建构主义在中学化学实验教学设计中的有效应用

杨青山 朱方仕

（利川市一中 湖北 利川 445400）

一、前言

化学实验是化学学科的最基本特征，是学生认识化学科学知识的重要认识工具，是科学探究的构成要素之一，化学实验以提高学生的科学素养为主旨，促进学生学习化学的兴趣与认知的发展，并从实验知识与技能目标、实验探究过程与方法、实验情感态度与价值观等三个维度建立新课改的目标，倡导“以科学探究为主的多样化学习方式”、重视学生的“亲身经历和体验”。在化学教学中要有效的将新课改理念落实，化学实验是一个很好的途径。

二、建构主义学习理论概述

1．建构主义学习理论

建构主义包含“个体建构”、“社会建构”两大流派的完整理论体系，源自关于儿童认知发展的理论，是行为主义发展为认知主义的进一步发展，经过长期的理论探索和教学实践慢慢的形成了独具特色的学习理论。从知识灌输的对象到信息加工的主体，形成一套新的比较完整、有效的认知学习理论。建构主义提倡在教师的指导下、以学习者为中心，即强调学习者是认知过程的主体，又不忽略教师的指导作用，教师是学习者意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者［1］。建构主义虽然在中国流行不到20多年，但是对中学化学实验教学设计的指导意义非常深远。

2．建构主义的教学模式

教学模式中以支架式教学模式、抛锚式教学模式、探究式教学模式为主流，其中探究式教学模式最为普遍、流行，但在实际运用中大多数中学教师存在着很大的问题，探究式实验教学模式的概念不清楚。所谓探究式实验教学模式是指在实验教学过程中，要求学生在教师的指导下，通过实验培养学生“自主、合作、探究”的能力，充分发挥学生的主观能动性、积极性，从而较好地达到课程标准中关于认知目标与情感目标要求的一种教学模式。在实际情境中一旦确立一个问题，整个的教学内容和教学进程就被确定了，但在实际教学中往往事与愿违，存在着许多问题，例如：在建构主义理论下的探究式教学中如何发挥教师的主导作用；如何激发学生的兴趣和求知欲，引入研究主题等等一系列问题。为了在化学实验中解决这些问题，下面以高中化学必修2第二单元《化学反应与能量》第二节《化学能与电能》实验2-4为例来实施建构主义学习理论下的探究式化学实验的教学模式并论述探究式教学模式作为中学化学实验的教学模式的重要性。

三、Cu-Zn原电池实验教学设计

Cu-Zn原电池实验探究是高中化学必修2第二单元《化学反应与能量》第二节《化学能与电能》实验2-4的内容，主要是通过探究Cu-Zn原电池实验，掌握该实验的实质，学习探究的方法与思维过程，总结出原电池的概念及原电池的形成条件。但是教科书只做了一组实验，对原电池的构成条件探究的并不充分，在实际教学过程中，大多数教师多是直接给出原电池的构成条件，没有体现出学生自主探究的学习方式。

（1）创设进入学习情景：首先带领学生按照书上实验2-4进行，将锌片和铜片用导线连接（导线中间接入一个电流表），平行插入盛有稀硫酸的烧杯中（如图1）观察实验现象。

实验现象铜片 有气泡产生锌片 锌片溶解电流表 指针发生偏转

图1

在创设情景时，同学们看到电流表指针发生偏转，有点不可思议，原因是学生在初中学习物理时知道，要有外加电源，才会形成电流。原有的认知结构无法解释其原因，无法同化新知识，这时老师要分析形成电流的原因、得出原电池的概念。在实际情景下进行学习，可以帮助和促进学生利用原有的认知结构中的有关知识和经验去有意义建构新知识，最后达到同化新知识的目的。

（2）确定有探讨价值的问题：在上述情景下，教师将实验2-4中的铜片换成锌片（如图2），进行对比实验现象。

实验现象锌片 有气泡产生，锌片溶解锌片 有气泡产生，锌片溶解电流表 指针不发生偏转

图2

通过两个实验的对比，确定与主题密切相关的问题作为学习的中心内容。老师给出探究问题。①为什么铜片与锌片可以形成电流，而锌片与锌片不可以形成电流；②请大家用已给出的器材、药品，探讨一下形成原电池的条件。（探讨的问题要有探讨价值）

（3）围绕探讨问题自主、合作学习：教师根据给出的问题，提供必要的仪器和药品，引导学生积极参与探究实验。在引导过程中要不断的启发学生遇到的困难，培养学生处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流合作的能力。学生应该按照自己的想法去设计实验，解决探究问题。

