化學(xué)教學(xué)要實現(xiàn)科學(xué)探究常態(tài)化

胡玲清　鄧陽

摘 要科學(xué)探究的常態(tài)化是當(dāng)前化學(xué)教學(xué)改革的重要方向之一。化學(xué)教學(xué)中常態(tài)化的科學(xué)探究是學(xué)生能動學(xué)習(xí)的過程，需要教師關(guān)注學(xué)生的發(fā)展水平和困難?；瘜W(xué)實驗為常態(tài)化科學(xué)探究提供經(jīng)驗支持，常態(tài)化的科學(xué)探究要注重實效性的凸顯，要做到因地因時制宜，要能夠收放自如、有張有弛。

關(guān)鍵詞化學(xué)教學(xué) 科學(xué)探究 常態(tài)化

科學(xué)探究一直備受基礎(chǔ)教育化學(xué)課程的重視，因為它既是一種科學(xué)實踐形式，又是一種科學(xué)學(xué)習(xí)活動方式。但是，在我國的化學(xué)教學(xué)中，教師卻很少能將科學(xué)探究以常態(tài)化的形式落實[1]。所謂科學(xué)探究常態(tài)化，是指在課堂教學(xué)中盡可能地全面落實科學(xué)探究教學(xué)，以促進科學(xué)探究教育功能的全面發(fā)揮。這種意義下的常態(tài)化探究，不是形式上的探究，但凡能實現(xiàn)探究的教育功能，即便是教師在某種無意識情況下達到此目的，也是常態(tài)化的。

一、共同體內(nèi)的探究有助于全體學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的形成

許多化學(xué)教師認(rèn)為，班級人數(shù)偏多會阻礙科學(xué)探究的開展。比如，不可能所有學(xué)生都有做實驗的機會，不可能保證教師能夠全面監(jiān)測所有學(xué)生的探究進程。究竟全班范圍內(nèi)的科學(xué)探究是否有可能實現(xiàn)？這一問題制約著科學(xué)探究常態(tài)化的實現(xiàn)。如何基于班級這種教學(xué)組織形式來開展科學(xué)探究值得深入研討。學(xué)習(xí)共同體的研究為解決這一問題提供了思路。已有研究論證了學(xué)習(xí)共同體的重要教育價值，如布朗和坎皮恩于1996年開發(fā)了基于FCL模型的學(xué)習(xí)共同體。該學(xué)習(xí)共同體讓學(xué)生在一段時間內(nèi)自主并分組鉆研特定的主題，獲得關(guān)于該主題較為系統(tǒng)和全面的知識，再經(jīng)過組間分享、任務(wù)實踐、反思總結(jié)，最終建立共同體的集體知識，以促進個體知識的全面增長[1]。

在探究“物質(zhì)溶解于水前后溫度的變化以及加熱對溶解過程的影響”這些問題時，學(xué)生通過共同體內(nèi)的研討與推理，形成諸如“物質(zhì)溶于水的過程可能吸熱，可能放熱”、“加熱只影響吸熱溶解過程的溶解速率”、“加熱可以加快物質(zhì)的溶解速率，但不影響物質(zhì)溶解的質(zhì)量”等具有沖突性的假設(shè)。緊接著學(xué)生分組進行論證實驗的設(shè)計，再由全班共同討論優(yōu)化實驗方案。實驗的操作由教師獨立演示完成，利用手持溫度計和投影設(shè)備，向全班同學(xué)展示實驗結(jié)果。最終，學(xué)生對實驗現(xiàn)象給予合理解釋，反思自己的假設(shè)。在這一過程中，學(xué)生有了參與科學(xué)探究的機會，通過小組和班級的討論，不斷地對概念進行探索、解釋、質(zhì)疑、論證和批判，在相互學(xué)習(xí)的過程中不斷形成自己對學(xué)科概念的正確的解釋和合理的反駁。

二、科學(xué)探究的過程必須成為學(xué)生能動學(xué)習(xí)的過程

常態(tài)化的科學(xué)探究是學(xué)生能動參與的探究?？茖W(xué)探究既可以是學(xué)生獨立地參與，也可以是教師通過具體的探究教學(xué)活動的設(shè)計與實施來引導(dǎo)學(xué)生參與，但這兩種方式都不能忽視學(xué)生的能動性。這不僅是因為科學(xué)探究是學(xué)生對科學(xué)問題和規(guī)律進行探索和發(fā)現(xiàn)的過程（即“探究即學(xué)習(xí)”），還因為學(xué)生學(xué)習(xí)的過程本身就具有探究的性質(zhì)（即“學(xué)習(xí)即探究”）。正如杜威強調(diào)的“思維含有某種發(fā)明的性質(zhì)”，“一切能考慮到從前沒有被認(rèn)識的事物的思維，都是有創(chuàng)造性的”，學(xué)生為了解決科學(xué)問題，就要“進行設(shè)計、發(fā)明、創(chuàng)造和籌劃”[2]。因此，學(xué)生在科學(xué)探究過程中表現(xiàn)出主體性，是探究式學(xué)習(xí)的實質(zhì)。

