學探究意識,從而進行科學探究活動。過分注重教師的權威只能埋沒個性,扼殺學生的探究精神。教師在教學中要盡量避免一言堂,大力推行啟發(fā)式、討論式和分層次教學,使學生主動參與,加強教與學的雙向交流。教師對學生各種答案中的合理成分要充分給予肯定,尤其是那些有自己獨到見解、新穎的答案,即使學生的回答是錯誤的、荒謬的,也想方設法從其他方面給予肯定和贊揚,以鼓勵學生發(fā)表不同的看法,大膽闡述自己的觀點,培養(yǎng)科學探究精神。例如氧氣性質的學習,教師可以讓學生分組實驗探究,探究木炭、蠟燭能否與氧氣發(fā)生化學反應。通過教師的啟發(fā)和指導,學生可能會有如下問題:木炭、蠟燭能否與氧氣發(fā)生化學反應;木炭、蠟燭在氧氣瓶中的燃燒情況如何;蠟燭在氧氣中的燃燒實驗如何進行;木炭、蠟燭的燃燒產(chǎn)物如何證明;集氣瓶是否需要干燥等問題。通過學生的獨立思維及小組合作實驗活動,促進學生仔細考察真實現(xiàn)象,通過實驗探究大家共同提出的問題并得出結論。這樣最終在教學中,培養(yǎng)學生探究創(chuàng)新意識、探究創(chuàng)新精神,培養(yǎng)學生的應用能力、創(chuàng)新能力,引導學生樹立科學探究意識。

3 中學化學教學中培養(yǎng)學生科學探究精神的具體實施

3.1 更新教學理念、教學方法、學習方法

傳統(tǒng)的化學教學,注重化學學科的系統(tǒng)性,偏重學生知識的掌握,在知識和能力兩者之中,犧牲了學生學習的主體性。而以培養(yǎng)學生的科學探究精神為主要目的的課堂教學本著從學生發(fā)展的需要出發(fā),發(fā)揮化學學科自身的優(yōu)勢,將科學探究作為突破口,激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)新意識,促進學生積極主動的學習,使獲得化學知識和技能的過程也成為理解化學、進行科學探究、聯(lián)系社會生活實際和形成科學價值觀的過程[4]。比如《金屬與水反應》可以采用以問題解決為驅動,以實驗探究為核心的探究式學習的教學模式。首先創(chuàng)設問題情境“滴水生火”引起學生好奇、驚疑,激發(fā)學生的內(nèi)在動力,然后是實驗探究,讓學生在豐富的實驗現(xiàn)象中尋找問題的答案。以問題“鈉與水反應的產(chǎn)物是什么”為驅動促使學生初步體會預測對設計實驗方案的重要性和必要性,讓學生在研究“鈉和水反應”過程中建立研究物質性質的程序。通過討論鈉與水反應的實質,預測鐵與水能反應,這與學生的生活經(jīng)驗相矛盾,形成認知沖突。通過鐵片到還原鐵粉,從還原鐵粉與冷水、熱水、水蒸氣的系列反應探究,讓學生探究鐵與水反應條件及產(chǎn)物與鈉和水的不同,為進一步探究金屬與水反應的基本規(guī)律打下基礎。通過這樣的教學過程,學生懂得并掌握了科學研究的過程和一般方法,從而在化學學習活動中培養(yǎng)了學生科學探究精神。

3.2 巧妙設計探究實驗,運用探究式教學,培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)

作為學習方式的科學探究活動和過程稱為探究性學習,符合學生進行探究性學習所需要的基本特征和要素,并對學生進行探究性學習具有明顯的支持和促進作用的教學活動和過程稱為探究式教學。所以,探究式教學是在中學化學教學中培養(yǎng)學生科學探究精神的重要途徑[5]。