根据表中得到的实验数据，同学们讨论出原电池的形成条件，教师不要给出结论，要让学生学习分析、解决问题的能力，充分做好实验前的准备工作，包括实验方案设计、器材准备、明确实验目标等。“磨刀不误砍柴工”，特别是实验小组的设计方案，不要只看表面文字书写，学生是不是真正进行了思考，这是正确、有效进行实验探究的保障。对实验过程要进行一定的演示或指导，实验过程中要巡视检查，给予帮助和纠错等。要将实验课程提升到锻炼学生能力、培养学生合作探究精神的高度，多给学生鼓励，给学生以宽松自由的环境、合理引导，得出结论：1．要有活动性不同的金属材料做电极或一种金属一种导电的非金属单质材料做电极；2．要有电解质溶液；3．能够自发的发生氧化还原反应。（以上几个结论学生总结起来有点困难，教师要适当的引导。）

（4）师生协作学习：教师此时根据学生们总结的实验结论做几个实验验证结论是否正确，很显然上述总结的条件缺少一个，教师要用实验去得出同学们没有得出的结论（如图3）。

实验现象铜片 无现象锌片 锌片溶解电流表 指针不偏转

图3

通过实验，同学们很容易得出形成原电池的第4个结论：要形成闭合回路。

（5）对实验过程的反思与评价：①学生自我及小组评价：反思一下自己在实验过程中学到了什么？在讨论时扮演的是什么角色？自己的学习方法是否有转变？对新知识是否理解并掌握？小组对个人在学习过程中的参与程度、学习表现、学习态度、对本小组的贡献作出评价。②教师评价：教师的作用是导而不是教、教师从教什么和怎么教转变为如何激发学生的积极性和主动性，充分发挥学生在探究中的主体地位，培养学生参与化学实验的热情。教师创设适当的学习情境，教师通过和学生交流讨论，及时了解、掌握学生的学习情况对重难点和学生具有的共性问题进行指导，引导学生对探求出的结论进行抽象概括，是新知识在原有的基础上得到“同化”，客观地、公正地、明确地评价自己和别人是否达到了意义的构建和要求。要充分进行信息资源共享，相互交流学习心得，培养合作精神，提高学习效率，创设高效课堂。

科学探究

目标：根据已具备的氧化还原反应知识和电化学，利用提供的实验用品，设计一套电池装置。

用品：镁条、铜片、铁片、导线、金属夹、手电筒用小灯泡 （或发光二极管）、果汁（橙汁、苹果汁、柠檬汁）、500mL烧杯等。

方式：最好先独立设计，并动手试验，边做边改进；也可以与邻座同学相互讨论和观摩，或请老师指导

实验用品及操作 实验现象 结论

六、结语

整个教学设计以学生动手实验为主，教师指导为辅，不仅激发了学生的学习兴趣和求知欲望，给学生提供了交流、讨论的空间，而且还唤起了学生的实验意识、思维意识、探究意识。能使学生充分感受到“能学—愿学—乐学—会学”的教学思路，培养了学生的动手能力、团结协作能力，语言表达能力，各小组中成员分工明确，既是合作伙伴又是竞争对手，能充分挖掘自己的潜能，展示自己的特长。总之将建构主义有效的应用于课堂，更注重每个学生的发展。在教学中只要正确把握好教师、学生、环境三者之间的关系，多引导学生进行自主学习、探究学习和合作学习，课堂环境和谐自然，学生的交往环境呈现多边互动状态，构建的课堂一定是高效的，一定能帮助学生形成终身学习的意识和能力，学生的价值一定能得以充分地舒展，成为可持续发展的一代新人。

［1］ 何克抗．信息技术与课程深层次整合的理论与方法［J］．中国信息界，2006，（04）

［2］ 周亚昕．中学化学探究性实验设计 ［J］．考试周刊，2010，（22）：119

［3］ 王怡．浅谈化学探究性实验教学模式［J］．中等职业教育，2008，（2）：16-17

［4］ 房存金．中学化学探究性实验教学探析 ［J］．科技创新导报，2009，（5）：152

［5］ 于长义．浅谈化学实验中的探究性学习 ［J］．教学研究，2010，（9）：93

［6］ 陈丽丽．浅谈物理教学中的问题设计［J］．教改聚焦，2010，（6）：197

［7］ 温彭年．建构主义理论与教学改革［J］．教育理论与实践，2002，（5）：17-22

［8］ 许 晓．建构主义学习理论对中学化学实验教学的启示［J］．安徽教育学院学报，2002，（20）