從《金屬的腐蝕和防護》談探究性學(xué)習(xí)的有效實施

張玥

摘要：文章以《金屬的腐蝕和防護》課堂教學(xué)實踐為例，從情景創(chuàng)設(shè)—問題假設(shè)—實驗驗證—再假設(shè)再驗證—交流評價等環(huán)節(jié)就探究性學(xué)習(xí)教學(xué)的有效實施作了初步探討。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué)；探究性學(xué)習(xí)；實驗驗證

文章編號：1008-0546（2014）03-0060-02 中圖分類號：G632.41 文獻標(biāo)識碼：B

新《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》將科學(xué)探究作為一種重要的學(xué)習(xí)方式，重視和強調(diào)學(xué)生自主的、開放的探究學(xué)習(xí)。這是本次課程改革的一個重要特征，它打破了原有的課程體系框架，重新注入新的課程觀念，構(gòu)建新的課程標(biāo)準(zhǔn)。同時，改變了教師的教學(xué)方式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，是一種教學(xué)形式和觀念上的雙重變革。

由于科學(xué)探究的突出地位和作用，如何在化學(xué)課堂教學(xué)中有效實施探究性學(xué)習(xí)成為當(dāng)前課堂教學(xué)中的一個主題，下面就談?wù)勎以谡n堂教學(xué)中的一些做法。

一、情境創(chuàng)設(shè)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素。學(xué)習(xí)環(huán)境中的情境必須有利于學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的意義建構(gòu)。而學(xué)習(xí)情景的創(chuàng)設(shè)不僅僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的提升，更加重要的是能夠讓學(xué)生自主的發(fā)現(xiàn)問題產(chǎn)生質(zhì)疑。

我們知道，在教學(xué)實踐中“發(fā)現(xiàn)一個問題”往往比“解決一個問題”更重要。如果學(xué)生沒有自己的問題，就永遠沒有學(xué)科發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力。既然“問題”是探究活動的出發(fā)點，那么“好的問題”就是探究性教學(xué)獲得成功的關(guān)鍵。在教學(xué)中，我努力讓情景創(chuàng)設(shè)與探究活動的“問題產(chǎn)生”做到有機結(jié)合。

在“金屬的腐蝕和防護”的教學(xué)中，我預(yù)先設(shè)立課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。為了讓學(xué)生更加全面地了解金屬的腐蝕現(xiàn)象，我設(shè)立“三組一環(huán)節(jié)”。三組分別是“生活組”、“數(shù)據(jù)組”和“ 事故組”。“生活組”通過攝影的形式拍攝生活和生產(chǎn)中金屬腐蝕的畫面；“數(shù)據(jù)組”通過網(wǎng)絡(luò)查詢的方式積累各項有關(guān)金屬腐蝕的數(shù)據(jù)，如全世界每年因腐蝕報廢的鋼鐵約占年產(chǎn)量的30%；美國每年因腐蝕要多消耗3.4%的能源；我國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失至少達二百億等等； “事故組”負責(zé)收集因為金屬腐蝕導(dǎo)致的重大事故的新聞，如石油管道破裂、橋梁塌陷、化工廠毒氣泄露等等。在課堂上，給予每組代表一分鐘的時間展示本組的成果。“一環(huán)節(jié)”是預(yù)先提問環(huán)節(jié)，即學(xué)生通過生活經(jīng)驗和教材就本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)提出相應(yīng)的問題，并由老師課前收集，篩選。

“三組一環(huán)節(jié)”充分避免了網(wǎng)絡(luò)圖片和視頻的盲目堆積，充分調(diào)動了學(xué)生，使學(xué)生得以親身參與和體驗。學(xué)生就不由自主地關(guān)注：“金屬為什么會被腐蝕？如何防止金屬的腐蝕？”而如果這樣的問題不是學(xué)生自主提出，學(xué)生就缺乏震撼和內(nèi)心的觸動，而在后期探究過程中效率就會大打折扣。

二、問題假設(shè)