化學是一門以實驗為基礎的學科,實驗的教學和學生實驗能力的培養(yǎng)是化學教學中的重要組成部分。新課程在原有教材實驗的基礎上,增設了較多探究實驗課題,旨在培養(yǎng)學生的動手能力和科學探究精神。教師可以根據(jù)教學進度,學生情況等,對課本上的實驗進行形式上的調整,把簡單的演示實驗改成學生實驗,實施比較困難的學生實驗改成演示實驗。根據(jù)實驗內(nèi)容和學生的特點,可以巧妙的設計一些微型實驗、對比實驗,增強教學效果。如“鈉與鹽酸的反應”可以安排在點滴板上完成演示實驗;“鈉與水反應產(chǎn)物的驗證”則安排在針筒中進行實驗;“氧化鋁兩性氧化物的探究實驗”,通過三組實驗進行對比:(1)沒打磨的鋁片放在水中;(2)沒打磨的鋁片放在氫氧化鈉溶液中;(3)打磨過的鋁片放在氫氧化鈉溶液中。學生通過觀察能否產(chǎn)生氣泡以及產(chǎn)生氣泡的快慢可以很快得出氧化鋁不溶于水而能溶于強堿;“氫氧化鋁的兩性探究”實驗中,授課教師提供氯化鋁溶液、氫氧化鈉溶液、鹽酸、氨水四種溶液,將學生分成兩組,看哪組同學制得的氫氧化鋁更多。

第一組:要求學生用氯化鋁溶液和氨水來制取氫氧化鋁;

第二組:要求學生用氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液來制取氫氧化鋁;

實驗的結果可想而知,第一組的同學都制得了氫氧化鋁,而第二組同學可能有兩種情況,第一種情況多滴加了一些氫氧化鈉溶液,反而沒能制得更多的氫氧化鋁;第二種情況滴加的氫氧化鈉溶液適量,制得較多的氫氧化鋁。接著,老師讓第一組同學將制得的氫氧化鋁分成兩支試管,分別滴加鹽酸和氫氧化鈉溶液,沉淀都溶解了。學生通過親自實驗,在反思“錯誤”實驗過程中,既明確了化學實驗“試劑用量問題”的重要性,也掌握了氫氧化鋁的制備方法和性質。

3.3 創(chuàng)設情景問題,激發(fā)學生科學探究意識

探究的問題和興趣是自主探究學習的關鍵所在。因此在教學中,教師要引導學生關注、體驗現(xiàn)實生活中的現(xiàn)象、問題,激發(fā)他們學習化學的興趣。在教學中,培養(yǎng)學生科學探究意識、科學探究創(chuàng)新精神。自主探究學習的初期,教師要積極引導幫忙學生提出問題,逐漸轉向學生主動發(fā)現(xiàn)和提出問題,培養(yǎng)學生的問題意識。自主學習是科學探究的重要特征,學生主動發(fā)現(xiàn)和提出問題,并通過積極的探究,解決問題,探究的積極性才能被調動起來,探究興趣才會逐步提高,主體意識才能充分發(fā)揮,才能有真正的探究性學習。問題是自主探究的出發(fā)點,也是開啟任何一門科學的鑰匙,沒有問題就不會有解釋問題的思想、方法和知識,所以問題是生長新思想、新方法、新知識的種子。

教師要善于抓住課堂中的意外,因勢利導,恰當組織自主探究性的教學活動。在自主探究學習中,學生可以根據(jù)自己的能力,從學習過程、材料、網(wǎng)絡或其他途徑發(fā)現(xiàn)新問題,然后進行更開放、更自由的探究。例如在溶解度內(nèi)容教學中,可以利用擬人化的手法設置問題探究情景,在概括事實的基礎上,采用生動的表達方式來增強學生的學習興趣,便于學生展開討論、探究、理解以及問題解決:食鹽和硝酸鈉比誰的溶解能力強,食鹽說“我的溶解能力大,20℃時,在 50克水中可以溶解18克?！毕跛徕c說“我也能溶解在水中,10℃時,我在 100克水中最多可以溶解 20克”。通過不同溫度二者溶解度不同,引導學生就此展開探究。讓學生充分討論,歸納總結出相應知識。根據(jù)學生思維能力的強弱而開展不同的自主探究,有利于學生科學探究精神的培養(yǎng)。

