探究性化學(xué)教學(xué)的研究與實(shí)踐

■王胤琪

探究性化學(xué)教學(xué)的研究與實(shí)踐

■王胤琪

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.14.099

在化學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)既可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，又可以讓學(xué)生獲得新知識(shí)，驗(yàn)證和鞏固原有知識(shí)，更重要的是它還能讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，提高科學(xué)探究的能力。因此，教師在教學(xué)中適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，是新課改的核心和突破口，是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、學(xué)好化學(xué)十分有效的途徑。

探究式教學(xué)以其未知性與問題性、發(fā)現(xiàn)性與探索性、過程性與開放性、主動(dòng)性與互動(dòng)性而有利于學(xué)生掌握與應(yīng)用科學(xué)知識(shí)，建構(gòu)與發(fā)展科學(xué)概念，理解科學(xué)本質(zhì)與科學(xué)過程。實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的手段，教師在學(xué)生進(jìn)行探究過程當(dāng)中是否充分發(fā)揮指導(dǎo)作用，將會(huì)直接影響到探究活動(dòng)實(shí)施的效果。在探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)應(yīng)是適時(shí)的、有效的，讓學(xué)生深入思考、發(fā)揮思維能力、掌握實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)，在探究中獲得新知，并逐步養(yǎng)成化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究所必需的科學(xué)態(tài)度和方法。

1 以新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念為導(dǎo)向

1.1 重視實(shí)驗(yàn)的探究過程

根據(jù)實(shí)驗(yàn)在認(rèn)知過程中的作用，可將實(shí)驗(yàn)分為探索性和驗(yàn)證性兩類。探索性實(shí)驗(yàn)就是為探索研究對(duì)象的未知性質(zhì)、變化和組成，以及與其相關(guān)對(duì)象的關(guān)系等而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)就是對(duì)研究對(duì)象有了一定了解，并形成了一定認(rèn)識(shí)或者提出了某種假說，為了驗(yàn)證這種認(rèn)識(shí)或假說是否正確而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)在認(rèn)識(shí)過程的不同階段，都有各自的作用，均不可偏廢。但無論是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探索性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)施過程中都必須重視發(fā)揮學(xué)生的自主探究過程。

例如，關(guān)于分子運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，如果將盛氨水的小燒杯與盛濃鹽酸小燒杯靠攏放在一起，并用大燒杯將它們罩住。不久可以觀察到兩個(gè)小燒杯上方出現(xiàn)白煙。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以證明兩種不同物質(zhì)分子在運(yùn)動(dòng)到一起后發(fā)生了反應(yīng)。如果做完實(shí)驗(yàn)，教師就根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論，盡管是先觀察實(shí)驗(yàn)，后得結(jié)論，也不能說這就是探索性實(shí)驗(yàn)。因?yàn)閷W(xué)生并沒有根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行探索。應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，學(xué)生對(duì)為什么出現(xiàn)白煙的可能提出幾種猜想，并讓他們提出證明猜想的假設(shè)，然后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。究竟是氨氣分子運(yùn)動(dòng)到了鹽酸的燒杯里，還是氯化氫分子運(yùn)動(dòng)到氨水的燒杯里，或也可能是兩種物質(zhì)的分子都揮發(fā)并擴(kuò)散了出來。經(jīng)過分析、交流討論，獲得兩種物質(zhì)都具有強(qiáng)烈的揮發(fā)性，濃氨水和濃鹽酸中都有人眼看不到的微粒逸出，這些微粒相互接觸就產(chǎn)生白煙。只有這樣結(jié)合實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生探究，最后得出結(jié)論，才是探索性實(shí)驗(yàn)，才有利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必須努力增強(qiáng)探究過程。

1.2 引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)

學(xué)生設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生把學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中的一個(gè)重要手段，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。在設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師只需提出探索性問題，而實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、步驟的實(shí)施、結(jié)論的給出等這些工作要讓學(xué)生親自去做。

