新課程理念下高中化學探究性實驗的教學實踐與思考

沈昌明

【摘要】新一輪課程改革倡導自主的、合作的、探究的學習方式,探究性教學方式是以探究為主的教學活動,指在教師的引導下,學生獨立自主學習、合作討論?，F行的高中化學教材的基本探究內容,要求學生能自由地表達、質疑、探究、討論問題,而探究性實驗教學是探究性教學的一種重要形式,也是新課程理念的一個具體體現形式,是新課程賦予每一位化學老師不可推卸的任務。

【關鍵詞】高中化學;探究性實驗教學;實踐與思考

Under the new course principle chemistry investigation in the senior high

school experiment of the teaching practice and thinking

Shen Chang-ming

【Abstract】New a course reform initiate independence of, cooperation of, investigation of study way, the investigation teaching way regard investigation as principle of teaching activity, under the leading of the teacher, student independence independence study, cooperation discussion.The basic investigation contents of current chemistry teaching material in the senior high school, request student ability at liberty expression, query, investigation, discussion problem, but investigation experiment the teaching is an investigation teaching of a kind of importance form, is also new course principle of a concrete the body reveal in material body type, is new the course give each chemistry teacher and can't evade of mission.

【Key words】Senior high school chemistry;The investigation experiment teaching;Practice and thinking

1.高中化學實施探究性教學的時代背景

1.1美國實用主義教育家杜威的“現代教育”理論認為:教師在教學中,緊密聯系生活實際,注重引導學生通過個人的探索活動進行學習,容易使學生產生興趣,發揮自身的主動性、創造性,能在獲取和運用知識的過程中提高個人的能力,這就是探究性教學。

1.2實施探究式實驗教學是適應新課程改革的需要。在我國的高中化學新課標中明確強調“使學生體驗科學研究的過程,激發學習化學的興趣,強化科學探究的意識,促進學習方式的轉變,培養學生的創新精神和實踐能力”。強調在化學教學過程中教師要尊重和滿足不同學生的需要,通過開展多種探究活動,讓學生在提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、交流與表達等活動中,強化科學探究意識,學會發現問題、提出問題、分析問題、解決問題、反思問題,促進學習方式的轉變,培養他們的合作精神,激發創新潛能,提高實踐能力。

1.3加強探究性實驗教學研究是加速教師成長的需要?；瘜W探究性實驗教學是一種依賴化學實驗解決問題、獲取知識規律的教學模式,具有很大的靈活性和開放性,目前沒有完整的資料可供借鑒。這對使用慣了傳統教材和教法的化學教師而言,無疑是一個大的挑戰,要求每一個化學教師不斷學習、刻苦鉆研,從而快速掌握探究式實驗教學技能,提高自身教學能力和業務水平。

1.4開展探究式實驗教學是培養學生探索精神和創新能力的需要。一是開展探究性實驗教學可以進一步開發學生的智慧與潛力;同時開展探究性實驗教學可以提高學生的如掌握分析問題、解決問題以及計算推理等學習能力。

2.高中化探究性實驗的剖析

化學是一門“以實驗為基礎”的科學,挖掘和開發化學實驗在化學探究性學習中的功能,對于進一步激發學生的學習興趣、進一步轉變學生的學習方式,形成終身學習的意識和能力具有重要的意義。而實驗是科學探究的基礎,任何實驗都或多或少的具有一定的驗證和探究性,兩者不能也不可能孤立的存在,那么如何來界定探究性實驗呢?根據新課程理念和筆者的教學實踐,高中化探究性實驗有以下一些特征:

2.1從教學理念上看

探究性實驗教學要“以學生的發展”為理念來設計,課堂教學設計要以學生發展為本,以豐富多樣的教學情景設置為先導;以問題和探究為主線,以學生活動為主要內容,充分發揮學生的主動性,要能體現出學生的首創精神。

2.2從教師作用上看

探究性實驗教學只是給學生提供一個通過親自探究來學習化學知識的途徑,教師在探究性化學實驗教學中,應是整個探究活動的參與者,活動的組織者,方案指導者,教學氛圍的維持者,結論的仲裁者,但不是終裁者。

2.3從實驗目的上看

探究性實驗既重視規律的驗證,實驗技能的培訓,又強調學生通過實驗在科學的學習和研究方法上獲得感性體會。簡單的說,探究性實驗更加關注學生的學習過程和對結論的解釋。

2.4從探究性實驗的內容和形式上看

化學探究性實驗內容的選定一般有兩個渠道:第一,可以將書本的演示實驗、學生實驗改變具有探究性的學生實驗;也可以將書本上的具有可延伸的知識點或某一領域的學習內容推向深處,提倡從生活中學化學,用化學知識解決生產、生活實際的問題,體驗身邊處處有化學。如增加設計聯系實際的探索性實驗(市售飲品中維生素C含量檢測);改進欠佳的實驗方案、完善定型實驗(Na與H2O反應的實驗改進);改進實驗裝置,增加微型實驗等。

