新課程理念下的科學(xué)探究,是基礎(chǔ)教育課程改革中的新事物,科學(xué)探究活動(dòng)就是要讓學(xué)生親身經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程,學(xué)習(xí)科學(xué)的探究方法,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)化學(xué),在體驗(yàn)中感受化學(xué),從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的能力,使學(xué)生獲得終身學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣,讓學(xué)生充分感受化學(xué)的美,體會(huì)成功的愉悅。
一、對(duì)探究式學(xué)習(xí)的正確理解和實(shí)施
目前的教育活動(dòng)中,在理解和實(shí)施探究式學(xué)習(xí)中常常會(huì)出現(xiàn)兩方面的偏差,一是對(duì)探究的泛化,另一是對(duì)探究的神話。前者就是隨意地給一些人們?cè)缫咽熘慕膛c學(xué)的形式貼上探究的標(biāo)簽,在出的題目前面加上“某研究性學(xué)習(xí)小組”或者“學(xué)生進(jìn)行的探究活動(dòng)”等等,但其實(shí)并不含有多少讓學(xué)生探討的內(nèi)容,從目的到內(nèi)容再到方法、步驟,甚至連表格都設(shè)計(jì)好了,結(jié)論呼之欲出,卻被冠以探究的名稱;后者則只把從問題的提出,證據(jù)的收集,主案的制訂和實(shí)施,結(jié)論的得出等等都由學(xué)生自主發(fā)現(xiàn),這樣學(xué)生的探究量很大,往往無從下手,學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)敷衍了事,根本進(jìn)行不了探究活動(dòng)。我認(rèn)為完成學(xué)生學(xué)法的轉(zhuǎn)變,進(jìn)行探究式教學(xué)方式有如下幾個(gè)方面的內(nèi)容。
(1)學(xué)生要圍繞學(xué)科中科學(xué)性問題展開探究活動(dòng)
所謂科學(xué)性問題是針對(duì)客觀世界中的物體、陌生事件提出的,問題要與學(xué)生所學(xué)的科學(xué)概念相聯(lián)系,并且能夠引導(dǎo)他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)的收集和分析并對(duì)科學(xué)現(xiàn)象作出合理解釋的活動(dòng)。在課堂上,設(shè)計(jì)一個(gè)有難度但又能讓學(xué)生通過探究得到結(jié)論的問題,就能滿足學(xué)生的成就感,激發(fā)學(xué)生的求知欲,而且能通過研究去探討另外一些問題。
(2)學(xué)生要認(rèn)清探究活動(dòng)與進(jìn)行科學(xué)研究的區(qū)別
科學(xué)是以實(shí)驗(yàn)證據(jù)為基礎(chǔ)來解釋客觀世界的運(yùn)行機(jī)制??茖W(xué)家在實(shí)驗(yàn)中通過觀察測(cè)量獲得實(shí)驗(yàn)證據(jù),而實(shí)驗(yàn)的環(huán)境可以是自然環(huán)境、也可以是人工環(huán)境。在觀察與測(cè)量中,科學(xué)家利用感官感知,或借助于儀器延伸感官功能進(jìn)行觀察,反復(fù)的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索驗(yàn)證。在課堂探究活動(dòng)中,學(xué)生需要運(yùn)用證據(jù)對(duì)科學(xué)現(xiàn)象作出解釋,科學(xué)解釋借助于推理提出現(xiàn)象或結(jié)果產(chǎn)生的原因,并在證據(jù)和邏輯論證的基礎(chǔ)上建立各種各樣的聯(lián)系,科學(xué)解釋須同自然觀察或?qū)嶒?yàn)所得的證據(jù)一致,并遵循客觀規(guī)則。因此,解釋要超越現(xiàn)有知識(shí),提出新的見解。對(duì)于科學(xué)家,這意味知識(shí)的增長;對(duì)于學(xué)生,這意味著對(duì)現(xiàn)有理解的更新,兩種情況的結(jié)果都能產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)。學(xué)生的探究活動(dòng)主要是建立在已有的知識(shí)基礎(chǔ)上,進(jìn)行科學(xué)的演示過程,與真正的科學(xué)研究還有不少的差距。
(3)學(xué)生要能交流討論他們的探究成果
課堂上,學(xué)生公布他們的解釋,使別的學(xué)生有機(jī)會(huì)就這些解釋提出疑問,審查證據(jù),挑出邏輯錯(cuò)誤,指出解釋中有悖于事實(shí)論據(jù)的地方,或者就相同的觀察提出不同的解釋。學(xué)生間相互討論各自對(duì)問題的解釋,能夠引發(fā)新的問題,有助于學(xué)生將實(shí)驗(yàn)論據(jù)、已有的科學(xué)知識(shí)和他們所提出的解釋這三者更緊密地聯(lián)系起來,最終,學(xué)生能解決彼此觀點(diǎn)中的矛盾,鞏固以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的論證。其實(shí)交流的過程也是探究的過程,讓學(xué)生在不知不覺的過程中完成探究活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度,以及實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng)。
