高中化学课堂科学探究的设计与实施策略

徐瑞洋

（大连教育学院 高中教师教育中心，辽宁 大连 116021）

高中化学课堂科学探究的设计与实施策略

徐瑞洋＊

（大连教育学院 高中教师教育中心，辽宁 大连 116021）

科学探究是高中新课程的重要内容，是化学新课程改革的亮点。本文通过典型案例分析高中化学课堂进行科学探究的设计过程和基本策略。

高中；化学课堂；科学探究；策略

科学探究是一种重要的学习方式，也是高中化学课程的重要内容。探究学习活动体现了新教材的主要特点。高中化学新教材的各个模块均设计了大量的探究学习活动，内容包括实验探究、阅读探究等形式。探究学习是学生从各种学科领域或现实生活的问题或任务出发，通过形式多样的探究性活动获得知识和技能、培养探究能力、掌握科学方法、获得情感体验的学习方式。新课程要求教师充分调动学生参与探究学习的积极性，引导学生通过实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论等多种形式，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、表达与交流等活动中，增进对科学探究的理解，发展科学探究能力。［1］

一、科学探究的过程设计

以人民教育出版社出版的化学必修1第三章第一节《金属的化学性质》的教学过程设计为例来阐述科学探究的基本过程和方法。

1．探究设计的网络

探究设计由研究物质性质的程序和师生活动以及方法的运用构成。探究设计的网络见图1。

图1 探究设计网络

2．探究设计的基本过程

（1）引出课题

人类已经发现110多种元素，其中约4／5是金属元素，由此足以看出金属元素在元素世界的重要地位。金属作为一种材料出现对推动人类社会文明的发展作出了巨大贡献。青铜器时代和铁器时代给人类历史留下光辉的篇章，铝合金、钢铁的大规模应用则成为工业化时代的基础，金属在生产、生活中有着广泛的应用，我们研究金属及其化合物的性质是必要的。由此引出本节课的学习内容——钠的性质。通过PPT展示相应画面，让学生感受金属的地位与作用，激发学生的学习兴趣。

（2）问题设计

展示金属钠样品。问题a：应从哪些方面研究金属的性质？问题b：金属钠活泼性怎样？推测的依据是什么？问题c：金属钠可能与哪些物质反应？引导学生根据钠在金属活动顺序表中的位置及其原子结构，从物理性质（颜色、状态、密度、硬度、熔沸点等）和化学性质两方面分析。教会学生运用分类方法，根据物质类别预测物质的性质。

（3）实验探究

探究1：①钠在空气中的变化，观察切开金属钠的断面和变化。②在坩埚中加热金属钠，观察出现的现象。

学生进行分组实验，交流实验结论。教师强调观察应注意的细节，如加热钠：钠先熔成小球，过一会儿燃烧并产生黄色火焰，最后得到淡黄色固体。让学生体会实验条件控制是实验成功的关键。

探究2：钠与硫酸铜溶液的反应。将大米粒大小的钠投入盛有稀硫酸铜溶液的大烧杯中（盖上表面皿），观察出现的现象。学生进行钠与水（滴2滴酚酞）反应实验，总结实验现象（浮、熔、游、响、红），分析钠游动的原因。若细心观察，能观察到钠经过水面有一排小气泡。教师强调观察时要注意的目的性，关注细节，并及时记录。

（4）解释假设

在问题探究的过程中，学生会提出多种假设和推测。如学生在讨论钠与水反应产生的气体时，有的学生认为可能是氢气或氧气，理由是反应物组成只有Na、H、O三种元素。有的学生认为只可能是氢气，若是氧气，它会与钠作用。教师可以引导学生从氧化还原反应本质出发进行分析，因为已知产物之一是氢氧化钠，钠元素化合价升高，必有另一元素化合价降低，所以产生的只能是氢气。让学生体会化学理论知识是科学分析、解释、预测的基础。

教师引导学生进一步提出假设，并设计实验验证学生的假设。学生提出实验方案。通过点燃方法来验证气体。教师演示，用扎有小孔的铝箔包豆粒大小金属钠，放入注射器中排出空气，吸入少量水，将针头扎入胶塞收集气体，然后直立，点燃。设计的意图是，让学生体会实验事实是最有说服力的证据，培养学生接受信息的能力。

（5）比较归纳

通过本节课的活动探究，教师引导学生进行归纳：钠活泼，易与氧气反应，不同条件产物不同的化学性质。可做这样的板书：4Na＋O2＝2Na2O（白色），2Na＋O2＝Na2O2（淡黄色）。让学生学会运用比较、概括等科学方法，掌握研究物质性质的基本程序和方法。

本节课设计的两个探究活动：一是钠在空气中的变化，二是钠与硫酸铜溶液的反应。从学生已有的知识背景入手，通过创设实验情景引发学生的认知冲突，进行假设预测，再利用化学理论知识进行分析、解释，并通过进一步实验验证假设，最终得出结论，体现科学探究的过程。见图2。

