開展科學(xué)探究 發(fā)展科學(xué)思維

魯明輝

【背景】

本教學(xué)設(shè)計針對人教版初中化學(xué)第二單元課題二“氧氣”中“氧氣的性質(zhì)再探究”的相關(guān)知識點，是基于氧氣性質(zhì)的學(xué)習(xí)之后的科學(xué)探究課。該課時重點教學(xué)內(nèi)容是“氧氣的性質(zhì)”理論和實驗的相關(guān)知識點的鞏固與理解，要求從學(xué)情分析和目標(biāo)設(shè)計出發(fā)，合理規(guī)劃課前、中、后三階段的教學(xué)配合，結(jié)合趣味化的課堂形式和啟發(fā)式的課堂表現(xiàn)來激發(fā)學(xué)生的上課熱情，引導(dǎo)學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中進行科學(xué)探究，從而促進學(xué)生對本課時有關(guān)“氧氣的性質(zhì)”的知識點的學(xué)習(xí)、掌握、理解和運用，并在化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)過程中能夠有效發(fā)展科學(xué)思維，為未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

【學(xué)情分析】

教學(xué)對象是初中三年級的學(xué)生，化學(xué)是初中三年級新設(shè)立的科目，學(xué)生現(xiàn)在剛剛接觸化學(xué)科目不久，對于化學(xué)知識的儲備較少，基本的知識儲備在于第一單元的儀器操作、化學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)和前期氧氣性質(zhì)的學(xué)習(xí)，而且初中化學(xué)科學(xué)探究課包括實驗等教學(xué)具有一定的科學(xué)性和探究性，學(xué)生對新奇的知識和學(xué)習(xí)方式會有一定的興趣，學(xué)習(xí)積極性也會相應(yīng)地提高。

【教學(xué)目標(biāo)】

1.認(rèn)識氧氣能與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氧氣的化學(xué)性質(zhì)較活潑。

2.認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中的能量變化及一些化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。

3.通過活動和探究，體會觀察實驗現(xiàn)象；通過實驗探究問題的方法。

4.學(xué)會分析實驗信息并從中歸納得出結(jié)論的科學(xué)方法，學(xué)習(xí)從具體到抽象，從個別到一般的歸納方法，養(yǎng)成實事求是、尊重科學(xué)的態(tài)度。

5.逐步樹立“性質(zhì)決定用途”“用途體現(xiàn)性質(zhì)”的辯證觀點。

【教學(xué)重點】

進一步深化學(xué)生對“氧氣的性質(zhì)”知識點的學(xué)習(xí)、理解與運用，對氧氣的化學(xué)性質(zhì)及其現(xiàn)象進行描述，構(gòu)建學(xué)生的化學(xué)知識庫，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維。

【教學(xué)難點】

“氧氣的性質(zhì)”的相關(guān)實驗原理的理解和氧氣的作用的學(xué)習(xí)，深化學(xué)生控制變量、對比實驗、定量研究等科學(xué)探究的方法及思路。

【教學(xué)過程】

（一）復(fù)習(xí)導(dǎo)入課堂，開展高效課堂

基于“氧氣的性質(zhì)再探究”的科學(xué)探究課程，首先要將學(xué)生的已有知識與經(jīng)驗作為教學(xué)的關(guān)注點，整體的教學(xué)設(shè)計規(guī)劃中要結(jié)合多樣的方式引導(dǎo)學(xué)生對“氧氣”和“氧氣的性質(zhì)”的知識點復(fù)習(xí)，讓學(xué)生知道氧氣能支持燃燒，也要結(jié)合儀器操作、化學(xué)實驗觀察相關(guān)的知識，保證科學(xué)探究的要素，明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，為開展科學(xué)探究和學(xué)習(xí)新知作鋪墊。在課堂導(dǎo)入階段，教師可以按照“知識引導(dǎo)—化學(xué)觀察探究”的過程先設(shè)計相應(yīng)的教學(xué)過程。