二、探究式學(xué)習(xí)方式的構(gòu)建模型
“探究式學(xué)習(xí)方式”是指類似科學(xué)研究的方式引導(dǎo)學(xué)生圍繞需要探究解決的特定問題而展開的一種教與學(xué)的活動(dòng)。學(xué)生是全部學(xué)習(xí)活動(dòng)的主人,他們通過積極探索、獨(dú)立思考,創(chuàng)造性地提出假說或解決方案并論證付諸實(shí)施,最后得出結(jié)論,這個(gè)過程學(xué)生體驗(yàn)了形成知識(shí)、整合分析、綜合運(yùn)用的環(huán)節(jié),在潛移默化中培養(yǎng)了學(xué)生的探究創(chuàng)造的能力。探究式學(xué)習(xí)方式的構(gòu)建模型通常為:
探究性學(xué)習(xí)方式并沒有固定的模式,根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容,不同的學(xué)生組合,可采取不同的程序,由學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題是最好的方式,教師不是旁觀者,要參與其中,和學(xué)生一起討論交流,作適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo),但也不能包辦代替。這樣學(xué)生更能增強(qiáng)自信心和積極參與科學(xué)研究的欲望,繼而產(chǎn)生對(duì)學(xué)習(xí)的更大興趣。
三、探究式學(xué)習(xí)方式在化學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用
正確運(yùn)用探究式教學(xué)方法,在實(shí)際的化學(xué)課堂教學(xué)中,往往能取得良好的效果。以前的課堂教學(xué),教師是主角,學(xué)生是配角;教師是表演者,學(xué)生是觀眾,不利于發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性。而運(yùn)用了探究式教學(xué)方法,就大不一樣。首先,在思想上更新觀念,在課堂教學(xué)中進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換,讓學(xué)生唱主角,教師當(dāng)配角。教師不再大篇幅的講授,把課堂上的大部分時(shí)間還給學(xué)生,讓他們動(dòng)手去實(shí)踐,在實(shí)踐中學(xué)會(huì)自我思考和探索。
例如:探究用鋁屑制備氫氧化鋁的最佳方案。
(1)提出問題:以鋁屑為原料制備氫氧化鋁。
(2)學(xué)生交流討論探索:運(yùn)用已有的知識(shí),結(jié)合要解決的問題,學(xué)生充分發(fā)揮自己的聰明才智,紛紛提出自己認(rèn)為可行的方案。這個(gè)過程是學(xué)生能夠運(yùn)用已有信息,分析判斷處理,培養(yǎng)了學(xué)生提出問題、解決問題的能力和創(chuàng)新意識(shí)。
(3)提出假設(shè)方案:
(4)論證假設(shè)方案:引導(dǎo)學(xué)生分析,在這四種方案中,有沒有不可行的方案。根據(jù)已有知識(shí),經(jīng)過辯論,學(xué)生一致認(rèn)為方案三不可行,因?yàn)檠趸X不能直接與水反應(yīng)生成氫氧化鋁。如果把氧化鋁再與酸或堿反應(yīng),會(huì)增加實(shí)驗(yàn)步驟,不僅繁瑣而且浪費(fèi)原料。在剩下的三個(gè)方案中,進(jìn)一步討論所需藥品。方案一由硫酸鋁制氫氧化鋁用氫氧化鈉還是用氨水,因?yàn)闅溲趸X具有兩性,能和氫氧化鈉反應(yīng)而溶解,不易控制反應(yīng)物的用量,因此用氨水。方案二中由偏鋁酸鈉制氫氧化鋁時(shí),同樣因?yàn)闅溲趸X的兩性,應(yīng)向其中通入二氧化碳,而不能用強(qiáng)酸。方案四也是可行的。
對(duì)于這三個(gè)方案,要選出最佳方案,還要考慮反應(yīng)物的用料多少的問題,這個(gè)問題,就是工業(yè)上的節(jié)約成本問題,引導(dǎo)學(xué)生寫出三種方案涉及到的化學(xué)方程式和離子方程式,列出下列表格
方案 |
生成1mol氫氧化鋁消耗H+或OH-的物質(zhì)的量 | |
H+的物質(zhì)的量 |
OH-的物質(zhì)的量 | |
方案一 |
3mol |
3mol |
方案二 |
1mol |
1mol |
方案四 |
3/4mol |
3/4mol |
(5)確定最佳方案:從反應(yīng)物種類來看,三種方案都使用了三種藥品,從消耗酸、堿的物質(zhì)的量來分析,方案一用量最多,方案四用量最少,從操作要求考慮,方案四最簡(jiǎn)單,因此確定方案四是最佳方案。
