利用课堂实验教学开展研究性学习

郑瑾

利用课堂实验教学开展研究性学习

郑瑾

（清江中学江苏淮安223001）

化学是一门以实验为基础的自然科学，加强实验教学，更好地发挥实验的教育功能是一个重要的研究课题。如何在中学化学课堂实验教学中，让学生有更多的机会主动地体验探究的过程，在知识的形成、联系、应用过程中掌握科学方法，培养科学的态度？文章就中学化学实验中融入研究性学习进行了初步的探讨。

中学化学；课堂实验教学；研究性学习

在《普通高中“研究性学习”实施指南(试行)》中对研究性学习给予了课程定义，即“研究性学习是学生在教师指导下，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动”。从我国各地开展研究性学习的情况来看，有含有课程意义的必修课“研究性学习”，有写进课本的“研究性学习”课题及课堂教学中的“研究性学习”三种形式。其中以课堂实验教学进行研究性学习的方式是目前开展研究性学习的主要形式。

如何在课堂教学中应用化学实验开展好研究性学习呢？对此我们做一些有益的探索。

一、实验教学中蕴藏着丰富的研究性学习的素材

中学化学教材(初中全一册、高中必修本、选修本)中共有189个演示实验，46个学生实验，可见实验在中学化学教学中的重要性。首先化学实验中有不少可以让学生亲身体验化学知识、原理的形成和发展过程的题材。其次，实验的影响因素往往比较复杂，因此常有现象不明显甚至异常现象出现，实验失败、重现性差的现象也不少见。这里有很多问题可探讨可研究，说明化学实验教学中有开展研究性学习的丰富素材。

二、中学课堂实验教学的常见模式及特点

中学实验一般分为验证性实验和探究性实验。验证性实验的内容设计是按“问题—原理—结论—实验证明”的程序进行教学。这种形式简明、清晰，它有利于学生对相关结论的认可、理解和记忆，也有利于教师对整个教学过程的控制，其教学步骤的设计和实施可以得到完整的实现。但其缺点显而易见：一是学生按指定实验步骤要求进行实验，而教师让学生思考的问题又与实验过程无关，其结果只能是机械记忆、机械操作，在很大程度上抑制了学生的兴趣，造成学生因已掌握新知识而在实验中缺乏新奇感的负效应，根本谈不上能力的培养。二是学生在实验中被动性强，实验材料、实验步骤是设计好的，时间是给定的，一切按老师及教材指令来做，学生做实验没有时间和机会去思考、询问和尝试，时间长了，学生将养成不良习惯，不利于学生创新意识、求是求真的品格和科学精神的养成。探究性实验是按“实验—问题—讨论”或“问题—讨论—实验—结论”的程序进行教学的。与验证性实验相比，探究性实验更能促进学生自主地发现问题、解决问题，更能激发学生的学习动机，对发展学生各方面的能力具有更重要的意义。结合两种实验模式的特征，在教学实践中我们将研究性学习引入实验教学进行了以下几方面的大胆尝试。

三、在实验教学中组织学生开展研究性学习的方法与策略

1.转变实验演示形式

新课标不再硬性划分演示实验和学生实验，而是给教师创造性和学生的主动性提供空间。教师可依据实验内容，将实验装置化繁为简，变为学生演示，教师边讲学生边做实验等多种形式，活跃课堂气氛，激励学生勤于动手的积极性。例如：在必修1的第一章第一节《化学实验基本方法》中，教材并没有硬性区分演示实验和学生实验，为了更好的提高学生的实验能力，提倡教师多采用边讲边实验的教学方式。这样有利于学生掌握实验技能，培养观察、思维、独立操作等能力，容易获得成功感。建议实验1“粗盐的提纯”、实验2“硫酸根离子的检验”作为边讲边进行学生实验，实验3“实验室制取蒸馏水”作为演示实验，实验4“萃取和分液”即需在老师的指导或示范下学生完成实验。