探究性學(xué)習(xí)的開展必須建立在學(xué)生已有的生活經(jīng)驗和認知基礎(chǔ)上去收集信息。信息的收集卻不是內(nèi)容的簡單堆積，學(xué)生應(yīng)該具有去粗取精的歸納能力、去偽存真的辨識能力。再根據(jù)自己收集信息進行分析從而作出問題假設(shè)。而問題假設(shè)的關(guān)鍵在于問題本身是否具有發(fā)展性，是否能夠發(fā)展教學(xué)內(nèi)容，發(fā)展認知水平，發(fā)展思維品質(zhì)。

例如，在探究“不同條件下鐵釘?shù)匿P蝕”教學(xué)環(huán)節(jié)中，“生活中鋼鐵在潮濕的空氣中和在干燥的空氣中哪種條件下腐蝕得快？為什么？”這樣的問題就不具備發(fā)展性，因為這已經(jīng)是學(xué)生所熟知的生活經(jīng)驗。所以為了使問題假設(shè)更加有效，教師必須在諸多問題中引導(dǎo)學(xué)生進行問題的選擇。

在本課中，筆者根據(jù)學(xué)生在“預(yù)先提問”環(huán)節(jié)，選擇了三個具有發(fā)展性的問題假設(shè)進行了探究：

1. 溶液的酸堿性對金屬的腐蝕是否會有影響？

2. 究竟腐蝕鐵釘是氫離子的作用還是氧氣的作用？

3. 碳究竟在鐵釘?shù)母g中起到了什么作用？

三、實驗驗證

具有發(fā)展性作用的問題假設(shè)是探究性學(xué)習(xí)有效實施的必備前提。我們必須提供實驗來檢驗假設(shè)的正確與否。巧妙地設(shè)計實驗是化學(xué)探究中檢驗假設(shè)正確性的最佳途徑。實驗設(shè)計中需要注意對照的原則和唯一變量的原則。例如，怎樣控制自變量？怎樣觀察、測量因變量？怎樣控制無關(guān)變量？怎樣設(shè)計對照組？

例如，在探究第一個問題假設(shè)“溶液的酸堿性對金屬的腐蝕是否會有影響？”中，教師組織學(xué)生通過小組討論，分析出該實驗的自變量是溶液的酸堿性，因變量是電化學(xué)腐蝕程度。正是酸堿性這一自變量的改變導(dǎo)致了對電化學(xué)腐蝕程度這一因變量的變化。因此，在實驗設(shè)計中，如何控制溶液的pH值，如何觀察和測量因變量，如何設(shè)計對照組就成為了實驗?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵。具體實驗步驟如下：

1. 分別用鹽酸溶液、氯化鈉溶液、氫氧化鈉溶液潤洗三只具支試管；

2. 用藥匙取鐵粉、碳粉緩慢地放入具支試管中；

3. 把具支試管固定在試管架上；

4. 向小試管中滴加少量紅墨水，把導(dǎo)管插入到小試管中，使溶液液面沒過導(dǎo)管口；

5. 立即用塞子塞住具支試管的試管口；

6. 仔細觀察導(dǎo)管中的液面和小試管中液面的變化。

學(xué)生通過小組討論交流后很容易得出結(jié)論：無論酸性，中性，堿性都會產(chǎn)生金屬腐蝕現(xiàn)象。于是，學(xué)生就對引起金屬腐蝕的真正原因更加好奇。教師接著引導(dǎo)學(xué)生進入了第二個問題假設(shè)的驗證分析：倒吸現(xiàn)象因為鐵粉被氧氣氧化，所以中性和堿性條件下是氧氣氧化了鐵； “液面上升現(xiàn)象”因為有氫氣產(chǎn)生，所以在酸性較強的條件下氫離子氧化了鐵。

通過這樣簡單對照試驗，學(xué)生就非常將酸堿性條件和析氫腐蝕、吸氧腐蝕一一對應(yīng)，就更好體驗了金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬單質(zhì)被氧化的過程。

當(dāng)然，由于學(xué)生實驗操作方式的差異，藥品加入量的不同，實驗控制能力和觀察角度及時間都有差異等原因，得到的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)并不一定完全相同。另外，在學(xué)生得到的實驗數(shù)據(jù)中，還可能會遇到許多偏離老師預(yù)設(shè)的情況。這就需要教師在教學(xué)時及時引導(dǎo)學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)進行有效的分析，找到每組實驗數(shù)據(jù)不同的原因。如果有意跳過那些和我們課堂預(yù)設(shè)不同的部分，就會使我們的課堂缺乏生動性和信服度，也就喪失了探究性學(xué)習(xí)的真正意義。endprint