(6)實(shí)施方案:在實(shí)驗(yàn)之前提出新的問題:采用方案四制備氫氧化鋁還需要注意什么問題?怎樣使一定質(zhì)量的鋁制得最多量的氫氧化鋁?促使學(xué)生積極討論,重新審視方案四中的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。
學(xué)生甲回答:鋁屑應(yīng)該按1∶3的質(zhì)量比分配,一份與硫酸反應(yīng),三份與氫氧化鈉反應(yīng),這樣才能使硫酸鋁和偏鋁酸鈉恰好完全反應(yīng)生成氫氧化鋁,鋁元素全部沉淀下來,得到的沉淀最多。
學(xué)生乙補(bǔ)充:如果不按這個(gè)比例,一部分鋁元素以硫酸鋁或偏鋁酸鈉的形式存在于溶液中,得到的氫氧化鋁不是最大值。學(xué)生的認(rèn)真分析,充分發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性,只有這樣,才能培養(yǎng)出適應(yīng)創(chuàng)新型社會(huì)的人才。
有些學(xué)生進(jìn)一步想到酸堿用量的控制問題。學(xué)生丙:認(rèn)為用來和鋁屑反應(yīng)的硫酸、氫氧化鈉都應(yīng)該是恰好反應(yīng)。就如何控制,為什么要控制?學(xué)生展開討論,并在實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn),得出一個(gè)正確的方法:向鋁屑中滴加硫酸或氫氧化鈉,不斷振蕩,至鋁屑恰好溶解,不再產(chǎn)生氣泡為止。這樣學(xué)生對(duì)氫氧化鋁的性質(zhì)有了更深的理解,至于如何控制酸堿的用量,實(shí)驗(yàn)需要注意的問題解決以后,使方案四更加優(yōu)化了。老師對(duì)學(xué)生給以充分的鼓勵(lì),學(xué)生體會(huì)到解決問題的成功感。
(7)評(píng)價(jià)方案:符合科學(xué)性、安全性、可行性、簡(jiǎn)約性的原則,并且使效益最大化。這一方案中,鋁原子的利用率達(dá)到了100%,符合現(xiàn)代化工生產(chǎn)的原則。這次的探究式學(xué)習(xí),使學(xué)生親自體驗(yàn)了解決問題的全過程。假設(shè)他們是化工廠的一名工程師,不就很好地完成了工廠交給的任務(wù)了嗎?學(xué)生從中獲得了成功的喜悅,體會(huì)到了化學(xué)知識(shí)的價(jià)值,培養(yǎng)了化學(xué)思維品質(zhì),將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中,學(xué)習(xí)了科學(xué)探究的基本方法,培養(yǎng)了探究問題、解決問題的能力。
再如含碘食鹽中碘含量的測(cè)定,利用生活中現(xiàn)有的物質(zhì),結(jié)合所學(xué)知識(shí),分析得出加碘鹽中的碘元素以什么形式存在,如何測(cè)定其中碘的含量,最后學(xué)生設(shè)計(jì)出用碘化鉀和廚房里的醋以及淀粉來測(cè)碘元素,其含量用碘量放大法,硫代硫酸鈉溶液滴定可以計(jì)算出。這一探究活動(dòng)不僅鞏固了學(xué)生的知識(shí),更重要的是讓化學(xué)貼近了生活。
四、探究式學(xué)習(xí)中需注意的問題
探究式學(xué)習(xí)方式的運(yùn)用恰當(dāng),為我們帶來了全新的教育方式,正確掌握和運(yùn)用好它,還要注意下列問題:1、強(qiáng)調(diào)探究式學(xué)習(xí)的多樣化設(shè)計(jì)模式。提倡多樣化的學(xué)習(xí)方式及其相互促進(jìn),在多樣化的科目中開展探究學(xué)習(xí),應(yīng)注意學(xué)科滲透,關(guān)心科技發(fā)展。2、探究式學(xué)習(xí)應(yīng)面向全體學(xué)生并關(guān)注個(gè)別差異。應(yīng)滿足每個(gè)學(xué)生發(fā)展的基本要求,面向生活,面向社會(huì),強(qiáng)調(diào)“從生活走向化學(xué),從化學(xué)走向社會(huì)。”3、應(yīng)給探究式學(xué)習(xí)的開展提供足夠的支持條件。教師要充分地傾聽學(xué)生,辨證地處理學(xué)生自主與教師指導(dǎo),正確地處理學(xué)生已有的個(gè)人知識(shí)和原始概念,引導(dǎo)學(xué)生積極反思。4、在探究過程中體驗(yàn)挫折與成功。不僅強(qiáng)調(diào)動(dòng)手,更要強(qiáng)調(diào)動(dòng)腦。5、不必一次探究透,探究完。有時(shí)也不一定有結(jié)論,關(guān)鍵在于參與探究的過程。
6、探究式學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)應(yīng)以形成性評(píng)價(jià)為主。應(yīng)注意過程評(píng)價(jià)與結(jié)果評(píng)價(jià)的結(jié)合,構(gòu)建多元化發(fā)展的新的評(píng)價(jià)體系。
探究活動(dòng)作為一種全新的教學(xué)方式應(yīng)貫穿于整個(gè)教學(xué)過程中,體現(xiàn)在每一節(jié)課上,體現(xiàn)在每一個(gè)學(xué)生身上。在新課程改革的浪潮中,作為教師要更新觀念,改變教法,注重研究學(xué)法,讓學(xué)生在探究中獲得新知識(shí),領(lǐng)會(huì)科學(xué)探究活動(dòng)的內(nèi)容,并付諸實(shí)際行動(dòng)。