新課程背景下探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐研究

楊伏勇

摘 要： 隨著新課程改革的不斷推進(jìn)，探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性、引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的一般過程和提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，因而在化學(xué)教學(xué)中的地位日益突出。本文以魯科版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)2第2章第3節(jié)《化學(xué)反應(yīng)的利用》的第2課時(shí)“化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量”的教學(xué)為例，探索如何有效運(yùn)用探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式開展課堂教學(xué)。

關(guān)鍵詞： 探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué) 有效應(yīng)用 原電池 工作原理

高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)[1]在課程的基本理念中提出“通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”。探究式教學(xué)是新課程理念倡導(dǎo)的一種先進(jìn)的教學(xué)模式。而化學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于其獨(dú)特的優(yōu)越性在化學(xué)教學(xué)中具有舉足輕重的地位。在探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行相關(guān)猜想或假設(shè)，進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案開展探究，最后解決問題。這種模式下的教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)結(jié)果和學(xué)習(xí)過程的并重，學(xué)生在獲得知識(shí)與技能的同時(shí)，也體驗(yàn)和了解了科學(xué)探究的過程和方法，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)和科學(xué)價(jià)值觀的樹立。在新課程背景下，如何因地制宜，有效地開展探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增強(qiáng)教學(xué)效果，是一線教師需要研究的一個(gè)課題。本文以“化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量”一節(jié)的教學(xué)實(shí)踐為例，探索探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)實(shí)踐中的有效應(yīng)用。

一、教材分析和教學(xué)要求

本節(jié)教材內(nèi)容承接本章第1節(jié)中的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)中能量釋放的問題，同學(xué)們已經(jīng)知道，化學(xué)反應(yīng)可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量以其他能量的形式釋放出來，但他們不知道應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。通過本節(jié)教學(xué)，重點(diǎn)解決“化學(xué)能是如何轉(zhuǎn)化成電能”這一問題，同時(shí)讓學(xué)生了解化學(xué)能在人類生產(chǎn)生活實(shí)際中的重要利用價(jià)值。

高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)[1]對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求是：舉例說明化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用，用生活中的材料制作簡易電池。《福建省普通高中新課程教學(xué)要求·化學(xué)》[2]提出本課題的教學(xué)目標(biāo)是：通過制作簡易原電池實(shí)驗(yàn)，以銅鋅原電池為例簡單分析原電池的工作原理。

二、教學(xué)環(huán)節(jié)及評(píng)析

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)基于探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一般模式，以“發(fā)現(xiàn)問題—提出假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，開展探究—分析討論，得出結(jié)論—遷移應(yīng)用，能力提升”為主線，構(gòu)建以學(xué)生探究活動(dòng)為主、教師引導(dǎo)點(diǎn)撥為輔的教學(xué)模式。

1.發(fā)現(xiàn)問題。

教學(xué)設(shè)計(jì)思路：

【創(chuàng)設(shè)問題情境】利用電腦投影報(bào)紙上的一篇新聞《大霧鎖海，港口航線亂了節(jié)奏》，引出海面上的導(dǎo)航燈。圖片展示我國首創(chuàng)的一種廣泛應(yīng)用于航海標(biāo)志燈中的裝置。使用方法：在沒有外來電源的情況下，只要把該裝置放入海水中數(shù)分鐘，所連接的燈泡就會(huì)發(fā)出長效、耀眼的白光。結(jié)構(gòu)分析：該裝置主要由兩種材料鐵鉑合金網(wǎng)（接觸空氣）和金屬鋁組成。

【提出問題】該裝置是如何實(shí)現(xiàn)燈泡發(fā)光的呢？

評(píng)析：問題情境的創(chuàng)設(shè)是實(shí)施探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的首要步驟?！皩W(xué)起于思，思源于疑”，通過問題情境，可以激發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，在問題的驅(qū)動(dòng)下學(xué)生會(huì)有較高的積極性開展探究活動(dòng)。教師在實(shí)際教學(xué)中，要充分考慮教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和學(xué)生已有的認(rèn)知水平，選取適當(dāng)?shù)乃夭模ㄈ缟a(chǎn)生活實(shí)際、科學(xué)史實(shí)、科學(xué)前沿等）為背景創(chuàng)設(shè)情境。通過預(yù)設(shè)的問題，引導(dǎo)學(xué)生圍繞目標(biāo)主題展開下一步探究，進(jìn)而解決問題。在本節(jié)教學(xué)中，筆者利用發(fā)生在學(xué)生身邊的新聞作為素材創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生探究欲望。

