高中化學(xué)課堂科學(xué)探究的設(shè)計(jì)與實(shí)施策略

徐瑞洋

（大連教育學(xué)院 高中教師教育中心，遼寧 大連 116021）

高中化學(xué)課堂科學(xué)探究的設(shè)計(jì)與實(shí)施策略

徐瑞洋＊

（大連教育學(xué)院 高中教師教育中心，遼寧 大連 116021）

科學(xué)探究是高中新課程的重要內(nèi)容，是化學(xué)新課程改革的亮點(diǎn)。本文通過典型案例分析高中化學(xué)課堂進(jìn)行科學(xué)探究的設(shè)計(jì)過程和基本策略。

高中；化學(xué)課堂；科學(xué)探究；策略

科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式，也是高中化學(xué)課程的重要內(nèi)容。探究學(xué)習(xí)活動(dòng)體現(xiàn)了新教材的主要特點(diǎn)。高中化學(xué)新教材的各個(gè)模塊均設(shè)計(jì)了大量的探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)探究、閱讀探究等形式。探究學(xué)習(xí)是學(xué)生從各種學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)生活的問題或任務(wù)出發(fā)，通過形式多樣的探究性活動(dòng)獲得知識(shí)和技能、培養(yǎng)探究能力、掌握科學(xué)方法、獲得情感體驗(yàn)的學(xué)習(xí)方式。新課程要求教師充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與探究學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)、觀察、調(diào)查、資料收集、閱讀、討論、辯論等多種形式，在提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流等活動(dòng)中，增進(jìn)對科學(xué)探究的理解，發(fā)展科學(xué)探究能力。［1］

一、科學(xué)探究的過程設(shè)計(jì)

以人民教育出版社出版的化學(xué)必修1第三章第一節(jié)《金屬的化學(xué)性質(zhì)》的教學(xué)過程設(shè)計(jì)為例來闡述科學(xué)探究的基本過程和方法。

1．探究設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)

探究設(shè)計(jì)由研究物質(zhì)性質(zhì)的程序和師生活動(dòng)以及方法的運(yùn)用構(gòu)成。探究設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)見圖1。

圖1 探究設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)

2．探究設(shè)計(jì)的基本過程

（1）引出課題

人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)110多種元素，其中約4／5是金屬元素，由此足以看出金屬元素在元素世界的重要地位。金屬作為一種材料出現(xiàn)對推動(dòng)人類社會(huì)文明的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。青銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代給人類歷史留下光輝的篇章，鋁合金、鋼鐵的大規(guī)模應(yīng)用則成為工業(yè)化時(shí)代的基礎(chǔ)，金屬在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用，我們研究金屬及其化合物的性質(zhì)是必要的。由此引出本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容——鈉的性質(zhì)。通過PPT展示相應(yīng)畫面，讓學(xué)生感受金屬的地位與作用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）問題設(shè)計(jì)

展示金屬鈉樣品。問題a：應(yīng)從哪些方面研究金屬的性質(zhì)？問題b：金屬鈉活潑性怎樣？推測的依據(jù)是什么？問題c：金屬鈉可能與哪些物質(zhì)反應(yīng)？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)鈉在金屬活動(dòng)順序表中的位置及其原子結(jié)構(gòu)，從物理性質(zhì)（顏色、狀態(tài)、密度、硬度、熔沸點(diǎn)等）和化學(xué)性質(zhì)兩方面分析。教會(huì)學(xué)生運(yùn)用分類方法，根據(jù)物質(zhì)類別預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)。

（3）實(shí)驗(yàn)探究

探究1：①鈉在空氣中的變化，觀察切開金屬鈉的斷面和變化。②在坩堝中加熱金屬鈉，觀察出現(xiàn)的現(xiàn)象。

學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，交流實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師強(qiáng)調(diào)觀察應(yīng)注意的細(xì)節(jié)，如加熱鈉：鈉先熔成小球，過一會(huì)兒燃燒并產(chǎn)生黃色火焰，最后得到淡黃色固體。讓學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)條件控制是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵。

探究2：鈉與硫酸銅溶液的反應(yīng)。將大米粒大小的鈉投入盛有稀硫酸銅溶液的大燒杯中（蓋上表面皿），觀察出現(xiàn)的現(xiàn)象。學(xué)生進(jìn)行鈉與水（滴2滴酚酞）反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（浮、熔、游、響、紅），分析鈉游動(dòng)的原因。若細(xì)心觀察，能觀察到鈉經(jīng)過水面有一排小氣泡。教師強(qiáng)調(diào)觀察時(shí)要注意的目的性，關(guān)注細(xì)節(jié)，并及時(shí)記錄。

