鄭瑾

利用課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展研究性學(xué)習(xí)

鄭瑾

（清江中學(xué)江蘇淮安223001）

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育功能是一個(gè)重要的研究課題。如何在中學(xué)化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)主動(dòng)地體驗(yàn)探究的過程，在知識(shí)的形成、聯(lián)系、應(yīng)用過程中掌握科學(xué)方法，培養(yǎng)科學(xué)的態(tài)度？文章就中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中融入研究性學(xué)習(xí)進(jìn)行了初步的探討。

中學(xué)化學(xué)；課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)；研究性學(xué)習(xí)

在《普通高中“研究性學(xué)習(xí)”實(shí)施指南(試行)》中對(duì)研究性學(xué)習(xí)給予了課程定義，即“研究性學(xué)習(xí)是學(xué)生在教師指導(dǎo)下，從自然、社會(huì)和生活中選擇和確定專題進(jìn)行研究，并在研究過程中主動(dòng)地獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問題的學(xué)習(xí)活動(dòng)”。從我國各地開展研究性學(xué)習(xí)的情況來看，有含有課程意義的必修課“研究性學(xué)習(xí)”，有寫進(jìn)課本的“研究性學(xué)習(xí)”課題及課堂教學(xué)中的“研究性學(xué)習(xí)”三種形式。其中以課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的方式是目前開展研究性學(xué)習(xí)的主要形式。

如何在課堂教學(xué)中應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)開展好研究性學(xué)習(xí)呢？對(duì)此我們做一些有益的探索。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中蘊(yùn)藏著豐富的研究性學(xué)習(xí)的素材

中學(xué)化學(xué)教材(初中全一冊(cè)、高中必修本、選修本)中共有189個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，46個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，可見實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的重要性。首先化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有不少可以讓學(xué)生親身體驗(yàn)化學(xué)知識(shí)、原理的形成和發(fā)展過程的題材。其次，實(shí)驗(yàn)的影響因素往往比較復(fù)雜，因此常有現(xiàn)象不明顯甚至異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)失敗、重現(xiàn)性差的現(xiàn)象也不少見。這里有很多問題可探討可研究，說明化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有開展研究性學(xué)習(xí)的豐富素材。

二、中學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的常見模式及特點(diǎn)

中學(xué)實(shí)驗(yàn)一般分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)計(jì)是按“問題—原理—結(jié)論—實(shí)驗(yàn)證明”的程序進(jìn)行教學(xué)。這種形式簡明、清晰，它有利于學(xué)生對(duì)相關(guān)結(jié)論的認(rèn)可、理解和記憶，也有利于教師對(duì)整個(gè)教學(xué)過程的控制，其教學(xué)步驟的設(shè)計(jì)和實(shí)施可以得到完整的實(shí)現(xiàn)。但其缺點(diǎn)顯而易見：一是學(xué)生按指定實(shí)驗(yàn)步驟要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而教師讓學(xué)生思考的問題又與實(shí)驗(yàn)過程無關(guān)，其結(jié)果只能是機(jī)械記憶、機(jī)械操作，在很大程度上抑制了學(xué)生的興趣，造成學(xué)生因已掌握新知識(shí)而在實(shí)驗(yàn)中缺乏新奇感的負(fù)效應(yīng)，根本談不上能力的培養(yǎng)。二是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中被動(dòng)性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)步驟是設(shè)計(jì)好的，時(shí)間是給定的，一切按老師及教材指令來做，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)沒有時(shí)間和機(jī)會(huì)去思考、詢問和嘗試，時(shí)間長了，學(xué)生將養(yǎng)成不良習(xí)慣，不利于學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、求是求真的品格和科學(xué)精神的養(yǎng)成。探究性實(shí)驗(yàn)是按“實(shí)驗(yàn)—問題—討論”或“問題—討論—實(shí)驗(yàn)—結(jié)論”的程序進(jìn)行教學(xué)的。與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相比，探究性實(shí)驗(yàn)更能促進(jìn)學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，對(duì)發(fā)展學(xué)生各方面的能力具有更重要的意義。結(jié)合兩種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降奶卣?，在教學(xué)實(shí)踐中我們將研究性學(xué)習(xí)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了以下幾方面的大膽嘗試。