图2 探究过程

本课探究实验过程的设计，充分体现了“做中学”的教育思想。通过金属钠性质的学习，教会学生运用分类、观察、实验、比较、归纳等科学方法研究物质的性质，学会运用化学理论知识（物质结构理论、离子反应、氧化还原反应等）对实验现象进行分析、解释，概括得出结论，最后应用所学知识解决实际问题，体现新课程倡导的发展学生科学探究能力的学科理念，培养学生运用所学的化学知识去观察和分析生活、生产、社会中各类有关化学问题的能力。

新课程突出科学探究活动的设计，就是让学生尽可能通过科学探究来学习化学知识。新教材在内容的呈现上，不是把现成的结论直接告诉学生，而是从学生已有的生活经验出发，创设具有启发性、思考性和趣味性的学习情景，引导学生自己去发现、提出问题，做出假设和猜想，设计方案，并通过观察、实验、阅读、思考、讨论等活动，获得对知识的理解。教师要为学生提供充分表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种解难、释疑的活动来获取新的知识，并用所学知识去解决实际问题。

二、科学探究的基本策略

在化学课堂上进行科学探究，就是教师引导学生沿着科学家的足迹去认识化学科学的概念和规律，从学生已有的经验和将要经历的社会生活实际出发，注重知识的发生和发展过程，掌握化学科学的学习方法，体验科学探究的乐趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的改变，感受化学科学的应用价值，形成可持续发展的观念。要使探究活动取得效成，应掌握以下策略。

1．设计具有一定思维含量的问题

问题是科学探究的第一要素。整个探究过程都应始终围绕要解决的问题。以问题为中心，围绕着科学的并能激发学生思维的问题进行探究是科学探究的关键。科学探究活动的设计要紧密联系学生的已有经验和社会生活实际，努力创设真实的具有一定思维含量的问题情景，激发学生的好奇心和求知欲，调动学生参与探究的积极性和主动性。任何脱离学生内在需求的所谓探究都是被动、机械的，都不是真正意义上的科学探究。

2．按一定程序和方法实施探究

课堂上实施科学探究需要遵循一定的程序，这些程序表明了科学探究要做什么，先做什么，后做什么。尽管科学探究的内容各异，方式途径也各不相同，但一般都经过提出问题、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、表达与交流等八个环节。这些环节为我们设计和实施探究活动提供了基本的依据。科学探究还需要采用一系列科学方法。科学方法是科学探究的基础，任何探究活动都依赖于科学方法的运用和指导。

3．调动多种感官完成探究

要让学生主动参与到课堂的探究活动中来，教师应把学生的多种感官调动起来，让学生做到“眼动、口动、手动、心动、脑动”。

“眼动”就是学生通过眼睛去看，仔细去观察，如教师规范的实验演示和优雅的肢体语言、赏心悦目的板书、精美的多媒体画面、直观生动的模型等。学生看得细、看得准，就能得出正确的结论。

“口动”就是让学生学会交流和表达。在回答问题和参与讨论的过程中，提高自己的语言表达能力。

“手动”就是让学生有感受和体验的过程。教师通过指导学生记笔记、进行巩固练习、分组实验、学生的实验演示和板书等形式，培养学生的动手能力。

教师通过精彩的科学探究教学过程的设计，让学生“心动”，对探究活动更感兴趣，积极主动参与到教学活动中。

科学探究需要学生“脑动”。探究有助于培养学生的思维能力。在面对问题情景时，学生需要联系已有经验发现和提出问题，并从已有知识经验中找出解决问题的线索，然后提出假设。在收集和整理证据的过程中，学生需要运用逻辑思维和批判思维，做出合理的推理与解释。所有这些活动都是和深层次的脑力思维活动分不开的，科学思维是科学探究的灵魂。

综上所述，教师在实施探究教学中要充当组织者、引导者、合作者、启发者、激励者的角色，要充分利用学生已有的知识、经验及生活、生产中的具体问题精心设计问题，把先进的信息技术手段引入学生的探究活动中。科学探究能力的形成和发展是持续渐进的过程，学生在义务教育阶段已初步形成科学探究的能力，教师要在这一基础上结合高中化学必修模块和选修模块的内容和特点进一步培养学生的科学探究能力。

［1］中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准［S］．北京：人民教育出版社，2007：34．

On Strategies of Implementing Scientific Exploration in High School Chemistry Class

XU Rui－yang
（CenterofSeniorHighSchoolTeacherEducation，DalianEducationUniversity，Dalian116021，China）

Scientific exploration is an important part of high school new curriculum and is the highlight of chemistry new curriculum reform．This paper analyzes the design process and basic strategies of implementing scientific exploration in high school chemistry class through typical cases．

high school；chemistry class；scientific exploration；strategy

G633．8 < class="emphasis_bold">文献标识码：A文章编号：

1008－388X（2011）03－0034－03

2011－07－19

徐瑞洋（1966－），男，辽宁大连人，中学高级教师。

阅力］