教師設(shè)立問題“氧氣有哪些主要性質(zhì)和用途？”，引導(dǎo)學(xué)生對化學(xué)知識的復(fù)習(xí)。

學(xué)生在引導(dǎo)中回答“氧氣能支持燃燒和供給呼吸”“具有氧化性”“化學(xué)性質(zhì)活潑，可以與多種金屬物質(zhì)反應(yīng)”等。

教師控制好學(xué)生回答的場景，適當(dāng)給予肯定，同時可以通過板書或者PPT內(nèi)容呈現(xiàn)對“氧氣的性質(zhì)”化學(xué)知識做一個總結(jié)，這樣簡單的課前引入活動可以調(diào)動課堂氣氛，教師最后可以提出“本節(jié)課我們將以‘氧氣的性質(zhì)再探究的主題開展科學(xué)探究”，順利、高效地引入課堂。

（二）課堂問題引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生的探究欲望

課堂有效性的前提在于學(xué)生的參與度。在“氧氣的性質(zhì)再探究”的課時教學(xué)中，理論知識的學(xué)習(xí)需要一定的基礎(chǔ)，接下來是學(xué)生的參與和實踐。教師要從激發(fā)學(xué)生的探究欲望出發(fā)，結(jié)合視覺沖擊和問題設(shè)置來引發(fā)學(xué)生對知識點的思考和質(zhì)疑，從而促進學(xué)生科學(xué)探究能力和素養(yǎng)的提升。如在“氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃”的對照實驗教學(xué)中，教師先說明“將帶火星的木條伸入瓶中，若復(fù)燃，則證明該氣體含有氧氣”的實驗結(jié)論，同時說明“打開瓶子會對氧氣造成一定的污染”，或者是“空氣混入也帶有氧氣會使帶火星的木條復(fù)燃”的現(xiàn)象，然后讓學(xué)生觀察實驗并通過不斷提問引導(dǎo)學(xué)生思考。

教師將帶火星的木條反復(fù)伸入集氣瓶中，到最后一次氧氣不復(fù)燃，但是火星更亮了的現(xiàn)象，提問：“為什么最后一次伸入時沒有復(fù)燃？”

學(xué)生：瓶內(nèi)氧氣消耗完了。

教師：提示學(xué)生氧氣和空氣會產(chǎn)生交雜，氧氣很難被消耗完，正確答案是“氧氣不斷被消耗，濃度降低了”，因為最后一次火星更亮了，說明瓶中還有氧氣，只是濃度變小了。

然后教師可以追加問題：“探究空氣中氧氣含量時，過量的白磷是否把集氣瓶內(nèi)空氣中氧氣消耗完了？”激發(fā)學(xué)生的多維思考，然后再追問，以此來促進學(xué)生對氧氣性質(zhì)的再思考與再探究。

（設(shè)計意圖：從學(xué)生的好奇心角度來開展教學(xué)，結(jié)合設(shè)置課堂問題的方式來促進學(xué)生的思考，能夠調(diào)動學(xué)生參與課堂的積極性，更好地促進學(xué)生科學(xué)探究能力的提升和科學(xué)思維意識的培養(yǎng)。）

（三）合作探究促進，引導(dǎo)學(xué)生自主思考

單方向的知識傳遞比較低效，所以教師要從學(xué)生的自主性和師生的相互交流來提升教學(xué)成效，結(jié)合學(xué)生已學(xué)理論知識，以及課堂主題和形式來開展小組合作學(xué)習(xí)課堂教學(xué)。教師先演示實驗，然后提問學(xué)生想法，通過學(xué)生之間的思考、討論、分享和交流了解學(xué)生掌握知識的情況，讓學(xué)生在合作與探究中聯(lián)系化學(xué)實驗現(xiàn)象和理論知識，培育學(xué)生模型建構(gòu)、推理論證的科學(xué)思維。例如，在探究性實驗“探究影響物質(zhì)燃燒劇烈程度的因素”的教學(xué)活動中，教師以小組討論的形式來開展教學(xué)活動。

