高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施

李怡海

【摘 要】本文分析高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式的價值，闡明高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式的構(gòu)建流程，闡述高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式的具體應(yīng)用，培養(yǎng)科學(xué)質(zhì)疑精神、強(qiáng)化基礎(chǔ)知識理解，通過手腦統(tǒng)一配合、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，強(qiáng)調(diào)親身參與體驗(yàn)、培養(yǎng)正確情感態(tài)度。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 探究式教學(xué) 構(gòu)建與實(shí)施

【中圖分類號】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）09B-0030-02

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）將“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”定為高中化學(xué)課程的核心素養(yǎng)之一，并明確指出高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“能從問題和假設(shè)出發(fā)，依據(jù)探究目標(biāo)，設(shè)計探究方案，運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究”。相對于義務(wù)教育初中化學(xué)新課標(biāo)的要求而言，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將“按化學(xué)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)操作流程執(zhí)行”升級為“以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動”，這也就意味著實(shí)驗(yàn)本身不再是目的，主張學(xué)生將化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為一個媒介，借此提出自己的問題并驗(yàn)證自己的設(shè)想。

一、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式的價值解讀

（一）培養(yǎng)科學(xué)質(zhì)疑精神，強(qiáng)化基礎(chǔ)知識理解

孜孜不倦地探究精神是人類了解自然科學(xué)的前提條件。高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式的核心在于探究，而不是按照教材標(biāo)準(zhǔn)與流程照本宣科。通過一系列的實(shí)驗(yàn)假設(shè)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)設(shè)計等操作，讓學(xué)生在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)“未知”到“了然”的跨越。這一過程能夠潛移默化地形成“質(zhì)疑精神”，在教學(xué)效果上滿足舉一反三的能力培養(yǎng)需要。

同時，在高中化學(xué)探究式教學(xué)模式執(zhí)行中，要求教師“退居二線”，主要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)安全負(fù)責(zé)、流程指導(dǎo)及要點(diǎn)提示，學(xué)生需要對每一個步驟和環(huán)節(jié)負(fù)責(zé)。這種模式有利于加強(qiáng)學(xué)生化學(xué)理論與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的關(guān)系構(gòu)建，達(dá)到“以學(xué)促做、以做促學(xué)”的效果，即學(xué)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)方面要取得滿意的成果，事先需要對化學(xué)基礎(chǔ)知識有深刻的理解，這可以提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量。

（二）通過手腦統(tǒng)一配合，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展

舊的教育模式下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在明顯的“手腦分離”現(xiàn)象，理論教學(xué)旨在服務(wù)知識經(jīng)驗(yàn)的傳授，實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在形成基本操作能力。手腦不同步的狀態(tài)下，造成學(xué)生只會按照“標(biāo)準(zhǔn)流程”亦步亦趨，難以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中形成獨(dú)立學(xué)術(shù)主張，也無法培養(yǎng)“發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題”的系統(tǒng)能力。探究式教學(xué)模式遵循“學(xué)生為學(xué)習(xí)主體”的原則，通過情境創(chuàng)設(shè)、問題引導(dǎo)、任務(wù)驅(qū)動等多種機(jī)制，讓學(xué)生自己設(shè)計問題、自己探究問題、自己解決問題。換而言之，在該模式下展開化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要動手，而且要動腦—— 如果學(xué)生無法做到手腦統(tǒng)一配合，那么理論知識再豐富也只能束手無策，動手能力再強(qiáng)也只能“干瞪眼”—— 動手又動腦，對促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展具有促進(jìn)作用。

（三）強(qiáng)調(diào)親身參與體驗(yàn)，培養(yǎng)正確情感態(tài)度

探究性學(xué)習(xí)與一般意義上的小組合作不同，每一名學(xué)生都需要積極參與、貢獻(xiàn)智慧，才能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，并且這一過程中的操作、監(jiān)督、協(xié)同等是在“自組織”模式下展開的，教師不做過多的干預(yù)，由此強(qiáng)調(diào)親身體驗(yàn)的效果。

《標(biāo)準(zhǔn)》提出：“化學(xué)在促進(jìn)人類文明可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用，是揭示元素到生命奧秘的核心力量。”立足探究式教學(xué)模式下強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)性特征，能夠讓學(xué)生更深入、全面地了解化學(xué)科學(xué)的價值，更好地實(shí)現(xiàn)正確情感、態(tài)度教學(xué)目標(biāo)。諸如，基于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險性、嚴(yán)謹(jǐn)性、精準(zhǔn)性，可以培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍的科學(xué)意識;基于化學(xué)污染、資源枯竭等認(rèn)識，可以培養(yǎng)學(xué)生致力于綠色化學(xué)的精神。