2.提出假設(shè)。

教學(xué)設(shè)計(jì)思路：

【問題探討】在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生圍繞上述問題分小組進(jìn)行討論。最后，師生共同梳理出可能的原因：燈泡發(fā)光說明有電能產(chǎn)生，由能量守恒定律可知電能在這里只可能是化學(xué)能轉(zhuǎn)化而來的。鉑合金網(wǎng)、金屬鋁兩種金屬材料接觸到海水時(shí)，它們之間可能有一定的化學(xué)作用，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。

評(píng)析：問題的提出，必然引起學(xué)生的好奇和揣測，促使學(xué)生積極思考，進(jìn)而提出可能的假設(shè)。在此過程之中，由于學(xué)生的知識(shí)積累和生活經(jīng)驗(yàn)不足，教師要從大方向上進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，使學(xué)生提出的假設(shè)在預(yù)設(shè)的探究范圍之內(nèi)。在本節(jié)教學(xué)中，在教師適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)下，通過小組討論，對(duì)上述裝置產(chǎn)生電能的原因進(jìn)行合理預(yù)測，為下一步實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，開展探究。

教學(xué)設(shè)計(jì)思路：

評(píng)析：實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是探究性教學(xué)的核心部分，因?yàn)榉桨冈O(shè)計(jì)的好壞直接影響探究過程和結(jié)果的好壞。學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)該具有一定的自主性，只有這樣，才能更好地發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。學(xué)生通過各種可能的方案設(shè)計(jì)，進(jìn)一步開展探究活動(dòng)，從中尋找最佳答案，更深刻地體驗(yàn)科學(xué)探究的過程。當(dāng)然，由于學(xué)生自身的認(rèn)知特點(diǎn)，教師必須對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束，即應(yīng)該是“具有最適度的不確定性”，既給予學(xué)生一定的探究空間，又不能讓學(xué)生的探究脫離實(shí)際，失去可行性。筆者在此處，通過給予的器材和藥品對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)加以限制，同時(shí)留有較大的探究空間，引導(dǎo)學(xué)生在此框架之下設(shè)計(jì)出四種不同的方案，進(jìn)而開展實(shí)驗(yàn)探究。

4.分析討論，得出結(jié)論。

教學(xué)設(shè)計(jì)思路：

【小組討論】在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)各組實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象進(jìn)行小組討論，在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行總結(jié)。

【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】方案一、二、四電流計(jì)的指針沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明沒有電流產(chǎn)生。方案三中，電流計(jì)的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明產(chǎn)生了電流；同時(shí)，可以看到銅片上產(chǎn)生大量氣泡，說明銅片上有反應(yīng)發(fā)生，產(chǎn)生了氣體，該氣體應(yīng)該是氫氣；鋅片上也有少量氣泡，產(chǎn)生的氣體應(yīng)該也是氫氣。

【提出問題】

（1）方案三中的兩個(gè)金屬材料和方案一、二有什么不同？方案三和方案四的不同之處又在哪里？

（2）銅片上有氫氣產(chǎn)生，說明發(fā)生了怎樣的反應(yīng)？

（3）電子的定向移動(dòng)形成電流，導(dǎo)線上傳遞的電子來自于哪里？鋅片上發(fā)生了怎樣的反應(yīng)？

（4）外電路導(dǎo)線通過傳遞電子而導(dǎo)電，燒杯中的溶液呢？

【小組討論】根據(jù)老師設(shè)置的問題進(jìn)行小組討論，教師選取小組進(jìn)行匯報(bào)，在教師的引導(dǎo)下得出相關(guān)問題的答案。

【解決問題】相較于方案一、二，方案三中兩種金屬材料的金屬活動(dòng)性不同，燒杯中的溶液對(duì)比方案四是一種電解質(zhì)溶液，具有導(dǎo)電性；銅片上氫氣的生成，應(yīng)該是溶液中的氫離子在銅片表面得電子被還原成氫氣；導(dǎo)線中傳遞的電子應(yīng)該來自于鋅片，鋅失電子被氧化成鋅離子，失去的電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到銅片上。溶液中的離子通過定向移動(dòng)而導(dǎo)電，陽離子移向銅片，陰離子移向鋅片。

