探究性實驗教學在初中化學教學中的應用

李漢

摘要：探究性實驗體現(xiàn)了新課程的教學理念，實驗和探究不僅是理科教學的重要內(nèi)容和學習方式，也是理科教學最基本的課程目標。探究教學的形式是多種多樣的，根據(jù)學科以實驗為基礎的特點，開展探究性實驗教學具有重要的潛在價值和創(chuàng)新意義。本文簡述了開展化學探究性實驗教學的必要性和可行性，以及探究式實驗教學的設計。

關(guān)鍵詞：探究性實驗;教學模式;教學設計

一、探究式教學的理論依據(jù)

探究式課堂教學，應以學生為主體，以學科知識為載體，構(gòu)建一種適合學生探究的學習環(huán)境。在教師創(chuàng)設的探究性學習環(huán)境中，通過學生積極、主動地“動腦”和“動手”探究，培養(yǎng)學生學會收集和處理信息，發(fā)展學生問題解決意識和能力，最終使學生學會如何學習。經(jīng)過幾十年的研究和改進，在廣泛吸收各種學習和教學模式優(yōu)點的基礎上，探究教學模式不斷發(fā)展和完善。如今，探究教學已經(jīng)受到各國教育者的重視，被廣泛稱為“科學教育的中心環(huán)節(jié)”，許多發(fā)達國家都在教育目標中體現(xiàn)出了對探究的重視。

探究教學作為現(xiàn)代教學的一種模式，是一種積極的學習過程，它具有諸多傳統(tǒng)教學模式所不具備的特征。其特點在于學生在教師有目的、有計劃的引導下，可以積極參與課堂活動，充分發(fā)揮主觀能動性。與“一講到底”的教學方式相比，這種探究式教學在激發(fā)學生興趣、培養(yǎng)學生創(chuàng)造力等方面均有優(yōu)勢。在側(cè)重點上，探究式教學與注入式教學亦有不同，探究式教學注重科學知識的產(chǎn)生過程，而注入式教學注重的卻是大量地灌輸權(quán)威性的事實。

二、開展探究性實驗教學的必要性和可行性

隨著素質(zhì)教育的整體推進，近年，我省化學教學改革積累了不少成功經(jīng)驗，化學實驗及其教學的理論和實踐研究有了較大的進展，例如：教師開始重視培養(yǎng)學生的化學素質(zhì)、創(chuàng)新精神和實踐能力，開始注重實驗功能的拓展和實驗設計的趣味化、生活化等等。但就總體的有效實施和落實情況而論，化學教學中重教輕學，學生被動學習;效率低、能力差的問題仍沒有得到根本解決，教師的主導作用與學生的主體作用脫節(jié)的現(xiàn)象還比較嚴重。實驗教學方法比較重視實驗的規(guī)范化和形式化且驗證性實驗偏多。學生做這種“照方抓藥”式的實驗固然能提高學生實驗操作的熟練程度和對所接受權(quán)威結(jié)論的再次感知。但在一定程度上忽視了學生的主動性，制約了對學生創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。而實驗作為化學教學的重要組成部分，其功能不僅體現(xiàn)在獲得正確的實驗結(jié)果，更重要的是使學生經(jīng)歷和體驗獲得實驗結(jié)果的探索過程。只有親身經(jīng)歷了這樣的過程，學生才能對化學實驗有較為深刻的理解，形成科學的態(tài)度、情感和價值觀，培養(yǎng)濃厚的興趣。因此，在中學化學中開展探究性實驗教學有其必要性。

三、探究式教學的一般模式

探究性實驗教學，一般運用了以下教學模式：創(chuàng)設問題情景——提出假設——設計實驗方案——實施實驗方案——得出實驗結(jié)論——合作交流。

四、探究性實驗教學的設計——課堂實踐

學生對實驗方案的設計和實驗基本操作及簡單的儀器使用有了一定的了解后，教師可以適時引導學生從身邊的一些現(xiàn)象中去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、作出猜想，進而獨立地設計解決問題的方案、進行實驗、分析實驗，找出問題的答案。在探究過程中學生遇到困難時，我們總是鼓勵他們采取一些可行的措施，如小組合作、師生合作的方式來化解困難。

如《質(zhì)量守恒定律》的教學設計，我是這樣設計教學片段的：

1.創(chuàng)設問題情境：取暖時所用的煤和平時蠟燭的燃燒之后質(zhì)量變少，取一小斷鎂條在空氣中點燃之后質(zhì)量變大。再結(jié)合生活中的一些現(xiàn)象，引導學生進行猜測：你認為化學反應前后物質(zhì)質(zhì)量總和與反應后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和是什么關(guān)系？

2.學生提出猜想

生A：我覺得反應之后質(zhì)量應該變大，根據(jù)前面學過的Mg+O2→MgO ;P+ O2→P2O5這兩個反應就可算出是變大。

生B：我認為變小，煤和蠟燭的燃燒之后生成爐渣和灰燼或氣體要比燃燒前煤和蠟燭的質(zhì)量要小。

生C：我覺得不會改變。從表面上看煤燃燒后質(zhì)量確實減少了，而我通過它燃燒的化學反應C+O2→CO2中卻算出沒變。蠟燭燃燒后質(zhì)量確實減少了，情況與上述分析相似。因此我猜想化學反應前后物質(zhì)質(zhì)量總和與反應后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和是不變的。