（4）解釋假設(shè)

在問題探究的過程中，學(xué)生會(huì)提出多種假設(shè)和推測。如學(xué)生在討論鈉與水反應(yīng)產(chǎn)生的氣體時(shí)，有的學(xué)生認(rèn)為可能是氫氣或氧氣，理由是反應(yīng)物組成只有Na、H、O三種元素。有的學(xué)生認(rèn)為只可能是氫氣，若是氧氣，它會(huì)與鈉作用。教師可以引導(dǎo)學(xué)生從氧化還原反應(yīng)本質(zhì)出發(fā)進(jìn)行分析，因?yàn)橐阎a(chǎn)物之一是氫氧化鈉，鈉元素化合價(jià)升高，必有另一元素化合價(jià)降低，所以產(chǎn)生的只能是氫氣。讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)理論知識(shí)是科學(xué)分析、解釋、預(yù)測的基礎(chǔ)。

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步提出假設(shè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證學(xué)生的假設(shè)。學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案。通過點(diǎn)燃方法來驗(yàn)證氣體。教師演示，用扎有小孔的鋁箔包豆粒大小金屬鈉，放入注射器中排出空氣，吸入少量水，將針頭扎入膠塞收集氣體，然后直立，點(diǎn)燃。設(shè)計(jì)的意圖是，讓學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)是最有說服力的證據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生接受信息的能力。

（5）比較歸納

通過本節(jié)課的活動(dòng)探究，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行歸納：鈉活潑，易與氧氣反應(yīng)，不同條件產(chǎn)物不同的化學(xué)性質(zhì)?？勺鲞@樣的板書：4Na＋O2＝2Na2O（白色），2Na＋O2＝Na2O2（淡黃色）。讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用比較、概括等科學(xué)方法，掌握研究物質(zhì)性質(zhì)的基本程序和方法。

本節(jié)課設(shè)計(jì)的兩個(gè)探究活動(dòng)：一是鈉在空氣中的變化，二是鈉與硫酸銅溶液的反應(yīng)。從學(xué)生已有的知識(shí)背景入手，通過創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，進(jìn)行假設(shè)預(yù)測，再利用化學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行分析、解釋，并通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)，最終得出結(jié)論，體現(xiàn)科學(xué)探究的過程。見圖2。

圖2 探究過程

本課探究實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了“做中學(xué)”的教育思想。通過金屬鈉性質(zhì)的學(xué)習(xí)，教會(huì)學(xué)生運(yùn)用分類、觀察、實(shí)驗(yàn)、比較、歸納等科學(xué)方法研究物質(zhì)的性質(zhì)，學(xué)會(huì)運(yùn)用化學(xué)理論知識(shí)（物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等）對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析、解釋，概括得出結(jié)論，最后應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，體現(xiàn)新課程倡導(dǎo)的發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的學(xué)科理念，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)去觀察和分析生活、生產(chǎn)、社會(huì)中各類有關(guān)化學(xué)問題的能力。

新課程突出科學(xué)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)，就是讓學(xué)生盡可能通過科學(xué)探究來學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)。新教材在內(nèi)容的呈現(xiàn)上，不是把現(xiàn)成的結(jié)論直接告訴學(xué)生，而是從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，創(chuàng)設(shè)具有啟發(fā)性、思考性和趣味性的學(xué)習(xí)情景，引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)、提出問題，做出假設(shè)和猜想，設(shè)計(jì)方案，并通過觀察、實(shí)驗(yàn)、閱讀、思考、討論等活動(dòng)，獲得對知識(shí)的理解。教師要為學(xué)生提供充分表達(dá)、質(zhì)疑、探究、討論問題的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過個(gè)人、小組、集體等多種解難、釋疑的活動(dòng)來獲取新的知識(shí)，并用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問題。

二、科學(xué)探究的基本策略

在化學(xué)課堂上進(jìn)行科學(xué)探究，就是教師引導(dǎo)學(xué)生沿著科學(xué)家的足跡去認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)的概念和規(guī)律，從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際出發(fā)，注重知識(shí)的發(fā)生和發(fā)展過程，掌握化學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的改變，感受化學(xué)科學(xué)的應(yīng)用價(jià)值，形成可持續(xù)發(fā)展的觀念。要使探究活動(dòng)取得效成，應(yīng)掌握以下策略。