例如在“析氫腐蝕”實驗中，就可能出現(xiàn)以下幾種情況：

1. 導(dǎo)管中液面并沒有什么變化；

2. 導(dǎo)管中液面下降；

3. 導(dǎo)管中液面上升；

4. 導(dǎo)管中液面先下降后上升。

針對實驗現(xiàn)象，老師要引導(dǎo)學(xué)生解釋實驗現(xiàn)象。學(xué)生的表達或許并不完全正確，老師必須及時進行點撥和總結(jié)，幫助找出產(chǎn)生各種現(xiàn)象的原因。

四、再假設(shè)再驗證

當(dāng)然學(xué)生并不一定會根據(jù)教師課堂的預(yù)設(shè)而提出相關(guān)的假設(shè)，作為老師要充分肯定學(xué)生的質(zhì)疑，在驗證過程中創(chuàng)造條件為這部分同學(xué)的假設(shè)提供必要的驗證。這樣充分關(guān)注到了不同層次，不同性格的學(xué)生，更加有利于學(xué)生的個性發(fā)展，更加鼓勵了學(xué)生開放式的思維在課堂中不斷閃光。

例如：在析氫腐蝕中有同學(xué)質(zhì)疑是不是因為產(chǎn)生二氧化碳使液面上升的。面對這樣的問題假設(shè)，我們就可以抓住機會將問題發(fā)展下去。首先進行對照試驗：僅將碳粉加入上述實驗的試管中并沒有液面的變化，和原實驗進行對比說明并沒有二氧化碳生成。于是，我們可以進行探究下一個問題假設(shè)：碳粉究竟有什么作用？教師引導(dǎo)學(xué)生進行第二個對照實驗：僅將鐵粉加入到上述實驗的試管中，發(fā)現(xiàn)液面沒有改變。并和原來實驗現(xiàn)象進行對比：碳粉是構(gòu)成電化學(xué)腐蝕的重要電極材料，并且在相同條件下電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕要更快。

通過以上實驗驗證，學(xué)生充分體會到了什么自變量和因變量，什么是唯一變量原則，什么是對照原則，充分發(fā)展了學(xué)生的思維、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)方法，實施了真正有效的探究活動。

五、交流評價

每個學(xué)生都有表達自己觀點的意識。要使學(xué)生能將這種意識變成現(xiàn)實，教師就要尊重學(xué)生表達自己觀點的愿望，并在科學(xué)探究的交流中實現(xiàn)這種愿望。

例如：在“析氫腐蝕”實驗現(xiàn)象的交流中，學(xué)生就各種現(xiàn)象從多種變量的角度進行討論，發(fā)現(xiàn)上述的四種現(xiàn)象居然都有可能是正確的?，F(xiàn)象一：可能是酸的加入量過少導(dǎo)致現(xiàn)象明顯，并只觀察了實驗的前端現(xiàn)象（后階段的吸氧腐蝕還沒有發(fā)生）；現(xiàn)象二：析氫腐蝕產(chǎn)生氫氣；現(xiàn)象三：只觀察到了后階段吸氧腐蝕的發(fā)生；現(xiàn)象四：先發(fā)生析氫腐蝕后發(fā)生吸氧腐蝕。

在學(xué)生為自己觀點辯護的過程中，教師對其的支持或辯駁都是對學(xué)生的一種肯定的評價，但千萬不要輕易否定學(xué)生的某種觀點，因為從學(xué)生的認知角度出發(fā)或許就是正確的。

總之，探究性學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、合作能力的重要途徑，是有效實施整個中學(xué)階段教育教學(xué)的重要前提條件。在新課改背景下，實行探究性學(xué)習(xí)最能體現(xiàn)新課改的本質(zhì)要求。因此，我們要在課堂教學(xué)中卸下浮夸的表象，追求真正有效的探究性學(xué)習(xí)。

參考文獻

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