3.啟發(fā)引導學生

大家通過剛才的討論和交流，同學們產(chǎn)生了三種不同的猜想，那么究竟哪一個是正確的呢？它又隱含著怎樣的道理呢？現(xiàn)各小組可根據(jù)你們自己的猜想來設計實驗方案或參考書上的實驗方案。在探究過程中若有不能解決的問題，可求助其他組的同學，也可問老師。

4.學生設計實驗方案。（教師此時巡視輔導幫助他們分析可能出現(xiàn)的一些新問題）

學生設計的方案有很多，選出有代表性的有以下幾種。

學生方案①：取一小段蠟燭在一小塊木板上，把它們一起放在托盤天平上，調(diào)節(jié)托盤天平達到平衡。在托盤天平上點燃蠟燭，觀察托盤天平的平衡情況。

學生方案②：取一段鎂帶，在托盤天平上稱的質(zhì)量m1。用坩堝鉗夾持，在酒精燈上點燃，把燃燒后的白色粉末收集起來并在托盤天平上稱的質(zhì)量m2，比較反應前后質(zhì)量的變化。

學生方案③：在小燒杯中加入20mL稀硫酸銅溶液，取一根砂去鐵銹的鐵釘，將盛有硫酸銅溶液的燒杯和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量m1。將鐵釘浸到硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象，將盛有硫酸銅溶液的燒杯和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量m2，比較反應前后質(zhì)量的變化。

[說明：其中方案①和方案②，學生從老師提出的問題情境中受到啟發(fā)。方案③同學們參考了教材上的實驗方案。由此可見，學生自主設計實驗方案的靈活性和創(chuàng)新性有待于提高。此時教師的引導和指導是很重要的。]

5.師生共同評價

學生對以上實驗，產(chǎn)生了如下想法：

①蠟燭燃燒后質(zhì)量減少，是由于生成的氣體沒有被稱量所造成的”。

②鎂帶燃燒后質(zhì)量變大，是由于參加反應的氧氣沒有被稱量所造成的”。

③鐵與硫酸銅的反應質(zhì)量不變，因為反應中既沒有氣體參加反應，又沒有氣體生成”。

④“研究蠟燭燃燒反應的質(zhì)量變化，應將參加反應的氧氣和生成的二氧化碳、水一起稱量”。

⑤“在密閉容器中進行實驗，反應前后物質(zhì)質(zhì)量肯定不會發(fā)生變化”。

6.進行實驗再探究

同學們在采納大家意見的基礎上重新修改實驗方案后，再實驗就看到了反應前后天平是平衡的。

7.師生得出結(jié)論

通過化學實驗探究大家達成共識，最后總結(jié)得出：參加化學反應的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。我們把這一規(guī)律稱為質(zhì)量守恒定律。

可見，探究性實驗教學的特點在于把教師的講授轉(zhuǎn)化成了精心引導，把學生的被動接受轉(zhuǎn)化成了主動探究把學生的學習過程轉(zhuǎn)化成了發(fā)現(xiàn)認識過程，促進了學生的動腦思維、動口表達、動手實驗和動眼觀察。探究性實驗教學不僅要求學生十分重視課本知識的學習，還要求學生及時的、積極的、主動的把所學知識轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力，要求學生運用發(fā)散思維、聯(lián)想思維、逆向思維對教師提出的課題根據(jù)已有的知識和技能，根據(jù)現(xiàn)實條件制定不同的實驗方案，并對方案進行篩選、驗證，最終得出結(jié)論。

五、探究性實驗教學的體會

在探究性實驗教學中，學生自主的活動多了，教師的活動看似少了，實際上要將探究性實驗教學開展好，教師需要做的準備比以前更多了。在探究性實驗教學中，教師最大的任務不再是研究教材，而是要不斷地研究學生，注意依據(jù)學生的需求設計和不斷調(diào)節(jié)教學過程，注意對學生進行科學方法和探究能力的培養(yǎng)。教師要努力挖掘化學實驗教學中富有啟發(fā)性、探究性的實驗內(nèi)容，以化學實驗作為探究性學習的途徑，變“驗證性實驗”為“探究性實驗”，恢復化學探究性的本來面貌。要注意從生產(chǎn)、生活實際挖掘素材設計實驗方案，因為來源于生產(chǎn)、生活實際的實驗探究性強，能極大程度的調(diào)動學生探究的主動性，使學生產(chǎn)生強烈的探究欲望。

化學實驗是學生形成探究性學習的重要方式之一，為培養(yǎng)學生思考問題，解決問題的能力提供了條件。所以，應該提倡利用化學實驗進行探究性學習，使學生掌握科學的學習方法，形成終身學習的意識和能力。

愛因斯坦說：“興趣是最好的老師”。自從化學實驗探究性教學開展以來，學生學習的情緒很高漲。其原因就是充分調(diào)動了學生的學習興趣，調(diào)動了學生的學習主動性：探究性學習使學生由被動接受而轉(zhuǎn)為主動學習，從而形成通過自己的主動探究獲取知識的學習方式。形成“我要學”的學習風氣。

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