二、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式的構(gòu)建流程

立足高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的課堂模式分析，探究式實(shí)驗(yàn)可視為一個相對概念，與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相比整個流程更加完整、復(fù)雜，各個環(huán)節(jié)之間存在密切的關(guān)聯(lián)性。所謂驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，是指假說或認(rèn)識已經(jīng)提出的前提下，對可預(yù)期的目標(biāo)結(jié)果展開的實(shí)驗(yàn)，其基本教學(xué)過程可描述為“告知結(jié)果→實(shí)驗(yàn)證明→知識運(yùn)用”，整個流程下形成“固定的材料、固定的操作、固定的結(jié)果”，難以形成“下一步如何”的探究動力。同時，從探究的本質(zhì)內(nèi)涵上分析，它旨在調(diào)動學(xué)生探索的主動性，在學(xué)習(xí)興趣的主導(dǎo)下，增強(qiáng)克服困難的勇氣、提高解決問題的智慧、加強(qiáng)集體之間的合作，這些優(yōu)勢正是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)所不具備的。但是，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)相對于探究性試驗(yàn)也是不可或缺的。在課堂組織形態(tài)中，教師必須考慮教學(xué)效率問題，即在有限的教學(xué)時間內(nèi)達(dá)成探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。如果學(xué)生不具備驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，對實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料、方法等不熟悉，就很難保障探究性的目的順利實(shí)現(xiàn)。因此，可以說驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是探究性試驗(yàn)的教學(xué)實(shí)施基礎(chǔ)。其基本流程可描述為“確立探究實(shí)驗(yàn)主題→設(shè)計問題解決方案→實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究過程→歸納結(jié)論做出解釋”。

第一，確立探究實(shí)驗(yàn)主題。是主題而不是問題，這是探究性實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在開端最大的區(qū)別，但最終目的是引導(dǎo)學(xué)生提出問題。教師所要做的工作是進(jìn)行必要的操作提示、安全提醒、選題范圍等。提出問題，對于高中學(xué)生而言是一個很大的挑戰(zhàn)，他們需要綜合自己所掌握的基本知識，對問題的科學(xué)性、可行性做出判斷。

第二，設(shè)計問題解決方案。圍繞著一個主題提出實(shí)驗(yàn)要解決的問題，然后根據(jù)現(xiàn)有材料制定解決問題的方案。在主題和問題之間，實(shí)際上還存在著實(shí)驗(yàn)可行性論證的過程，這一環(huán)節(jié)可以與最終形成的實(shí)驗(yàn)設(shè)計內(nèi)容合并。

第三，實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究過程。該階段發(fā)生在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室場景中，基于解決方案展開驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，并通過不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比、分析，從而達(dá)到探究性實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)。該階段可能發(fā)生的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是多樣化的，學(xué)生也可以臨時改變實(shí)驗(yàn)方案，直到提出的問題假設(shè)得到論證。

第四，歸納總結(jié)做出解釋。實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，學(xué)生需要對所得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等做出總結(jié)，并解釋出現(xiàn)方案外情況的原因，以此來增強(qiáng)對化學(xué)知識的深度理解。

三、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式的具體應(yīng)用

以下結(jié)合人教版高中化學(xué)必修 1 第三章“金屬及其化合物”中的實(shí)驗(yàn) 3-19，展開化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)模式的實(shí)施應(yīng)用，主要探討二價鐵（Fe2+）和三價鐵（Fe3+）氫氧化物的區(qū)別。