例如這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究題：怎樣檢驗(yàn)出長期盛裝NaOH溶液的試劑瓶口附著的白色固體的成分？問題提出后，全班學(xué)生分成幾個(gè)探究小組，先小組內(nèi)進(jìn)行討論，提出制取白色固體的可能成分，要求學(xué)生對(duì)每種成分的可能與否運(yùn)用已掌握的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行理論推導(dǎo)，然后小組分頭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)每種推測的成分都要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探索中不僅熟悉了常見儀器的正確使用方法，而且還很好地提升了學(xué)生的學(xué)科整體素質(zhì)。學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，最終學(xué)會(huì)了用實(shí)驗(yàn)研究來解決化學(xué)問題的方法，激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、獨(dú)立操作、解決問題的能力，提高了學(xué)生縝密的思維能力，為學(xué)生在高中的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 以教材中的信息為實(shí)踐探究的源泉

2.1 對(duì)部分修正內(nèi)容的實(shí)踐探究

新課標(biāo)教材的使用過程中，發(fā)現(xiàn)有不少知識(shí)的敘述與舊版教材有些許出入。

1）濃H2SO4不慎沾在皮膚上的處理問題。人教社（2012版）教材九年級(jí)化學(xué)（下冊）這樣敘述緊急處理方法：“如果不慎將濃硫酸沾到皮膚或衣服上，應(yīng)立即用大量水沖洗，然后涂上3%～5%碳酸氫鈉溶液。”[2]53而舊版教材卻是“如果不慎在皮膚或衣服上沾上濃硫酸，應(yīng)立即用布拭去，再用水沖洗……”針對(duì)新、舊教材中的這一修改，教師可引導(dǎo)進(jìn)行實(shí)證探究，以不同體積比的濃硫酸與水進(jìn)行混合互溶試驗(yàn)，進(jìn)一步測定溶解釋熱的溫度，并最終得出結(jié)論：舊版教材中強(qiáng)調(diào)先應(yīng)立即用布拭去濃硫酸旨在為了防止稀釋時(shí)濃硫酸釋放的熱造成實(shí)驗(yàn)者皮膚灼傷，但前提條件是水與濃硫酸的體積比要小于4:1；新教材的修改則更加體現(xiàn)了客觀現(xiàn)實(shí)性，實(shí)驗(yàn)時(shí)不慎沾在皮膚上濃硫酸的量不會(huì)很多，用大量的水沖洗足以把熱量吸收，所以不會(huì)造成皮膚灼傷。

在一線的教學(xué)中教師往往會(huì)忽視了一些教材中的細(xì)節(jié)問題，但筆者卻認(rèn)為正是此類的細(xì)小知識(shí)更能突顯學(xué)科知識(shí)的完備性和科學(xué)性。如果教師和教研人員能在這些問題上加以注意并認(rèn)真推敲的話，那么在如試卷命制、教學(xué)研討等活動(dòng)中即可避免出現(xiàn)一些知識(shí)性的錯(cuò)誤，再者對(duì)提高教師專業(yè)水平能力也大有益處。

2.2 對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的再延伸與再應(yīng)用

新課標(biāo)教材把一些演示實(shí)驗(yàn)改為邊講邊實(shí)驗(yàn)，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，而不再硬性規(guī)定學(xué)生實(shí)驗(yàn)與演示實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行“空氣中O2含量的測定實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)中，學(xué)生們聯(lián)系化學(xué)知識(shí)明白了設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)的原理，教師不妨待學(xué)生學(xué)習(xí)了“堿的化學(xué)性質(zhì)”一章后留給學(xué)生一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)踐題：“空氣中CO2相對(duì)含量的測定”。學(xué)生大多想到用澄清石灰水或NaOH溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定，但事實(shí)上利用以上兩種試劑進(jìn)行測定的可行性并不高，其主要原因有兩點(diǎn)。一是兩種堿性試劑腐蝕性強(qiáng)，在使用時(shí)存在安全隱患；二是需要一種合適的儀器并配合使用上述試劑，使實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果準(zhǔn)確度大大提高，但目前中學(xué)階段的常規(guī)儀器還無法達(dá)到這一要求。

我們參照酸堿中和反應(yīng)的原理，再添加一種高靈敏度的指示劑，并配合自身帶有刻度的密封性儀器，使用注射器作為測定儀器，將滴加指示劑（酚酞試液）后變紅的稀氨水作為反應(yīng)試劑，這樣一套簡易的設(shè)計(jì)就可初見雛形了。