評(píng)析：透過現(xiàn)象看本質(zhì)，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及由現(xiàn)象衍生出的相關(guān)問題進(jìn)行小組討論、爭辯，在一系列的思維活動(dòng)之中自主構(gòu)建主體知識(shí)。在此過程中還充分培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)和合作解決問題的能力。為了引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行全面剖析，進(jìn)而達(dá)到我們設(shè)置探究實(shí)驗(yàn)的目的，教師有必要圍繞實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象設(shè)置相關(guān)問題，引領(lǐng)學(xué)生挖掘蘊(yùn)含在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的學(xué)科本體知識(shí)，從而更好地達(dá)到探究目的。在本節(jié)教學(xué)中，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及由此衍生出的4個(gè)問題的探討，學(xué)生在問題的引導(dǎo)下，在解決問題的過程中逐步構(gòu)建起原電池的基本模型：活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極通過導(dǎo)線連接，插入電解質(zhì)溶液，對(duì)各電極發(fā)生的反應(yīng)有了初步的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的原電池工作原理的分析和自主設(shè)計(jì)簡單原電池奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)然在探究過程中，學(xué)生觀察到鋅片上也有氣體產(chǎn)生（原電池理想模型中鋅片不應(yīng)該有氣體產(chǎn)生），教師及時(shí)肯定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的科學(xué)態(tài)度。對(duì)于其現(xiàn)象的分析待原電池工作原理學(xué)習(xí)之后，作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)生成性問題再拋給學(xué)生討論解決，這樣能夠更好地加深學(xué)生對(duì)原電池工作原理的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的過程有了更為深刻的了解。

5.遷移應(yīng)用，能力提升。

教學(xué)設(shè)計(jì)思路：

【教師活動(dòng)】結(jié)合上述探究實(shí)驗(yàn)的分析，引入原電池的定義。

【動(dòng)畫模擬】學(xué)生通過觀察銅鋅原電池微觀模擬動(dòng)畫，結(jié)合上面的實(shí)驗(yàn)探究，分析該銅鋅原電池的工作原理。

【問題解決一】同學(xué)們，通過上面知識(shí)的學(xué)習(xí)，你們知道海水電池中燈泡是如何發(fā)光的嗎？

【師生活動(dòng)】小組合作討論并回答，教師點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。

【問題解決二】在上述探究實(shí)驗(yàn)中，鋅片上產(chǎn)生氫氣的可能原因是什么？

【師生活動(dòng)】小組合作討論并回答，教師點(diǎn)評(píng)和總結(jié)。

【研究性學(xué)習(xí)課題】利用家中現(xiàn)有的物品，試著做一個(gè)原電池裝置。設(shè)計(jì)完成后，請你用數(shù)碼相機(jī)拍下裝置照片，帶回學(xué)校和其他同學(xué)分享實(shí)驗(yàn)成果，交流制作心得。

評(píng)析：通過探究性實(shí)驗(yàn)的開展，學(xué)生構(gòu)建了原電池的基本模型。在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合原電池微觀動(dòng)畫模擬突破了本節(jié)課的難點(diǎn)：原電池的工作原理的分析。學(xué)以致用，解決了課前提出的問題，首尾呼應(yīng)，既鞏固了所學(xué)知識(shí)，又鍛煉了學(xué)生解決問題的能力。研究性學(xué)習(xí)，作為一種學(xué)習(xí)方式，和課內(nèi)學(xué)習(xí)相比，它不受課堂時(shí)間和空間的限制，學(xué)生有更多的自主性和選擇性。在本節(jié)教學(xué)中，研究性學(xué)習(xí)課題的布置，讓學(xué)生回歸生活，利用課下時(shí)間進(jìn)一步開展原電池的探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，既及時(shí)鞏固了課堂所學(xué)知識(shí)，又進(jìn)一步鍛煉了學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用、動(dòng)手、創(chuàng)新等能力。

三、教學(xué)小結(jié)

在本節(jié)課的教學(xué)中，筆者首先以學(xué)生身邊發(fā)生的新聞作為背景創(chuàng)設(shè)問題情境，以引入本節(jié)課的探究主題。緊接著在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生分組開展實(shí)驗(yàn)探究，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生逐步突破本節(jié)的教學(xué)重難點(diǎn)，從而完成本節(jié)課的知識(shí)建構(gòu)。作為一節(jié)市級(jí)公開課，從實(shí)際教學(xué)效果來看，在整節(jié)課中，學(xué)生有較高的學(xué)習(xí)積極性和探究欲望，課堂氛圍活躍，整個(gè)教學(xué)過程能充分體現(xiàn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的新課程理念。

作為一種教學(xué)模式，探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)在課堂教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用，教師必須把握住幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。首先就是探究的問題要緊緊圍繞本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，并且要充分考慮學(xué)生的已有認(rèn)知水平而設(shè)置，具有針對(duì)性。其次，就是實(shí)驗(yàn)中要充分體現(xiàn)學(xué)生探究的自主性和過程性，讓學(xué)生切身體會(huì)科學(xué)探究的一般過程。再次，教師作為引導(dǎo)者，在探究過程中要適當(dāng)給予學(xué)生一定的指導(dǎo)和鼓勵(lì)，幫助他們順利完成實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)他們在此過程之中掌握知識(shí)、技能和方法。學(xué)無止境，教也同樣沒有止境。如何把探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)更好地開展下去，更好地服務(wù)日常教學(xué)，還有待老師們不斷探索和總結(jié)。

參考文獻(xiàn)：

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