三、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中組織學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)的方法與策略

1.轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)演示形式

新課標(biāo)不再硬性劃分演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，而是給教師創(chuàng)造性和學(xué)生的主動(dòng)性提供空間。教師可依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)裝置化繁為簡，變?yōu)閷W(xué)生演示，教師邊講學(xué)生邊做實(shí)驗(yàn)等多種形式，活躍課堂氣氛，激勵(lì)學(xué)生勤于動(dòng)手的積極性。例如：在必修1的第一章第一節(jié)《化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法》中，教材并沒有硬性區(qū)分演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，為了更好的提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，提倡教師多采用邊講邊實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式。這樣有利于學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)觀察、思維、獨(dú)立操作等能力，容易獲得成功感。建議實(shí)驗(yàn)1“粗鹽的提純”、實(shí)驗(yàn)2“硫酸根離子的檢驗(yàn)”作為邊講邊進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)3“實(shí)驗(yàn)室制取蒸餾水”作為演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)4“萃取和分液”即需在老師的指導(dǎo)或示范下學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)。

2.改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)

教材內(nèi)容一直是被學(xué)生奉為經(jīng)典，不可篡改。因種種原因，教材上有些實(shí)驗(yàn)往往存在不足。這時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生開動(dòng)腦筋，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)合理的改進(jìn)，使之更完善。在安全性、污染防治、節(jié)約原料、操作簡便、現(xiàn)象明顯等方面綜合考慮。例如：銅與稀硝酸反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)，存在反應(yīng)器試管中的空氣無法除去，生成的NO馬上和試管中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的NO2，使學(xué)生無法很清楚地觀察到無色的NO的問題，另外，NO還可能造成環(huán)境污染。針對(duì)這一情況，我把教材中的實(shí)驗(yàn)裝置展示給學(xué)生，請(qǐng)學(xué)生分析此裝置的不足，并讓學(xué)生設(shè)計(jì)改進(jìn)的方案，學(xué)生通過觀察、分析、思考、交流等過程，設(shè)計(jì)出了很多方案。我先讓學(xué)生小組研討，相互評(píng)判，再讓學(xué)生把他們小組選出的比較理想的方案在全班學(xué)生面前展示，師生共同分享創(chuàng)新的成果，最后師生綜合考慮共同選出了一套比較理想的設(shè)計(jì)方案。該過程中，通過一系列的活動(dòng)，學(xué)生真切的感受和體驗(yàn)到了科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和科學(xué)精神。

3.根據(jù)教學(xué)實(shí)際調(diào)整知識(shí)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的先后順序

改變以往先講結(jié)論，后上實(shí)驗(yàn)課的順序，對(duì)于某些實(shí)驗(yàn)，可以在實(shí)驗(yàn)室先完成新課的學(xué)習(xí)，再進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。如：在學(xué)習(xí)《堿金屬鈉》這節(jié)課時(shí)，提前布置任務(wù)，研究金屬鈉的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)。首先讓學(xué)生討論一般情況下可以從哪些方面研究一種未知物質(zhì)(鈉)，其次引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)研究金屬鈉物理性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案(包括顏色、狀態(tài)、硬度、密度、熔沸點(diǎn)等)，再對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行分析、篩選，最后形成一種較完善的實(shí)驗(yàn)方案。

總而言之，教育方式及學(xué)生自身等因素導(dǎo)致醫(yī)學(xué)生科研能力培養(yǎng)現(xiàn)狀不容樂觀，具體表現(xiàn)在以下幾方面：（1）科研意識(shí)缺乏；（2）科研精神不足；（3）信息獲取及利用能力匱乏；（4）科研選題能力差；（5）科研方法掌握不夠；（6）論文撰寫能力薄弱[2]。

4.變固定步驟實(shí)驗(yàn)為開放式實(shí)驗(yàn)