3 從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的異?，F(xiàn)象切入

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的價(jià)值在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考化學(xué)問題，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。由此可見，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)探究情景，指導(dǎo)學(xué)生從平常的現(xiàn)象著手探究，非常必要。

筆者在指導(dǎo)學(xué)生探究金屬的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：鋁與同pH的鹽酸和硫酸在常溫反應(yīng)時(shí)，兩者速率相差很大[3]。于是，筆者鼓勵(lì)學(xué)生大膽假設(shè)、積極探究，學(xué)生進(jìn)行了下列假設(shè)和實(shí)驗(yàn)：

假設(shè)：①Cl-對(duì)反應(yīng)有促進(jìn)作用；②SO42-對(duì)反應(yīng)有阻礙作用。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：取兩片等質(zhì)量、外形和組成相同的鋁片（氧化膜已經(jīng)被完全除去），分別加入到盛有同體積、同pH值的稀硫酸和鹽酸的兩支試管（相同體積）中。①再加入少量NaCl或者KCl固體（或者其他可溶的氯化物固體）于稀硫酸的試管中，如果能使反應(yīng)速率加快，則假設(shè)①成立；②再取少量Na2SO4或K2SO4固體（或者其他可溶的硫酸鹽固體）于稀鹽酸的試管中，如果能使反應(yīng)速率減小，則假設(shè)②成立；

結(jié)論：Cl-對(duì)反應(yīng)有促進(jìn)作用。

教師提出問題：要加快鋁與稀硫酸的反應(yīng)，應(yīng)該采用什么措施？

學(xué)生在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上，經(jīng)過查閱資料，提出了以下措施：

①加入含有Cl-的可溶性氯化物；②給反應(yīng)體系加熱；③將鋁片用鋁絲（或鋁粉）代替；④增加稀硫酸的濃度。

實(shí)踐證明，從實(shí)驗(yàn)中的異?，F(xiàn)象切入，能促使學(xué)生捕捉化學(xué)反應(yīng)的奇特現(xiàn)象和細(xì)微變化，能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和探究問題的能力，有助于培養(yǎng)學(xué)生求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

4 運(yùn)用探究性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)的反思

教學(xué)實(shí)踐和課堂觀察表明，運(yùn)用探究性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)中的各個(gè)環(huán)節(jié)都具有非常重要的作用：能在較短的時(shí)間里使學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)教師要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際認(rèn)知水平能力，圍繞著產(chǎn)生的問題，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)科學(xué)研究的過程。教師再適時(shí)地加以引導(dǎo)，幫助學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)探究。因此，學(xué)生可以將所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到解決問題中，既可以使所學(xué)知識(shí)得到升華，又可以培養(yǎng)解決實(shí)際問題的能力。

當(dāng)然，實(shí)踐探究型教學(xué)模式在實(shí)施過程中也存在著一定的問題，例如，設(shè)計(jì)的問題有時(shí)也許會(huì)脫離初中學(xué)段學(xué)生的實(shí)際，無法吸引起學(xué)生對(duì)該問題的興趣；有些教師對(duì)教材內(nèi)容的深度和廣度把握不夠，還需要進(jìn)一步鉆研教材；在探究性實(shí)驗(yàn)中，有時(shí)學(xué)生的合作學(xué)習(xí)流于形式，不能很好地控制，學(xué)生自身個(gè)體差異性大，參與探究活動(dòng)的積極性低，難以收到實(shí)效。這些都需要在探究式教學(xué)模式的實(shí)施過程中要不斷加以完善以便達(dá)到更好的教學(xué)效果。

[1]劉知新.化學(xué)教學(xué)論[M].4版.北京:高等教育出版社,2009:214.

[2]王晶,鄭長龍.義務(wù)教育教科書（2012版）·化學(xué):下冊[M].北京:人民教育出版社,2012.

[3]王胤琪.重新審視鋁與酸溶液的反應(yīng)[J].中小學(xué)實(shí)驗(yàn)與裝備,2011(3):8-9.

湖北省通山縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)）