2.改进演示实验

教材内容一直是被学生奉为经典，不可篡改。因种种原因，教材上有些实验往往存在不足。这时，教师应引导学生开动脑筋，对实验进行科学合理的改进，使之更完善。在安全性、污染防治、节约原料、操作简便、现象明显等方面综合考虑。例如：铜与稀硝酸反应的演示实验，存在反应器试管中的空气无法除去，生成的NO马上和试管中的氧气反应生成红棕色的NO2，使学生无法很清楚地观察到无色的NO的问题，另外，NO还可能造成环境污染。针对这一情况，我把教材中的实验装置展示给学生，请学生分析此装置的不足，并让学生设计改进的方案，学生通过观察、分析、思考、交流等过程，设计出了很多方案。我先让学生小组研讨，相互评判，再让学生把他们小组选出的比较理想的方案在全班学生面前展示，师生共同分享创新的成果，最后师生综合考虑共同选出了一套比较理想的设计方案。该过程中，通过一系列的活动，学生真切的感受和体验到了科学探究的过程，培养了学生的创新思维和科学精神。

3.根据教学实际调整知识教学与实验教学的先后顺序

改变以往先讲结论，后上实验课的顺序，对于某些实验，可以在实验室先完成新课的学习，再进行探究性学习。如：在学习《碱金属钠》这节课时，提前布置任务，研究金属钠的物理性质、化学性质。首先让学生讨论一般情况下可以从哪些方面研究一种未知物质(钠)，其次引导学生自己设计研究金属钠物理性质的实验方案(包括颜色、状态、硬度、密度、熔沸点等)，再对实验方案进行分析、筛选，最后形成一种较完善的实验方案。

总而言之，教育方式及学生自身等因素导致医学生科研能力培养现状不容乐观，具体表现在以下几方面：（1）科研意识缺乏；（2）科研精神不足；（3）信息获取及利用能力匮乏；（4）科研选题能力差；（5）科研方法掌握不够；（6）论文撰写能力薄弱[2]。

4.变固定步骤实验为开放式实验

在进行学生分组实验时，除了按课本计划内容准备好“必备”的药品和仪器供学生实验外，还给学生准备一些“额外”的药品和仪器，供学生们“自主”实验。这些药品、仪器大多与本实验相关，但可以进行“延伸”和“拓展”。在实验前，讲明实验目的，不告诉具体的操作方法和步骤，让学生独立探索，通过不断地动手实践来探究实验过程。如：在高一教材学生分组实验《碱金属及其化合物的性质》中关于钠的性质实验，在讲台上准备了硫酸铜溶液，提示学生有先完成实验的，可以再做钠与硫酸铜的反应实验。学生能观测到与想象中不同的现象。

实验1：将金属钠投入到盛有硫酸铜溶液的烧杯中

实验现象：钠在液面上快速地转动，反应激烈，同时产生蓝色的(夹有少量黑色)沉淀。

实验2：将硫酸铜溶液滴入盛有金属钠的试管中

实验现象：反应剧烈，溶液喷溅，试管壁有红色的固体析出。

然后组织学生讨论实验现象，进行资料查阅，并在班级进行了讲解，使学生进一步感到仔细观察、深入探究，可以学习到很多化学知识。

在化学实验教学中，能用于实验探究的问题可能来自自然现象、社会生活和生产实践，也可能来自学习的过程中，还有可能来自教师精心设计的问题情境，无论是什么情况，始终要让学生产生发现问题和解决问题的渴求和欲望。对于教材中某些验证性的实验如果改为探究性的实验，可将学生带入科学探究的情境中，从而不断增强他们发现问题和解决问题意识和能力。例如，对于必修1中的“Fe(OH)2的制备和性质”探究实验，教师先讲清楚Fe(OH)2的颜色、状态及溶解性，然后演示新制的FeSO4与NaOH溶液反应，结果学生未能观察到白色絮状沉淀，而看到的却是灰绿色沉淀。这一现象会立即引起学生的注意，教师要及时引导学生提出问题：①为什么要用新制的FeSO4溶液？②为何将滴管插入试管里溶液的底部，慢慢挤出NaOH溶液？③久置的NaOH溶液中溶解了什么物质？当学生通过分析认识到FeSO4、Fe(OH)2易被空气中的氧气所氧化时，换一瓶已煮沸过的NaOH溶液，以除去溶解的氧气，再进行实验，先得到了白色沉淀，但过一会儿就转变成灰绿色，然后逐渐变为红褐色，这一现象又引起了学生的疑问。教师进一步引导讨论：采取什么方法能使生成的Fe(OH)2氧化速率减慢？经过一系列的思考、讨论、比较，最后选用在新制FeSO4液面上，滴加几滴苯作保护层，将滴管伸入试管底部;滴加煮沸过的NaOH溶液终于得到了白色Fe(OH)2沉淀，并保持了较长的时间。通过类似的实验教学，最终会使学生发现问题和解决问题变成一种习惯，成为一种需要。