學(xué)生作為主體能動地開展科學(xué)探究，就是能夠在科學(xué)學(xué)習(xí)過程中自主地建立研究問題，結(jié)合自身的經(jīng)驗進行推理，形成假設(shè)。再通過科學(xué)的方法收集證據(jù)，進行論證，從而獲得結(jié)論。推理意味著學(xué)生能運用理性思維建立科學(xué)論題之間的各類關(guān)系，而論證則意味著學(xué)生能從證據(jù)中尋求對主張的理性支持，同時駁斥相異主張，并開展基于主張的對話和爭辯活動。在常態(tài)化的科學(xué)探究中，教師包辦、替代學(xué)生開展推理和論證活動很可能會喪失科學(xué)探究的教育功能。教師通過合理的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的能動活動，決不能根據(jù)教師自己教的活動的邏輯去干預(yù)科學(xué)探究的進行。

三、常態(tài)化的科學(xué)探究要關(guān)注學(xué)生發(fā)展水平和困難

關(guān)注學(xué)生開展科學(xué)探究的發(fā)展水平，首先要從時間維度探索。教師既要研究短期內(nèi)（即教學(xué)單元、課時內(nèi)）學(xué)生的化學(xué)探究能力的發(fā)展，從而為科學(xué)探究的進度安排、課時劃分、教學(xué)方法的選擇提供有效指導(dǎo)，同時也要研究相對較長時間內(nèi)（即學(xué)期、學(xué)年、學(xué)段內(nèi)）學(xué)生的化學(xué)探究能力的發(fā)展，給科學(xué)探究的內(nèi)容的選擇和組織、科學(xué)探究發(fā)展表現(xiàn)水平的評價提供依據(jù)。其次要從與科學(xué)探究有關(guān)的人的素質(zhì)結(jié)構(gòu)維度探索。學(xué)生是科學(xué)探究的“活動主體”，“活動主體的素質(zhì)結(jié)構(gòu)與主體活動的特性及其結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系”[3]。教師必須關(guān)注學(xué)生在開展科學(xué)探究時所具備的傾向性素質(zhì)（如興趣、興趣、理想、價值觀、信念等）、調(diào)控性素質(zhì)（如智力、情感、意志、自我意識等）、效果性素質(zhì)（如技能、技巧、選擇力、創(chuàng)造力、審美力、品德、品質(zhì)等）和身體性素質(zhì)的發(fā)展?fàn)顩r，才能綜合利用“活動主體”的所有素質(zhì)和潛能恰如其分地開展科學(xué)探究。

對于探究“電解”這一核心概念來說，學(xué)生在初中階段需要認(rèn)識特定電解的現(xiàn)象（如電解水的裝置與產(chǎn)物等），而在高中階段則需要實現(xiàn)兩個水平的突破。初級水平是從微觀水平解釋電解現(xiàn)象的微觀機制，用化學(xué)符號描述電解的過程；高級水平是從能量的水平理解電解的實質(zhì)，以能量轉(zhuǎn)化的觀點對電解裝置進行設(shè)計與調(diào)控。對于高二年級學(xué)生學(xué)習(xí)“電解”概念來說，其發(fā)展水平和難度均落在了“如何利用電解實現(xiàn)電能到化學(xué)能的高效轉(zhuǎn)化”這一問題上。然而許多老師抓住電解產(chǎn)物、微觀實質(zhì)、放電順序、電解結(jié)果等學(xué)生自己已經(jīng)能夠自行推理和理解的“電解現(xiàn)象的微觀機制”進行探究，卻沒有關(guān)注到學(xué)生不易從化學(xué)熱力學(xué)的角度理解電解原理，導(dǎo)致科學(xué)探究的意義被空虛化，名不副實。

四、化學(xué)實驗教學(xué)為科學(xué)探究提供重要的經(jīng)驗支持

化學(xué)實驗使人們對物質(zhì)及其變化的認(rèn)識更為具體、深刻、精確，更逼近客觀真理。正因如此，化學(xué)實驗教學(xué)備受化學(xué)教育工作者的重視。那么，化學(xué)實驗教學(xué)到底對化學(xué)常態(tài)化科學(xué)探究起到了怎樣的作用？這種作用又該如何發(fā)揮呢？

