如何引導學生針對復雜、綜合問題進行實驗探究

張 徽

(廣東省惠州市惠陽實驗學校 廣東 惠州 516211)

化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學，實驗探究是化學家研究物質(zhì)世界的重要途徑，同時也包含了化學學科的重要思想。在新課程標準中科學探究排在了一級主題的第一位，在具體的內(nèi)容標準中對科學探究的八個核心環(huán)節(jié)：提出問題→猜想與假設(shè)→制訂計劃→進行實驗→收集證據(jù)→解釋與結(jié)論→反思與評價→表達與交流提出了具體的要求。學生在應(yīng)對中考時，學生的綜合探究往往是他們的難點和失分點。那么到底如何來幫助學生突破復雜、綜合的問題呢？接下來我將從三個方面來闡述如何培養(yǎng)學生復雜、綜合問題的探究能力。

1.從課標、教材和考試看探究的內(nèi)涵。

科學探究是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動。在新課標以及教材中特別明確提出了8個學生必須完成的實驗。它包含：

(1)粗鹽提純實驗。

(2)氧氣的實驗室制取與性質(zhì)實驗。

(3)二氧化碳的實驗室制取與性質(zhì)實驗。

(4)金屬的物理性質(zhì)和某些化學性質(zhì)的探究實驗。

(5)燃燒條件的探究試驗。

(6)一定質(zhì)量分數(shù)的氯化鈉溶液的配制實驗。

(7)溶液酸堿性的測定實驗。

(8)酸、堿的化學性質(zhì)實驗。

那么這些學生必做實驗和教科書中的典型實驗對學生探究能力的培養(yǎng)又有什么價值呢？首先這些基本實驗是學生完成基礎(chǔ)實驗的原型，所謂原型就是學生完成綜合復雜實驗的基礎(chǔ)。除了知識基礎(chǔ)之外還有一些實驗程序性經(jīng)驗基礎(chǔ)。

當學生面臨分離提純問題的時候，它的研究對象是一組混合物，將其進行分離和提取，那么如何分開和提取呢？那就要考慮物質(zhì)的性質(zhì)差異，利用物質(zhì)的性質(zhì)的差異，將物質(zhì)轉(zhuǎn)化成不同的狀態(tài)比如固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。這個轉(zhuǎn)化途徑可能是物理變化也可能是化學變化，進而達到分離的目的，去選擇合適的分離方法。

當學生面臨物質(zhì)的檢驗鑒別的學科活動時，又有一些典型的實驗，其中承載了這些活動的程序性經(jīng)驗培養(yǎng)的價值，比如氧氣、二氧化碳、金屬、酸堿鹽的性質(zhì)。研究對象是單一的物質(zhì)也可能是一組物質(zhì)，目的把這些物質(zhì)中每種物質(zhì)的成份到底是什么驗證出來，仍然是利用物質(zhì)性質(zhì)的差異來設(shè)計實驗方案，由于活動的目的不一樣了，學生選擇性質(zhì)、思考性質(zhì)的時候更多的是考慮我要選擇特征現(xiàn)象的特征試劑來進一步設(shè)計物質(zhì)鑒別和檢驗的方案，這樣一套流程(如下圖)是學生建立檢驗鑒別題型的程序性經(jīng)驗。

在一些基本的實驗的程序性經(jīng)驗建立起來以后，學生的一些拓展實驗如：

組構(gòu)成探究：空氣中氧氣含量測定、水的組成

物質(zhì)性質(zhì)探究：氧氣性質(zhì)、二氧化碳性質(zhì)、金屬性質(zhì)、酸堿性性質(zhì)

反應(yīng)規(guī)律探究：質(zhì)量守恒定律探究、燃燒條件探究、金屬腐蝕條件探究。都是通過前面的基本程序性經(jīng)驗模型來解決的。當探究內(nèi)容不一樣，在具體八個基本探究要素中，學生所經(jīng)歷的思維路徑不同，能力表現(xiàn)也不太一樣。

2.學生探究能力的層級發(fā)展

當然學生的高水平能力不是一蹴而就的，而是層級發(fā)展的。學生實驗探究能力要素及層級發(fā)展水平如下表所示：

2.1 提出問題：

水平1：基于知識和經(jīng)驗直覺地發(fā)現(xiàn)和表述問題。

水平2：基于化學知識、化學視角發(fā)現(xiàn)和表述問題。

水平3：將復雜真實情境下的問題篩選、轉(zhuǎn)化為可研究的化學問題。

2.2 猜想與假設(shè)：

水平1：基于已有的生活經(jīng)驗或化學知識進行簡單猜想假設(shè)。

水平2：基于對物質(zhì)或反應(yīng)的系統(tǒng)分析進行復雜猜想假設(shè)。

2.3 制訂計劃：

水平1：分析、解讀給定的簡單化學實驗方案。

水平2：針對特定實驗目的，設(shè)計復雜化學實驗方案、能夠?qū)Χ嘧兞肯到y(tǒng)進行整體分析和可操作控制。

3.真實問題實驗探究的教學要點

在具體的開展真實問題的探究中，我們老師應(yīng)該關(guān)注哪些要點呢？

3.1 引導學生體會探究能力要素間的邏輯關(guān)聯(lián)。通過老師的引導性語言讓學生了解從提出問題——假設(shè)——實驗過程——證據(jù)——結(jié)論之間的嚴密、復雜的邏輯關(guān)系，因此這個需要老師引導學生去體會并且提煉出其中的邏輯推理關(guān)系，這樣才能有助于學生的高水平的探究能力的培養(yǎng)。

3.2 我們要了解學生探究能力要素最高水平的具體表現(xiàn)，如在實驗方案設(shè)計和實驗實施中，我們要關(guān)注學生能不能考慮到不同的干擾因素，有沒有系統(tǒng)分析的思路，有沒有應(yīng)用控制變量的方法。

3.2 真實問題探究的素材選取和活動設(shè)計。尤其是素材的選取，我們要考慮的一般是真實生活中的素材，貼近學生的生活經(jīng)驗，涵蓋初中化學核心問題。