6.开发差异性实验

教师可以利用差异性实验的证伪功能来引发学生的研究性学习，如：含有酚酞的氢氧化钠的溶液中，滴加新制氯水，边滴边振荡，直到红色褪去，在未学习HClO具有强氧化性之前，大部分学生认为红色消失的原因是氯气与水反应生成的HCl和HClO中和了NaOH所致。如向上述刚好褪色的溶液中再滴加一些NaOH溶液，若红色重现，则是因为HCl和HClO的酸性所致。然而实验的结果是红色不再重现，差异性实验的结果证伪了学生先前想法(正确的解释是HClO具有强氧化性使红色酚酞变成了无色物质)，向学生的思考提出了挑战。同时这样的研究也较为真实地模拟了科学探究的历程，让学生体验到科学研究的方法，能有效的激发学生进行研究性学习的兴趣，发展他们的科学探究能力。

7.优选反应条件改进常规实验

教师要适当关注教学中常规的学生实验，选取一些反应条件较复杂或成功率不高的实验，针对影响该实验的诸多因素展开研究，优选其反应条件，并将实验研究的成果应用到实际教学中，将实验研究和实验教学有效的结合起来。如：过氧化氢制氧气最佳催化剂的探究。首先让学生一起准备实验涉及的各种催化剂：①活性炭;二氧化锰;土豆颗粒;②金属氧化物Cr2O3、Fe2O3、CuO;再指导学生进行定性研究和定量研究：取等质量的上述催化剂置于试管中，分别加入等量的1%H2O2溶液，观察、记录实验现象，定性记录反应速度以及反应时间。取各种催化剂0.4g和10% H2O2溶液4mL于试管中，按一定装置进行试验，记录反应的时间t和相应的量气管读数V，求出气体产生的速度(V2-V1/t)，记录结果。最后师生共同得出结论，在相同的实验条件下，以活性炭作催化剂，H2O2分解的速度最适中，产生的气体最均匀，反应的时间也较长。

四、改革原有的实验教学评价方式

研究性学习特有的属性决定了它的教学评价应决定于学生的认知过程。所以对学生的评价应该做到全程评价，也就是对学生的学习评价不仅要重视对科学知识获取，更要重视学生在知识获取过程中的兴趣、探究欲、问题的提出与思考、问题的解决与表达、知识的积累与应用等诸方面因素。如在一次某校实验检查中，抽到了几位被教师认为的“差生”，但实验检测的结果令大家感到意外，这几位“差生”所测得的成绩比班干部还高，从这里我们不难发现，所谓的“差生”其实并不差，就看我们用怎样的标准去衡量。结合研究性学习的特点，我们可以把对学生的评价过程设计为：自我体验报告→小组集体评议→教师出具意见书→三方对话→结论。真正的做到了这一点，能更好地调动和保护学生的学习积极性，有利于鼓励他们更好地投入研究性学习。

［1]曾建波.在中学化学实验教学中实施探究性学习的研究［D].湖南：湖南师范大学，2007

［2]靳玉乐.探究教学论［M].重庆：西南师范大学出版社，2001.7

［3]胡久华，王磊，胡晓红.探究式教学模式的课堂教学策略的初步研究［J].化学教育，2002，（11）

1008-0546（2011）02-0023-02

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.02.011