教師：這節(jié)課我們以小組合作探究的形式來進行實驗探究，大家根據(jù)實驗演示，根據(jù)分組來做讓火柴在提取的氧氣、空氣、排盡空氣等的不同條件下進行燃燒的實驗，請大家觀察火焰的大小，并舉手說明理由。

學(xué)生：小組中一起觀察實驗，然后記錄回答，得出“在氧氣中火柴燃燒更強烈”的實驗結(jié)論，進而明白“氧氣有助燃作用”的相關(guān)性質(zhì)。

教師肯定各個小組匯報得很完善，學(xué)生合作探究也能達(dá)到更好的教學(xué)效果，然后總結(jié)實驗，進而提出實驗中涉及控制變量的實驗方法，從而得出更多的實驗結(jié)論。

（設(shè)計意圖：應(yīng)該有效按照“以學(xué)生為主體”的教學(xué)原則開展，要在課堂上給予學(xué)生更多的時間和空間進行自動思考和自主探究，小組合作探究方式能夠有效促進學(xué)生的交流探究，有效提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。）

（四）教學(xué)案例擴展，豐富學(xué)生的知識儲備

科學(xué)探究思維的培養(yǎng)還在于科學(xué)素養(yǎng)的提升。初中化學(xué)是學(xué)生首次接觸的學(xué)科，教師保持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)探究課程的持續(xù)動力，要從“分析推理—推理論證—模型建構(gòu)—質(zhì)疑創(chuàng)新—反思修正—應(yīng)用模型”的模型出發(fā)，也要結(jié)合多方面的教學(xué)案例擴展來豐富學(xué)生的知識儲備，如可以在課堂上舉例“2019年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎威廉·凱林、彼得·拉特克利夫、格雷格·塞門扎由于發(fā)現(xiàn)了氧氣感知通路（生命體對缺氧和富氧做出不同反應(yīng)的分子機制）”，以名人故事來深化學(xué)生對科學(xué)事業(yè)的認(rèn)知，也結(jié)合本課時的教學(xué)主題，深化了學(xué)生對氧氣的作用和化學(xué)學(xué)科成就的認(rèn)知，引發(fā)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的奧秘及其深層次的價值思考，相應(yīng)提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，也能在一定程度上激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣。

（設(shè)計意圖：科學(xué)素養(yǎng)的提升在于理論知識的豐富和科學(xué)意識的增強，教學(xué)案例能夠通過成功經(jīng)驗和失敗教訓(xùn)多維促進學(xué)生的思考和發(fā)展，豐富學(xué)生多方面的知識儲備。）

（五）任務(wù)總結(jié)提升，鍛煉學(xué)生的科學(xué)思維

課程教學(xué)效果的調(diào)查和保證要從課后的作業(yè)設(shè)計和總結(jié)評價中進行，科學(xué)探究方面的成長不在于教師的教學(xué)，而要通過促進學(xué)生的有效科學(xué)觀察和思考進行。例如，教師可以結(jié)合課堂探究中對收集氧氣實驗的討論提出“如何收集不同濃度的氧氣？”或者是“不同方法收集氧氣的異同”的問題來設(shè)計課后作業(yè)，對應(yīng)的課堂教學(xué)內(nèi)容有排水法收集、利用中間取值法、化學(xué)反應(yīng)法等，課堂上講解了這幾種收集氧氣方法的實驗過程和特點，教師布置開放性的問題可以促進學(xué)生對所學(xué)化學(xué)知識和實驗的有效回顧和思考，同時對檢驗學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和科學(xué)素養(yǎng)有一定的促進作用，有效鍛煉了學(xué)生的科學(xué)思維。最后，教師要讓學(xué)生積極探究學(xué)習(xí)和創(chuàng)新質(zhì)疑思考，如可以通過更加開放的任務(wù)，讓學(xué)生利用現(xiàn)有的信息技術(shù)條件尋找更多的氧氣的提取方法和氧氣濃度測量方法，以此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究習(xí)慣。