在進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了按課本計(jì)劃內(nèi)容準(zhǔn)備好“必備”的藥品和儀器供學(xué)生實(shí)驗(yàn)外，還給學(xué)生準(zhǔn)備一些“額外”的藥品和儀器，供學(xué)生們“自主”實(shí)驗(yàn)。這些藥品、儀器大多與本實(shí)驗(yàn)相關(guān)，但可以進(jìn)行“延伸”和“拓展”。在實(shí)驗(yàn)前，講明實(shí)驗(yàn)?zāi)康模桓嬖V具體的操作方法和步驟，讓學(xué)生獨(dú)立探索，通過不斷地動(dòng)手實(shí)踐來探究實(shí)驗(yàn)過程。如：在高一教材學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)《堿金屬及其化合物的性質(zhì)》中關(guān)于鈉的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，在講臺(tái)上準(zhǔn)備了硫酸銅溶液，提示學(xué)生有先完成實(shí)驗(yàn)的，可以再做鈉與硫酸銅的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生能觀測到與想象中不同的現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)1：將金屬鈉投入到盛有硫酸銅溶液的燒杯中

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鈉在液面上快速地轉(zhuǎn)動(dòng)，反應(yīng)激烈，同時(shí)產(chǎn)生藍(lán)色的(夾有少量黑色)沉淀。

實(shí)驗(yàn)2：將硫酸銅溶液滴入盛有金屬鈉的試管中

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：反應(yīng)劇烈，溶液噴濺，試管壁有紅色的固體析出。

然后組織學(xué)生討論實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行資料查閱，并在班級(jí)進(jìn)行了講解，使學(xué)生進(jìn)一步感到仔細(xì)觀察、深入探究，可以學(xué)習(xí)到很多化學(xué)知識(shí)。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能用于實(shí)驗(yàn)探究的問題可能來自自然現(xiàn)象、社會(huì)生活和生產(chǎn)實(shí)踐，也可能來自學(xué)習(xí)的過程中，還有可能來自教師精心設(shè)計(jì)的問題情境，無論是什么情況，始終要讓學(xué)生產(chǎn)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的渴求和欲望。對(duì)于教材中某些驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)如果改為探究性的實(shí)驗(yàn)，可將學(xué)生帶入科學(xué)探究的情境中，從而不斷增強(qiáng)他們發(fā)現(xiàn)問題和解決問題意識(shí)和能力。例如，對(duì)于必修1中的“Fe(OH)2的制備和性質(zhì)”探究實(shí)驗(yàn)，教師先講清楚Fe(OH)2的顏色、狀態(tài)及溶解性，然后演示新制的FeSO4與NaOH溶液反應(yīng)，結(jié)果學(xué)生未能觀察到白色絮狀沉淀，而看到的卻是灰綠色沉淀。這一現(xiàn)象會(huì)立即引起學(xué)生的注意，教師要及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生提出問題：①為什么要用新制的FeSO4溶液？②為何將滴管插入試管里溶液的底部，慢慢擠出NaOH溶液？③久置的NaOH溶液中溶解了什么物質(zhì)？當(dāng)學(xué)生通過分析認(rèn)識(shí)到FeSO4、Fe(OH)2易被空氣中的氧氣所氧化時(shí)，換一瓶已煮沸過的NaOH溶液，以除去溶解的氧氣，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，先得到了白色沉淀，但過一會(huì)兒就轉(zhuǎn)變成灰綠色，然后逐漸變?yōu)榧t褐色，這一現(xiàn)象又引起了學(xué)生的疑問。教師進(jìn)一步引導(dǎo)討論：采取什么方法能使生成的Fe(OH)2氧化速率減慢？經(jīng)過一系列的思考、討論、比較，最后選用在新制FeSO4液面上，滴加幾滴苯作保護(hù)層，將滴管伸入試管底部;滴加煮沸過的NaOH溶液終于得到了白色Fe(OH)2沉淀，并保持了較長的時(shí)間。通過類似的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，最終會(huì)使學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題變成一種習(xí)慣，成為一種需要。

6.開發(fā)差異性實(shí)驗(yàn)