3.4 通過直觀實驗教學,引導學生觀察思考,培養(yǎng)學生的洞察力

洞察力是學生進行科學探究活動的前提和基礎。中學化學教學中安排了一定數(shù)量的演示實驗、學生實驗,同時還有相當數(shù)量的實物、模型、圖片、以及影音視制品,我們?nèi)绾纬浞掷?讓學生進行觀察,這是培養(yǎng)學生洞察能力的主要渠道;同時,我們還應當教給學生正確的觀察方法,掌握觀察的程序,以提高洞察力。例如:氨氣的噴泉實驗:氨氣噴泉實驗現(xiàn)象具有很高的直觀性。教師應當幫助學生發(fā)掘隱蔽在實驗現(xiàn)象后的重要知識,可以引導學生在小組實驗過程中對比思考,在直觀的實驗中發(fā)現(xiàn)問題:(1)如整套裝置的氣密性如何?(2)裝氣體的圓底燒瓶內(nèi)壁原來是否干燥?(3)膠頭滴管擠水進燒瓶時操作的快慢和擠進去的水量多少對實驗有沒有影響?(4)原燒瓶中氣體多少 (集滿或未集滿氣體)是否產(chǎn)生不同效果?(5)實驗后所形成溶液的濃度與哪些因素有關?通過實驗時教師的引導,這些問題學生都可以直接觀察到。在直觀的實驗中,學生帶著問題進行觀察,師生共同配合解決問題,可以極大提高洞察力。

3.5 設計改進實驗,培養(yǎng)學生思維的發(fā)散性

美國心理學家吉爾福德通過因素分析發(fā)現(xiàn)了發(fā)散思維和集中思維兩種思維類型,并認為發(fā)散性思維能代表人的創(chuàng)造力。教師通過指導學生設計改進實驗,不僅能激發(fā)學生的學習興趣,而且培養(yǎng)了學生的發(fā)散思維、實事求是的科學態(tài)度和敢于創(chuàng)新的科學探究精神[6]。例如:原電池實驗設計:必修②在原電池教學中,有老師要求學生設計出比較活潑的金屬作正極、不活潑的金屬作負極的原電池?原電池中活潑金屬作負極、較不活潑金屬作正極,這是學生熟知的。所以問題一提出,馬上有學生認為不可能設計出這樣的原電池。但也有學生聯(lián)系教材中的實驗展開了創(chuàng)造,提出了以下設計方案:(1)鎂、鋁作電極,浸入氫氧化鈉溶液中,鎂的金屬活潑性雖比鋁強,但鎂不跟氫氧化鈉溶液反應,所以鋁作負極、鎂作正極。(2)鋁、銅作電極,浸入濃硝酸溶液中,鋁的金屬活潑性雖比銅強,但鋁被濃硝酸鈍化作正極,銅作負極。用電流計驗證,果然符合。然后教師學生共同思考進一步理解金屬活潑性的深層含義是金屬得失電子的難易。

化學實驗設計和改造要誘發(fā)學生突破常規(guī),跳出原有知識的框框,使學生的思維激活到最佳狀態(tài),學生的發(fā)散思維才能得到培養(yǎng)和鍛煉。

4 結語

在新課程的背景下,我們要對化學教學重新認識,我們所追求的不僅僅是規(guī)矩和規(guī)范,更重要的是反思和創(chuàng)新,是人的積極性、主動性的發(fā)揮,是學生的潛能的開發(fā)和科學探究精神的培養(yǎng)。進行廣泛的自主探究拓展,讓學生學會在實踐中學,在合作中學,逐步形成適合自己的有效學習策略。鼓勵學生課堂內(nèi)外自主探究,鼓勵學生自主學習,并合作交流,有利于學生開闊視野,豐富知識,發(fā)展興趣和愛好。在化學新課程改革的今天,只要教師選擇合適的自主探究素材,創(chuàng)設恰當?shù)淖灾魈骄繂栴},進行廣泛的自主探究拓展,就能構建新的學習主體。要堅持以發(fā)展學生能力為本,激發(fā)學生科學探究的熱情,讓他們在科學探究的學習過程中,培養(yǎng)學習興趣和良好的學習習慣,增強自信心、競爭意識、合作意識和主動意識,充分發(fā)展個性特長,提高合作能力、表達能力、思維能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

[1]張大均.教育心理學[M].北京:人民教育出版社,2004:240.

[2]姜新生.創(chuàng)新教育與問題意識[J].內(nèi)蒙古師范大學學報 (教育科學版),2008,(3):3.

[3]吳永玉.化學教學中創(chuàng)新教育初探[J].科學教育,2008,(1):142.

[4]江連雙.初中化學與創(chuàng)新教育[J].時代教育,2008,(7):100.

[5]劉知新.化學教學論 (第三版)[J].北京:高等教育出版社,2004:192.

[6]張莉.也談新課程下如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維[J].教育教學研究,2008,(3):192.

2010-03-10

李佳穎(1970-),女,新疆石河子市人,昌吉學院化學與應用化學系,講師,研究方向:化學教育。

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1671-6469(2010)02-0080-04

(責任編輯:代琴)