新课程理念下高中化学探究性实验的教学实践与思考

沈昌明

【摘要】新一轮课程改革倡导自主的、合作的、探究的学习方式,探究性教学方式是以探究为主的教学活动,指在教师的引导下,学生独立自主学习、合作讨论。现行的高中化学教材的基本探究内容,要求学生能自由地表达、质疑、探究、讨论问题,而探究性实验教学是探究性教学的一种重要形式,也是新课程理念的一个具体体现形式,是新课程赋予每一位化学老师不可推卸的任务。

【关键词】高中化学;探究性实验教学;实践与思考

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.高中化学实施探究性教学的时代背景

1.1美国实用主义教育家杜威的“现代教育”理论认为:教师在教学中,紧密联系生活实际,注重引导学生通过个人的探索活动进行学习,容易使学生产生兴趣,发挥自身的主动性、创造性,能在获取和运用知识的过程中提高个人的能力,这就是探究性教学。

1.2实施探究式实验教学是适应新课程改革的需要。在我国的高中化学新课标中明确强调“使学生体验科学研究的过程,激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力”。强调在化学教学过程中教师要尊重和满足不同学生的需要,通过开展多种探究活动,让学生在提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、交流与表达等活动中,强化科学探究意识,学会发现问题、提出问题、分析问题、解决问题、反思问题,促进学习方式的转变,培养他们的合作精神,激发创新潜能,提高实践能力。

1.3加强探究性实验教学研究是加速教师成长的需要。化学探究性实验教学是一种依赖化学实验解决问题、获取知识规律的教学模式,具有很大的灵活性和开放性,目前没有完整的资料可供借鉴。这对使用惯了传统教材和教法的化学教师而言,无疑是一个大的挑战,要求每一个化学教师不断学习、刻苦钻研,从而快速掌握探究式实验教学技能,提高自身教学能力和业务水平。

1.4开展探究式实验教学是培养学生探索精神和创新能力的需要。一是开展探究性实验教学可以进一步开发学生的智慧与潜力;同时开展探究性实验教学可以提高学生的如掌握分析问题、解决问题以及计算推理等学习能力。

2.高中化探究性实验的剖析

化学是一门“以实验为基础”的科学,挖掘和开发化学实验在化学探究性学习中的功能,对于进一步激发学生的学习兴趣、进一步转变学生的学习方式,形成终身学习的意识和能力具有重要的意义。而实验是科学探究的基础,任何实验都或多或少的具有一定的验证和探究性,两者不能也不可能孤立的存在,那么如何来界定探究性实验呢?根据新课程理念和笔者的教学实践,高中化探究性实验有以下一些特征:

2.1从教学理念上看

探究性实验教学要“以学生的发展”为理念来设计,课堂教学设计要以学生发展为本,以丰富多样的教学情景设置为先导;以问题和探究为主线,以学生活动为主要内容,充分发挥学生的主动性,要能体现出学生的首创精神。

2.2从教师作用上看

探究性实验教学只是给学生提供一个通过亲自探究来学习化学知识的途径,教师在探究性化学实验教学中,应是整个探究活动的参与者,活动的组织者,方案指导者,教学氛围的维持者,结论的仲裁者,但不是终裁者。

2.3从实验目的上看

探究性实验既重视规律的验证,实验技能的培训,又强调学生通过实验在科学的学习和研究方法上获得感性体会。简单的说,探究性实验更加关注学生的学习过程和对结论的解释。

2.4从探究性实验的内容和形式上看

化学探究性实验内容的选定一般有两个渠道:第一,可以将书本的演示实验、学生实验改变具有探究性的学生实验;也可以将书本上的具有可延伸的知识点或某一领域的学习内容推向深处,提倡从生活中学化学,用化学知识解决生产、生活实际的问题,体验身边处处有化学。如增加设计联系实际的探索性实验(市售饮品中维生素C含量检测);改进欠佳的实验方案、完善定型实验(Na与H2O反应的实验改进);改进实验装置,增加微型实验等。

2.5从教学模式上看

高中新课程倡导的化学探究性实验教学模式主要是“发现和提出问题——实验探究——解释与结论——反思与表达”。分四个阶段:第一阶段,提出问题。要求教师给学生提供一个问题情境,并讲解探究的步骤;第二阶段,实验探究阶段。学生搜集关于自己看到或经历过的这个问题的信息,将新的条件引入问题情境,以此来观察事物是否会发生不同的变化;