（設(shè)計意圖：教學(xué)過程都是從目標(biāo)開始到反饋結(jié)束，科學(xué)探究課程要保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也要從課后任務(wù)的設(shè)計和總結(jié)評價反饋促進學(xué)生學(xué)習(xí)，通過簡單知識點的復(fù)習(xí)讓學(xué)生回想科學(xué)探究的過程，鞏固知識點的同時有效鍛煉科學(xué)思維。）

（六）設(shè)計課堂作業(yè)，促進學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固

課堂練習(xí)是教學(xué)的重要組成部分，是教學(xué)過程中即時鞏固學(xué)生所學(xué)知識的重要手段。通過在課堂上進行練習(xí)，學(xué)生可以應(yīng)用剛剛學(xué)到的知識點，從而加深對這些內(nèi)容的理解和記憶。同時，教師可以通過學(xué)生的表現(xiàn)獲取學(xué)習(xí)反饋，了解學(xué)生對新知識的掌握情況，為后續(xù)的教學(xué)調(diào)整提供依據(jù)。因此，在完成本節(jié)課教學(xué)后，教師可以為學(xué)生設(shè)計以下練習(xí)作業(yè)，促進學(xué)生鞏固與提高。

練習(xí)題一：選擇題

下列關(guān)于氧氣性質(zhì)的描述中，正確的是（? ）

A.氧氣是無色無味的氣體，密度比空氣小

B.氧氣在低溫、高壓時能變?yōu)榈{(lán)色的液體或固體

C.氧氣極易溶于水

D.氧氣是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的氣體，具有可燃性

練習(xí)題二：填空題

（1）氧氣是一種_____色、味的氣體，密度比空氣，_____溶于水。

（2）氧氣具有____性，能與多種物質(zhì)發(fā)生_____反應(yīng)。鐵絲在氧氣中燃燒時，火星四射，生成_____色固體。

練習(xí)題三：實驗探究題

某化學(xué)興趣小組的學(xué)生為了探究氧氣的性質(zhì)，進行了以下實驗。

實驗步驟：將一根點燃的蠟燭伸入裝有氧氣的集氣瓶中。

請回答以下問題：

（1）觀察并記錄實驗現(xiàn)象。

（2）分析實驗現(xiàn)象，解釋蠟燭在氧氣中燃燒的原因。

（3）根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)氧氣對物質(zhì)燃燒的影響。

（設(shè)計意圖：通過以上多樣化的題型以及富有啟發(fā)性的內(nèi)容，對學(xué)生進行不同角度和層次的考查，幫助學(xué)生全面、深入地理解氧氣的性質(zhì)，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和綜合能力。）

【案例反思】

本節(jié)課通過知識復(fù)習(xí)引入、自主探究和合作探究引導(dǎo)、拓展提升教學(xué)、任務(wù)總結(jié)等設(shè)計讓學(xué)生對“氧氣性質(zhì)”進行了再探究，鞏固了前期科學(xué)化學(xué)實驗的理論知識學(xué)習(xí)，也讓學(xué)生的主題式化學(xué)學(xué)習(xí)開了一個好頭，為之后的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。同時這節(jié)課也有改進的空間，在自主化探究活動中可以給予學(xué)生更多時間和空間，教師多進行針對化教學(xué)指導(dǎo)，在總結(jié)部分也要更多地從學(xué)生個體及時給予反饋來促進其成長。

綜上所述，本次教學(xué)設(shè)計的成果有一定的實用性和先進性，但是仍然存在進步的空間。教師要實時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)特點和學(xué)習(xí)情況，進而開展有效的教學(xué)活動，讓學(xué)生獲得更好的學(xué)習(xí)體驗，進而在化學(xué)學(xué)習(xí)中不斷增強學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，促進其積極自主地思考與探究，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

（作者單位：蘭州市第四十三中學(xué)）

編輯：陳鮮艷