從本質(zhì)上來講，化學(xué)實驗提供的是經(jīng)驗，化學(xué)實驗課程是經(jīng)驗的課程。從化學(xué)的角度講是人認(rèn)識化學(xué)的經(jīng)驗，從教育的角度講是學(xué)生“再認(rèn)識”化學(xué)從而獲得發(fā)展的經(jīng)驗。

學(xué)生開展科學(xué)探究離不開經(jīng)驗支持，只有基于經(jīng)驗，才可能構(gòu)建知識、發(fā)展思維?；瘜W(xué)實驗?zāi)軌驗閷W(xué)生提供豐富的經(jīng)驗，教師必須重視化學(xué)實驗教學(xué)在科學(xué)探究中的作用，要盡可能地為學(xué)生創(chuàng)造實驗條件，通過動手與動腦的結(jié)合，獲得實驗經(jīng)驗。但這并不等同于開展科學(xué)探究就必須要有化學(xué)實驗。因為能夠為學(xué)生提供經(jīng)驗支持的方式還有很多，而且能夠提供經(jīng)驗支持的化學(xué)實驗也并不意味著一定要“做實驗”。有時，運用“實驗事實”、“實驗史實”、“模擬實驗”來開展實驗教學(xué)活動，也能夠同樣達到提供經(jīng)驗支持的效果。例如對于“原子結(jié)構(gòu)”的探究，現(xiàn)有的教學(xué)條件學(xué)生無法直接像科學(xué)家那樣從微觀的角度開展實驗，然而通過講授、多媒體呈現(xiàn)等方式重現(xiàn)盧瑟福的粒子散射實驗，讓學(xué)生對實驗設(shè)計思路、過程和結(jié)果進行科學(xué)的分析，也能夠達到以科學(xué)探究的方式去建構(gòu)原子結(jié)構(gòu)模型的效果。

五、常態(tài)化的科學(xué)探究要追求化學(xué)課堂的實效性

在高考“指揮棒”下，許多教師認(rèn)為常態(tài)化的科學(xué)探究缺乏實效性，尤其是不能夠使學(xué)生具備扎實的知識和技能以應(yīng)付考試。實際上，常態(tài)化的科學(xué)探究與教學(xué)的實效性并非矛盾的兩個方面，常態(tài)化科學(xué)探究對于提高具有豐富內(nèi)涵的課堂實效性有重要意義。

衡量教學(xué)的實效性的標(biāo)準(zhǔn)多種多樣。有學(xué)者認(rèn)為教學(xué)的實效性體現(xiàn)在“三效”上，即有效果、有效率和有效益[5]，也有學(xué)者在“三效”的基礎(chǔ)上進行了修補和增刪[6]。但無論如何，大多數(shù)學(xué)者都認(rèn)為教學(xué)的實效性體現(xiàn)為在最優(yōu)化的時間范圍內(nèi)達成既定的教學(xué)目標(biāo)，實現(xiàn)學(xué)生的發(fā)展。理解學(xué)生的發(fā)展不應(yīng)局限于應(yīng)試能力的發(fā)展，而是人的素質(zhì)的全面發(fā)展。所有素質(zhì)的發(fā)展反過來又能夠為應(yīng)試能力提高起到正向推動作用。化學(xué)教學(xué)中的常態(tài)化的科學(xué)探究在于促進學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)的全面發(fā)展，這正是化學(xué)教學(xué)具有實效性的應(yīng)有之義。

也有些教師認(rèn)為，科學(xué)探究并非是“有效率”的教學(xué)方式。實際上從“效率”的界定上來看，短時間內(nèi)獲得知識與技能的效率和相對較長時間內(nèi)獲得包括知識與技能在內(nèi)的全面化學(xué)素養(yǎng)的效率可能是等同的。所以，比較課堂效率，既要考慮時間的因素，也要考慮效果的因素。從教師的探究式教學(xué)設(shè)計來看，要提高常態(tài)化科學(xué)探究的教學(xué)效率，就是要在盡可能地實現(xiàn)學(xué)生多樣化、全面化化學(xué)素養(yǎng)發(fā)展的同時優(yōu)化教學(xué)過程，保證教學(xué)的時間盡可能充分高效地利用在達成科學(xué)探究的目標(biāo)上，避免因科學(xué)探究過程過于華而不實導(dǎo)致教學(xué)時間的人為拖沓與浪費（如無關(guān)或相似教學(xué)情境的堆砌、無關(guān)或贅余的討論與交流、課堂紀(jì)律管理、課前實驗準(zhǔn)備等方面）。