第三阶段,解释与结论。教师要求学生组织资料并做出解释;第四阶段,反思与表达。要求学生分析自己的探究过程,找出最需要以及没有得到的信息类型,同时对自己在实验过程中的表现进行反思,并主动与他人交流讨论探究的结果。

2.6从认知顺序上看

在探究性实验教学中,教师首先精心选择具有典型意义的课题,选题上要依据学习内容特点、教学条件、学生的基础来选择、设计。要从学生已有知识经验出发,由易到难逐渐扩展和深入;在低年级可以把一些与元素化合物性质有关的验证性实验改为以学生为主体的探究性实验,高年级可以安排基本理论方面的综合性实验。

基于上述六个方面,以及探究性实验的教学思想、实验功能等,一般认为,探究性实验是由老师或学生提出实验课题,学生自己设计方案,然后根据方案进行探索研究,正确处理实验结论的一类实验形式。

3.高中化学探究性实验必须遵守的原则

3.1目的性原则

对于任何一个课题而言,探究的范围都很大,角度都很多,教师应根据学生实际水平和学校教学的条件,设计出一个个具体的目标任务,让学生来逐个完成。这样可以帮助学生明确自己的学习目的。

3.2多样性原则

探究性实验课题要多样化设计,面向全体学生,并关照个别差异。可以是同一个课题设计出不同内容让不同层次的学生完成,也可以是多全体学生分层分类要求,让每个学生都得到提高。

3.3主次性原则

在进行探究性实验教学时要辩证地处理好学生自主性与教师指导性,学生是主体,教师是主导,教师可以是参与者,在必要时教师给予指导。

3.4简易性原则

在能达到探究实验目的前提下,尽量利用身边的简易器材进行实验;实验难度要根据学生的实际情况而定,设计的实验方案要便于操作,易与采集实验数据和处理数据。

3.5安全性原则

探究性实验一般难度较大,学生经验不足,应尽量避免使用有毒药品和具有一定危险性的实验操作。

3.6科学性原则

探究性实验的科学性非常强,实验原理、实验操作程序和物理理论知识、科学的实验研究方法必相一致。在整个探究过程中,要着重培养学生科学思维方法,观察和记录实验的方法,以提高学生的科学素质,这也正是增设探究性实验的宗旨。

3.7趣味性原则

实验内容除课本外,也应该选用有关日常生活、环境、能源、生产等实际中的问题,通过探究来解决与人类自身紧密联系的问题,借助多媒体、FLASH动画,培养学生的兴趣,发展学生的特长,激发学生学习的动机,增长他样对新知识的探求欲和探索未知领域的创造欲。

3.8创造性性原则

所设计的探究性实验应有一定的新颖性、先进性和实验性,要充分体现出创造性原则,运用创造性思维独立的去认识新知识,符合学生的认知结构,由易到难,循序渐进。

3.9功能性原则

探究性实验教学功能的重点不在探究的操作方法和操作技能上,也不在实验的成功与失败上,而是看学生探究学习的意识是否加强了、学生的创新意识和能力是否提高了、教师的观念是否发生了变化等,以形成性评价为主。

3.10多重性原则

在新课程理念下,高中化学课堂教学开展探究性实验教学要符合新课标的指导思想,以培养学生的能力,紧抓教学质量不放松,在具体实施过程中要体现探究性实验教学的多重性原则:一是自主探究与合作学习相结合的原则;二是双基教学与能力培养相结合的原则;三是现代化教学手段与传统教学手段相结合的原则等

4.高中化学探究性实验教学实践

创设问题情境→提出猜想与假设→设计实验方案→实施实验方案→得出实验结论→交流反思是探究性实验的几个重要环节,在高中化学教学中贯彻这一理念,来充分发挥学生的主体作用,学生在教师的引导下,质疑、辨析、实验、思索,并在探究中深入理解,综合应用化学基本概念和基础理论,提高学生分析和解决实际问题的能力。

下面以实验室制取氯气为例进行分析,实施过程如下:

4.1创设问题情境

1915年4月22日,在第一次世界大战中,德军与英、法军在比利时伊普尔对峙。黎明时分,英、法军前线战场的士兵突然看到一股黄绿色气体逐渐向前袭来,很快大群大群的士兵被熏得东倒西歪,眼睛睁不开,鼻子被刺激得喘不过气来,法军阵地一片恐怖气氛,几分种之内,长达几千米的阵地被一片恐怖所笼罩。协约国全线溃退,德军乘胜前进,向前推进了几千米,这就是震惊世界的首次毒气战。同学们想知道这是什么毒气吗?它能在我们的实验室里怎样来制取呢?这样,教师为学生创造了一个可供探索的问题情景。

4.2提出猜想与假设

制氯气的过程可能是: Cl-→Cl 2Cl=Cl2要使Cl-变成Cl,必须使其失去电子,欲使其失电子必须加入得电子能力比Cl强的微粒,学生经过查找收集资料可知Mn7+、Mn4+有这个能力。KMnO4、MnO2中可能有Mn7+和Mn4+离子,但必须加入H+离子与O原子结合,游离出Mn7+和Mn4+,综合以上可知:只要有H+、Cl-、KMnO4或MnO2三种微粒却可得到氯气。也就是盐酸与MnO2反应能得到氯气。

4.3设计实验方案

要实现在实验室里制取纯净干燥的Cl2,必须选择合适的发生装置,还要考虑如何除去Cl2气中混有的杂质? Cl2的收集和有毒Cl2的尾气处理问题为主要任务,教师可组织学生以小组展开探究,引导学生设计实验室制取的反应装置和设计出最佳实验方案。

4.4实施实验方案

学生根据制氯气的反应原理,分几个小组从试管、烧杯、试管夹、酒精灯、火柴、胶塞、导管和浓盐酸、稀盐酸、NaCl固体、MnO2固体、KMnO4固体、NaOH溶液,探究完成实验室制取Cl2的反应原理、净化、收集和尾气处理的过程。

4.5得出实验结论

学生在教师的指导下完成上述两种制取Cl2实验,结果都有Cl2生成。

即反应原理:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O或

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

4.6交流反思

实验结束后,组织学生讨论交流以下问题:

①总结实验步骤如下:组装仪器、检验装置气密性、装药、缓缓加热制气、收集氯气、尾气处理、拆卸仪器,整理实验台

②实验室制取氯气时,怎样才能得到纯净的氯气?为什么?

③实验中,收集氯气的一般方法是什么?

④制氯气时为何要用吸收装置?吸收原理是什么?

老师请同学们进行评价。至此,本节课的授课内容基本完成,同学们通过自己的努力,完成了从未知到结论的跨越,这个过程是在学生原有知识水平的基础上,通过学生自己的探究活动,发现和掌握了“新” 的知识,这就是探究性实验教学的目的。

5.思考:

在高中化学课堂教学中,如何开展好课堂实验探究性教学,使新课程改革精神真正落到实处,教师必须认真做到以下几点:一是更新教学观念,牢固确立学生为主体、教师为主导的思想,把时间和空间还给学生,让学生真正成为课堂学习的主人,教师只以平等的态度积极参与学生的探究活动,以增强学生的学习积极性和提高学生探究活动的效率;二是教师要用赞赏的眼光看待学生,保护好学生的学习兴趣和积极性。三是在实施探究性教学时,教师一定要吃透教材,把握整个全局,特别是要有个好的开头,为学生搭建一个尽快进入角色的探究性平台,这样就能收到事半功倍的效果。四是探究的实验问题要从现实的生产、生活中去选择,这样学生会感到亲切,从而产生浓厚的学习兴趣和强烈的求知欲望;四是在探究性实验教学中,教师要指导学生认真观察、思考、发现问题并自己解决问题的方案,从而使学生养成善于寻找问题和思考问题的习惯,形成发现问题、提出问题并解决问题的能力;五是通过探究性实验教学,有利于优化课堂教学结构、建立平等互动和谐的师生关系、提高师生的综合素质。正所谓:不好的教师只会传授真理,而优秀的教师是教学生去发现真理。

参考文献

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[4]刘运才.化学探究性教学的实践与思考.中学化学参考,2006.

收稿日期:2009-10-22