1．設(shè)計(jì)具有一定思維含量的問題

問題是科學(xué)探究的第一要素。整個(gè)探究過程都應(yīng)始終圍繞要解決的問題。以問題為中心，圍繞著科學(xué)的并能激發(fā)學(xué)生思維的問題進(jìn)行探究是科學(xué)探究的關(guān)鍵?？茖W(xué)探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)要緊密聯(lián)系學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)和社會(huì)生活實(shí)際，努力創(chuàng)設(shè)真實(shí)的具有一定思維含量的問題情景，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與探究的積極性和主動(dòng)性。任何脫離學(xué)生內(nèi)在需求的所謂探究都是被動(dòng)、機(jī)械的，都不是真正意義上的科學(xué)探究。

2．按一定程序和方法實(shí)施探究

課堂上實(shí)施科學(xué)探究需要遵循一定的程序，這些程序表明了科學(xué)探究要做什么，先做什么，后做什么。盡管科學(xué)探究的內(nèi)容各異，方式途徑也各不相同，但一般都經(jīng)過提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流等八個(gè)環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)為我們設(shè)計(jì)和實(shí)施探究活動(dòng)提供了基本的依據(jù)?？茖W(xué)探究還需要采用一系列科學(xué)方法?？茖W(xué)方法是科學(xué)探究的基礎(chǔ)，任何探究活動(dòng)都依賴于科學(xué)方法的運(yùn)用和指導(dǎo)。

3．調(diào)動(dòng)多種感官完成探究

要讓學(xué)生主動(dòng)參與到課堂的探究活動(dòng)中來，教師應(yīng)把學(xué)生的多種感官調(diào)動(dòng)起來，讓學(xué)生做到“眼動(dòng)、口動(dòng)、手動(dòng)、心動(dòng)、腦動(dòng)”。

“眼動(dòng)”就是學(xué)生通過眼睛去看，仔細(xì)去觀察，如教師規(guī)范的實(shí)驗(yàn)演示和優(yōu)雅的肢體語言、賞心悅目的板書、精美的多媒體畫面、直觀生動(dòng)的模型等。學(xué)生看得細(xì)、看得準(zhǔn)，就能得出正確的結(jié)論。

“口動(dòng)”就是讓學(xué)生學(xué)會(huì)交流和表達(dá)。在回答問題和參與討論的過程中，提高自己的語言表達(dá)能力。

“手動(dòng)”就是讓學(xué)生有感受和體驗(yàn)的過程。教師通過指導(dǎo)學(xué)生記筆記、進(jìn)行鞏固練習(xí)、分組實(shí)驗(yàn)、學(xué)生的實(shí)驗(yàn)演示和板書等形式，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

教師通過精彩的科學(xué)探究教學(xué)過程的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生“心動(dòng)”，對探究活動(dòng)更感興趣，積極主動(dòng)參與到教學(xué)活動(dòng)中。

科學(xué)探究需要學(xué)生“腦動(dòng)”。探究有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。在面對問題情景時(shí)，學(xué)生需要聯(lián)系已有經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)和提出問題，并從已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中找出解決問題的線索，然后提出假設(shè)。在收集和整理證據(jù)的過程中，學(xué)生需要運(yùn)用邏輯思維和批判思維，做出合理的推理與解釋。所有這些活動(dòng)都是和深層次的腦力思維活動(dòng)分不開的，科學(xué)思維是科學(xué)探究的靈魂。

綜上所述，教師在實(shí)施探究教學(xué)中要充當(dāng)組織者、引導(dǎo)者、合作者、啟發(fā)者、激勵(lì)者的角色，要充分利用學(xué)生已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)及生活、生產(chǎn)中的具體問題精心設(shè)計(jì)問題，把先進(jìn)的信息技術(shù)手段引入學(xué)生的探究活動(dòng)中?？茖W(xué)探究能力的形成和發(fā)展是持續(xù)漸進(jìn)的過程，學(xué)生在義務(wù)教育階段已初步形成科學(xué)探究的能力，教師要在這一基礎(chǔ)上結(jié)合高中化學(xué)必修模塊和選修模塊的內(nèi)容和特點(diǎn)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

［1］中華人民共和國教育部．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京：人民教育出版社，2007：34．

On Strategies of Implementing Scientific Exploration in High School Chemistry Class

XU Rui－yang
（CenterofSeniorHighSchoolTeacherEducation，DalianEducationUniversity，Dalian116021，China）

Scientific exploration is an important part of high school new curriculum and is the highlight of chemistry new curriculum reform．This paper analyzes the design process and basic strategies of implementing scientific exploration in high school chemistry class through typical cases．

high school；chemistry class；scientific exploration；strategy

G633．8 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1008－388X（2011）03－0034－03

2011－07－19

徐瑞洋（1966－），男，遼寧大連人，中學(xué)高級(jí)教師。

閱力］