（一）明確實(shí)驗(yàn)主題，提出探究問題

在問題情境創(chuàng)設(shè)方面，可以采取“舊知引新知”的方式，讓學(xué)生回顧初中化學(xué)基礎(chǔ)知識“鹽+堿→新鹽+新堿”，進(jìn)一步引出反應(yīng)過程中正負(fù)離子重新結(jié)合的問題，讓學(xué)生回憶鐵離子的兩種狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，提出探究的主題。鑒于該案例屬于教材設(shè)計部分，與學(xué)習(xí)內(nèi)容有著高度的相關(guān)性，圍繞著實(shí)驗(yàn) 3-9 所提供的實(shí)驗(yàn)材料展開分析，包括 NaOH 溶液、FeCl3 溶液、FeSO4 溶液等。事先通過化學(xué)方程式分析，可以輕松地知道，F(xiàn)eSO4 和 NaOH 溶液混合能夠得到沉淀物 Fe（OH）2，即在試管底部形成白色凝結(jié)物，而 FeCl3 液和 NaOH 溶液混合則會生成 Fe（OH）3，即在試管底部形成紅色凝結(jié)物。在以上驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，教師提出探究性試驗(yàn)的主題，即 Fe2+ 向 Fe3+ 的轉(zhuǎn)化。讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提示展開分析，由于白色的氫氧化亞鐵在空氣中會與氧氣發(fā)生反應(yīng)，該過程 Fe（OH）2+O2+H2O→Fe（OH）3 是自動發(fā)生的，所以白色的氫氧化亞鐵（Fe2+）一段時間后會變成紅褐色的氫氧化鐵（Fe3+），由于化學(xué)反應(yīng)是連續(xù)進(jìn)行的，由此學(xué)生自然會提出探究性試驗(yàn)問題：如何才能獲得純凈的氫氧化亞鐵。

（二）小組合作學(xué)習(xí)，設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案

為了避免教師介入而造成探究式學(xué)習(xí)的效果削弱，因此用小組合作方式。小組合作學(xué)習(xí)是探究性試驗(yàn)開展的有效模式，它旨在發(fā)揮群策群力的優(yōu)勢，讓學(xué)生根據(jù)所掌握的化學(xué)知識提供制備純凈氫氧化亞鐵的方案。事實(shí)上，“氫氧化亞鐵制備”的實(shí)驗(yàn)在高中階段具有典型性，它需要學(xué)生具有較高的化學(xué)影響因素分析能力。學(xué)生根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行判斷，能夠很快地發(fā)現(xiàn)氧氣是影響純凈氫氧化亞鐵制備的主要因素。據(jù)此展開實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計，也應(yīng)該將重點(diǎn)放在阻斷氧化方面。理想的實(shí)驗(yàn)方案需要同時考慮三個方面要素：其一，空氣中的氧氣阻斷;其二，采取穩(wěn)定的二價鐵鹽代替容易氧化的 FeCl2;其三，水溶液中也存在一定量的溶解氧和三價鐵。

（三）理順探究過程，展開實(shí)驗(yàn)操作

第一，對水溶液進(jìn)行處理。取常溫下的蒸餾水置于酒精燈加熱，直至沸騰一段時間，以排除溶解氧，冷卻之后密封保存、備用。

第二，準(zhǔn)備較為穩(wěn)定的二價鐵溶液。由于學(xué)生在化學(xué)材料準(zhǔn)備方面沒有考慮到取得材料的必要條件，因此需要臨時改變實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生可以直接向老師求助（例如將 FeCl2 換成莫爾鹽），也可以將二價鐵溶液制備放在最后一個步驟，將氧化造成的負(fù)面影響降到最低。

第三，做好實(shí)驗(yàn)中的“無氧”工作。高中實(shí)驗(yàn)室條件下要創(chuàng)造完全無氧環(huán)境是很困難的，但采用試管容器進(jìn)行的小型試驗(yàn)，可以通過物理方法取得，例如探入鎂條將氧氣消耗殆盡，也可以采取硫酸溶液煮沸的方式創(chuàng)造無氧條件。

以上三個實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生可以自由掌握，在獨(dú)立操作的情況下按照自己的設(shè)想進(jìn)行組合，至于所取得的成果如何并不重要。這一過程充分激發(fā)學(xué)生的探究精神，使之手腦并用。

（四）對比實(shí)驗(yàn)信息，匯總探究成果

讓學(xué)生根據(jù)自己多次實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷對應(yīng)的成果整理成研究報告，并在“成功方案”的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究改進(jìn)措施。

總體而言，化學(xué)作為自然科學(xué)其成果來源于實(shí)驗(yàn)探究，高中化學(xué)同樣離不開探究式教學(xué)模式的支持。通過科學(xué)的建構(gòu)與實(shí)施，能夠有效地規(guī)避學(xué)生在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中死記硬背公式、定理、概念等現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)探索的意識與能力。

【參考文獻(xiàn)】

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（責(zé)編 盧建龍）