教師可以利用差異性實(shí)驗(yàn)的證偽功能來引發(fā)學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)，如：含有酚酞的氫氧化鈉的溶液中，滴加新制氯水，邊滴邊振蕩，直到紅色褪去，在未學(xué)習(xí)HClO具有強(qiáng)氧化性之前，大部分學(xué)生認(rèn)為紅色消失的原因是氯氣與水反應(yīng)生成的HCl和HClO中和了NaOH所致。如向上述剛好褪色的溶液中再滴加一些NaOH溶液，若紅色重現(xiàn)，則是因?yàn)镠Cl和HClO的酸性所致。然而實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是紅色不再重現(xiàn)，差異性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證偽了學(xué)生先前想法(正確的解釋是HClO具有強(qiáng)氧化性使紅色酚酞變成了無色物質(zhì))，向?qū)W生的思考提出了挑戰(zhàn)。同時(shí)這樣的研究也較為真實(shí)地模擬了科學(xué)探究的歷程，讓學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)研究的方法，能有效的激發(fā)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的興趣，發(fā)展他們的科學(xué)探究能力。

7.優(yōu)選反應(yīng)條件改進(jìn)常規(guī)實(shí)驗(yàn)

教師要適當(dāng)關(guān)注教學(xué)中常規(guī)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，選取一些反應(yīng)條件較復(fù)雜或成功率不高的實(shí)驗(yàn)，針對(duì)影響該實(shí)驗(yàn)的諸多因素展開研究，優(yōu)選其反應(yīng)條件，并將實(shí)驗(yàn)研究的成果應(yīng)用到實(shí)際教學(xué)中，將實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效的結(jié)合起來。如：過氧化氫制氧氣最佳催化劑的探究。首先讓學(xué)生一起準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)涉及的各種催化劑：①活性炭;二氧化錳;土豆顆粒;②金屬氧化物Cr2O3、Fe2O3、CuO;再指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行定性研究和定量研究：取等質(zhì)量的上述催化劑置于試管中，分別加入等量的1%H2O2溶液，觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，定性記錄反應(yīng)速度以及反應(yīng)時(shí)間。取各種催化劑0.4g和10% H2O2溶液4mL于試管中，按一定裝置進(jìn)行試驗(yàn)，記錄反應(yīng)的時(shí)間t和相應(yīng)的量氣管讀數(shù)V，求出氣體產(chǎn)生的速度(V2-V1/t)，記錄結(jié)果。最后師生共同得出結(jié)論，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，以活性炭作催化劑，H2O2分解的速度最適中，產(chǎn)生的氣體最均勻，反應(yīng)的時(shí)間也較長。

四、改革原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式

研究性學(xué)習(xí)特有的屬性決定了它的教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)決定于學(xué)生的認(rèn)知過程。所以對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)應(yīng)該做到全程評(píng)價(jià)，也就是對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)不僅要重視對(duì)科學(xué)知識(shí)獲取，更要重視學(xué)生在知識(shí)獲取過程中的興趣、探究欲、問題的提出與思考、問題的解決與表達(dá)、知識(shí)的積累與應(yīng)用等諸方面因素。如在一次某校實(shí)驗(yàn)檢查中，抽到了幾位被教師認(rèn)為的“差生”，但實(shí)驗(yàn)檢測的結(jié)果令大家感到意外，這幾位“差生”所測得的成績比班干部還高，從這里我們不難發(fā)現(xiàn)，所謂的“差生”其實(shí)并不差，就看我們用怎樣的標(biāo)準(zhǔn)去衡量。結(jié)合研究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，我們可以把對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)過程設(shè)計(jì)為：自我體驗(yàn)報(bào)告→小組集體評(píng)議→教師出具意見書→三方對(duì)話→結(jié)論。真正的做到了這一點(diǎn)，能更好地調(diào)動(dòng)和保護(hù)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有利于鼓勵(lì)他們更好地投入研究性學(xué)習(xí)。

［1]曾建波.在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)施探究性學(xué)習(xí)的研究［D].湖南：湖南師范大學(xué)，2007

［2]靳玉樂.探究教學(xué)論［M].重慶：西南師范大學(xué)出版社，2001.7

［3]胡久華，王磊，胡曉紅.探究式教學(xué)模式的課堂教學(xué)策略的初步研究［J].化學(xué)教育，2002，（11）

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