以“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”這一課題為例，許多化學(xué)教師認(rèn)為由于其教學(xué)內(nèi)容偏多，加之要引入新的儀器——容量瓶，所以不利于采用科學(xué)探究的方式開展教學(xué)。即便要探究，也至少需要花兩堂課的時間。實際上，如果教師能夠充分利用學(xué)生在初中學(xué)到的“一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶液的配制”方法來解決“精確配制100mL 1mol·L-1NaCl溶液”這一問題，學(xué)生便能夠在教師的引導(dǎo)下改進已有方法和實驗條件（儀器、操作），從而自己設(shè)計出容量瓶的雛形并自主建構(gòu)新的實驗方法。在這之后，學(xué)生便能細(xì)致而又完整地描述整個實驗的操作流程，并付諸實踐。通過實際的一線教學(xué)發(fā)現(xiàn)，采取這種高效的探究式教學(xué)，僅僅40分鐘的時間學(xué)生就能夠?qū)⒄麄€實驗理解透徹，并且將知識遷移到“實驗誤差分析”等實驗應(yīng)用問題上來。學(xué)生在科學(xué)探究過程中習(xí)得的科學(xué)思維和方法，還有助于他們今后進一步以科學(xué)探究的方式學(xué)習(xí)“酸堿中和滴定”等定量實驗。

六、常態(tài)化的科學(xué)探究課堂應(yīng)收放自如、有張有弛

科學(xué)探究需要利用學(xué)生的發(fā)散思維。發(fā)散思維是人在思維的過程中呈現(xiàn)出的一種擴散式的思維模式，表現(xiàn)為思維面的廣闊和思維角度的多樣化。學(xué)生具備一定的發(fā)散思維，就能夠在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生新的認(rèn)識和突破；只有充分激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，才能在科學(xué)探究中從多個側(cè)面產(chǎn)生對同一問題的多種看法和理解，使所獲認(rèn)識更加豐富和全面。

與發(fā)散思維相對的是斂聚思維，亦是科學(xué)探究中十分重要的思維方式。斂聚思維與發(fā)散思維的方向相反，主要是使得各種思維集中于一個方向，通過理順、篩選、綜合、統(tǒng)一等方式讓思維的路徑更加條理化、簡明化、系統(tǒng)化、邏輯化和規(guī)律化，最終得出一個合乎邏輯和規(guī)范的結(jié)論，形成對問題的系統(tǒng)全面的考察。斂聚思維與發(fā)散思維是矛盾的兩個方面，具有辯證統(tǒng)一性，既相互區(qū)別，又相互聯(lián)系。沒有發(fā)散思維的廣泛收集，多方搜索，斂聚思維就沒有了加工對象；反過來，沒有斂聚思維的認(rèn)真整理，精心加工，發(fā)散思維的結(jié)果再多，也不能形成有意義的創(chuàng)新結(jié)果，也就成了廢料。

在常態(tài)化的科學(xué)探究課堂中，教師既要善于激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，又要善于引導(dǎo)學(xué)生將發(fā)散的結(jié)果加以整理和歸納，形成科學(xué)的理解。這就要求課堂教學(xué)能夠收放自如、有張有弛。提出可以激發(fā)學(xué)生發(fā)散思維的問題，讓學(xué)生對問題進行充分的辨析和思考，形成多樣化的問題解決策略，是課堂教學(xué)“有張有弛”的表現(xiàn)；能夠在教師的引導(dǎo)下進行協(xié)作研討和反思，審視各種問題解決策略，優(yōu)化實施方案并最終解決問題，是課堂教學(xué)“有收有放”的表現(xiàn)。在探究“質(zhì)量守恒定律”的過程中，教師提出“對于一個化學(xué)反應(yīng)，你會從什么角度研究質(zhì)量的變化”這一問題，比提出“對于一個化學(xué)反應(yīng)，所有反應(yīng)物質(zhì)量的總和和所有生成物質(zhì)量的總和有怎樣的關(guān)系”更具發(fā)散性，更有利于學(xué)生從多個認(rèn)識角度去認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系。當(dāng)學(xué)生根據(jù)自己所確定的認(rèn)識角度去建立了論證方案之后，教師又要引導(dǎo)學(xué)生將各種方案進行整理和統(tǒng)一化（如將研究單個反應(yīng)物質(zhì)量的轉(zhuǎn)化的方案與研究所有反應(yīng)物質(zhì)量的轉(zhuǎn)化的方案整合起來），將多個問題劃歸到同一個實驗方案中進行驗證，從而得出結(jié)論。這種收放自如、有張有弛的教學(xué)，不但有助于學(xué)生得出“質(zhì)量守恒”這一結(jié)論，更有助于學(xué)生在高效的課堂中對“質(zhì)量守恒定律”形成更全面的認(rèn)識。

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【責(zé)任編輯 付一靜】