2.5從教學模式上看

高中新課程倡導的化學探究性實驗教學模式主要是“發現和提出問題——實驗探究——解釋與結論——反思與表達”。分四個階段:第一階段,提出問題。要求教師給學生提供一個問題情境,并講解探究的步驟;第二階段,實驗探究階段。學生搜集關于自己看到或經歷過的這個問題的信息,將新的條件引入問題情境,以此來觀察事物是否會發生不同的變化;

第三階段,解釋與結論。教師要求學生組織資料并做出解釋;第四階段,反思與表達。要求學生分析自己的探究過程,找出最需要以及沒有得到的信息類型,同時對自己在實驗過程中的表現進行反思,并主動與他人交流討論探究的結果。

2.6從認知順序上看

在探究性實驗教學中,教師首先精心選擇具有典型意義的課題,選題上要依據學習內容特點、教學條件、學生的基礎來選擇、設計。要從學生已有知識經驗出發,由易到難逐漸擴展和深入;在低年級可以把一些與元素化合物性質有關的驗證性實驗改為以學生為主體的探究性實驗,高年級可以安排基本理論方面的綜合性實驗。

基于上述六個方面,以及探究性實驗的教學思想、實驗功能等,一般認為,探究性實驗是由老師或學生提出實驗課題,學生自己設計方案,然后根據方案進行探索研究,正確處理實驗結論的一類實驗形式。

3.高中化學探究性實驗必須遵守的原則

3.1目的性原則

對于任何一個課題而言,探究的范圍都很大,角度都很多,教師應根據學生實際水平和學校教學的條件,設計出一個個具體的目標任務,讓學生來逐個完成。這樣可以幫助學生明確自己的學習目的。

3.2多樣性原則

探究性實驗課題要多樣化設計,面向全體學生,并關照個別差異?？梢允峭粋€課題設計出不同內容讓不同層次的學生完成,也可以是多全體學生分層分類要求,讓每個學生都得到提高。

3.3主次性原則

在進行探究性實驗教學時要辯證地處理好學生自主性與教師指導性,學生是主體,教師是主導,教師可以是參與者,在必要時教師給予指導。

3.4簡易性原則

在能達到探究實驗目的前提下,盡量利用身邊的簡易器材進行實驗;實驗難度要根據學生的實際情況而定,設計的實驗方案要便于操作,易與采集實驗數據和處理數據。

3.5安全性原則

探究性實驗一般難度較大,學生經驗不足,應盡量避免使用有毒藥品和具有一定危險性的實驗操作。

3.6科學性原則

探究性實驗的科學性非常強,實驗原理、實驗操作程序和物理理論知識、科學的實驗研究方法必相一致。在整個探究過程中,要著重培養學生科學思維方法,觀察和記錄實驗的方法,以提高學生的科學素質,這也正是增設探究性實驗的宗旨。

3.7趣味性原則

實驗內容除課本外,也應該選用有關日常生活、環境、能源、生產等實際中的問題,通過探究來解決與人類自身緊密聯系的問題,借助多媒體、FLASH動畫,培養學生的興趣,發展學生的特長,激發學生學習的動機,增長他樣對新知識的探求欲和探索未知領域的創造欲。

3.8創造性性原則

所設計的探究性實驗應有一定的新穎性、先進性和實驗性,要充分體現出創造性原則,運用創造性思維獨立的去認識新知識,符合學生的認知結構,由易到難,循序漸進。

3.9功能性原則

探究性實驗教學功能的重點不在探究的操作方法和操作技能上,也不在實驗的成功與失敗上,而是看學生探究學習的意識是否加強了、學生的創新意識和能力是否提高了、教師的觀念是否發生了變化等,以形成性評價為主。

3.10多重性原則

在新課程理念下,高中化學課堂教學開展探究性實驗教學要符合新課標的指導思想,以培養學生的能力,緊抓教學質量不放松,在具體實施過程中要體現探究性實驗教學的多重性原則:一是自主探究與合作學習相結合的原則;二是雙基教學與能力培養相結合的原則;三是現代化教學手段與傳統教學手段相結合的原則等

4.高中化學探究性實驗教學實踐

創設問題情境→提出猜想與假設→設計實驗方案→實施實驗方案→得出實驗結論→交流反思是探究性實驗的幾個重要環節,在高中化學教學中貫徹這一理念,來充分發揮學生的主體作用,學生在教師的引導下,質疑、辨析、實驗、思索,并在探究中深入理解,綜合應用化學基本概念和基礎理論,提高學生分析和解決實際問題的能力。

下面以實驗室制取氯氣為例進行分析,實施過程如下:

4.1創設問題情境

1915年4月22日,在第一次世界大戰中,德軍與英、法軍在比利時伊普爾對峙。黎明時分,英、法軍前線戰場的士兵突然看到一股黃綠色氣體逐漸向前襲來,很快大群大群的士兵被熏得東倒西歪,眼睛睜不開,鼻子被刺激得喘不過氣來,法軍陣地一片恐怖氣氛,幾分種之內,長達幾千米的陣地被一片恐怖所籠罩。協約國全線潰退,德軍乘勝前進,向前推進了幾千米,這就是震驚世界的首次毒氣戰。同學們想知道這是什么毒氣嗎?它能在我們的實驗室里怎樣來制取呢?這樣,教師為學生創造了一個可供探索的問題情景。

4.2提出猜想與假設

制氯氣的過程可能是: Cl-→Cl 2Cl=Cl2要使Cl-變成Cl,必須使其失去電子,欲使其失電子必須加入得電子能力比Cl強的微粒,學生經過查找收集資料可知Mn7+、Mn4+有這個能力。KMnO4、MnO2中可能有Mn7+和Mn4+離子,但必須加入H+離子與O原子結合,游離出Mn7+和Mn4+,綜合以上可知:只要有H+、Cl-、KMnO4或MnO2三種微粒卻可得到氯氣。也就是鹽酸與MnO2反應能得到氯氣。

4.3設計實驗方案

要實現在實驗室里制取純凈干燥的Cl2,必須選擇合適的發生裝置,還要考慮如何除去Cl2氣中混有的雜質? Cl2的收集和有毒Cl2的尾氣處理問題為主要任務,教師可組織學生以小組展開探究,引導學生設計實驗室制取的反應裝置和設計出最佳實驗方案。

4.4實施實驗方案

學生根據制氯氣的反應原理,分幾個小組從試管、燒杯、試管夾、酒精燈、火柴、膠塞、導管和濃鹽酸、稀鹽酸、NaCl固體、MnO2固體、KMnO4固體、NaOH溶液,探究完成實驗室制取Cl2的反應原理、凈化、收集和尾氣處理的過程。

4.5得出實驗結論

學生在教師的指導下完成上述兩種制取Cl2實驗,結果都有Cl2生成。

即反應原理:MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O或

2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

4.6交流反思

實驗結束后,組織學生討論交流以下問題:

①總結實驗步驟如下:組裝儀器、檢驗裝置氣密性、裝藥、緩緩加熱制氣、收集氯氣、尾氣處理、拆卸儀器,整理實驗臺

②實驗室制取氯氣時,怎樣才能得到純凈的氯氣?為什么?

③實驗中,收集氯氣的一般方法是什么?

④制氯氣時為何要用吸收裝置?吸收原理是什么?

老師請同學們進行評價。至此,本節課的授課內容基本完成,同學們通過自己的努力,完成了從未知到結論的跨越,這個過程是在學生原有知識水平的基礎上,通過學生自己的探究活動,發現和掌握了“新” 的知識,這就是探究性實驗教學的目的。

5.思考:

在高中化學課堂教學中,如何開展好課堂實驗探究性教學,使新課程改革精神真正落到實處,教師必須認真做到以下幾點:一是更新教學觀念,牢固確立學生為主體、教師為主導的思想,把時間和空間還給學生,讓學生真正成為課堂學習的主人,教師只以平等的態度積極參與學生的探究活動,以增強學生的學習積極性和提高學生探究活動的效率;二是教師要用贊賞的眼光看待學生,保護好學生的學習興趣和積極性。三是在實施探究性教學時,教師一定要吃透教材,把握整個全局,特別是要有個好的開頭,為學生搭建一個盡快進入角色的探究性平臺,這樣就能收到事半功倍的效果。四是探究的實驗問題要從現實的生產、生活中去選擇,這樣學生會感到親切,從而產生濃厚的學習興趣和強烈的求知欲望;四是在探究性實驗教學中,教師要指導學生認真觀察、思考、發現問題并自己解決問題的方案,從而使學生養成善于尋找問題和思考問題的習慣,形成發現問題、提出問題并解決問題的能力;五是通過探究性實驗教學,有利于優化課堂教學結構、建立平等互動和諧的師生關系、提高師生的綜合素質。正所謂:不好的教師只會傳授真理,而優秀的教師是教學生去發現真理。

參考文獻

[1]劉知新 化學教學論.北京:高等教育出版社,2006

[2]陸軍化學教學中研究性學習課題的類型和生成策略2006.8中學化學教與學

[3]錢晨嵐、蔡亞萍高中化學課堂探究教學方案設計的研究2006.12中學化學

[4]劉運才.化學探究性教學的實踐與思考.中學化學參考,2006.

收稿日期:2009-10-22