探究性教学中实验的设计策略

朱小富

探究性教学中实验的设计策略

朱小富

（江苏省句容高级中学江苏句容212400）

实验设计是探究性教学以及探究学习中的重要内容，文章从实验选题的意义、探究性教学中有关实验的选题策略和实施策略三个方面做了一些小结及探索。

探究性教学；实验选题；实验实施；策略

探究性教学需要教师组织和引导学生积极自主地进行探究学习,把教科书上的知识当做不变的真理,把实验仅当做验证科学概论和原理的方法去教学生,容易使学生形成绝对化的科学知识观、错误的科学方法论和片面的科学发展观。探究学习是一种学习方式、一种学习活动、一种学习过程,它注重自然科学知识获取的同时,更注重对科学本质的理解,探究过程是学生不断构建自身知识的过程。教师应精心设计一些探究性问题,和学生一起进行探究过程的设计,特别是探究实验的设计,化学实验是学生化学学习中能动的实践活动形式,化学实验为学生创设了亲身参与实践的情境,具有获知、激趣、求真、循理、育德等教育功能,化学实验不但为探究性学习中验证假说提供了科学方法,也是学生探究学习的重要途径,还让学生感受探究的乐趣,能培养学生的问题意识。

一、化学实验是探究性学习的主要途径之一

化学的学科特征决定了化学实验可以作为探究性学习的途径。“以实验为基础”是化学学科的基本特征。即使在由经验化学向理论化学发展的今天,化学实验仍然是化学学科发展的最现实、最生动、最有效的物质载体。

学科的基本特征决定了学科的学习特点,在实验中学习化学无疑是最有效而又最重要的化学学习方法。在化学实验中,学生通过实验研究和认识物质,掌握化学基本原理和基本技能,初步学会化学研究的实验方法。化学科学以实验为基础的学科特征,更有利于学生进行化学探究性学习。

化学实验本身就是科学探究的过程。当化学实验被用作探究性学习的途径时,化学实验的创造性和探究性便充分显示出来。学生在实验过程中积极地动脑动手,体验科学家科学探究的过程和方法,获得科学探究的乐趣和成功的喜悦。

化学实验为探究性学习中验证假说提供了科学方法。探究性学习具有问题特征、收集信息特征、假设特征、验证特征和评价反馈特征,学生在探究性学习中,针对发现的问题,在回忆已有的知识和经验、收集和整理信息的基础上,作出大胆假设或猜想,并通过化学实验对提出的假设或猜想进行证实或证伪。所以,化学实验是学生探究性学习时验证假设或猜想的主要方法。

二、探究性教学中有关实验的选题策略

编排探究活动时,不仅要考虑活动的可操作性,更要考虑活动中蕴含的解决问题的“思维模型”,并加以显性说明,使学生对活动过程中的科学知识的产生、过程、方法有所了解,在探究实验的呈现方式上可通过一些提示语如提出问题、预测与假设、实验方案、实验记录、实验结论、归纳整理等引导学生经历、体验科学探究的不同要素和过程,并在不同阶段有所侧重。

1.探究实验设计的情境化原则

通常情况下,中学生的问题意识不强,很难独立地从生活、自然现象中发现问题。因此,教师要营造积极的问题情境,让学生直面新、奇、趣事,感受矛盾,发现疑问,提出问题,并经过适当的推理和思考,将其表述为科学性问题。

如：1981年6月9日,巴拿马散装货轮“塞尼克斯号”满载着炼钢用的半成品——多孔铁粒,驶进印度东海岸的维沙卡帕特南港口。人们打开船舱准备卸货,突然,一股灼人的热浪从舱内冲出,仔细一看,发现部分铁粒正在燃烧。

疑问：多孔铁粒怎么会自己燃烧呢？

问题：多孔铁粒燃烧需要什么条件？

在设计问题情景时,教师应注意：

(1)情境新颖,能吸引学生的注意力,使学生可以注意到问题的存在。

(2)多从学生的生活和学生已有的经历中寻找问题,探究学生生活经历中所熟悉的问题,能够使学生认识到探究的价值,激发学生探究的欲望。

(3)探究的问题难度适当。否则,学生无须探究就能回答或者感到望尘莫及,失去探究的信心。要使探究的问题处于学生的认知发展区,经过教师的点拨,学生可以找到问题的答案。

2.探究实验设计的生活化原则

化学知识和技术在日常生活中的应用比比皆是,在探究实验设计中合理开发和利用生活中化学资源,也是对教师基本的要求。教师要有开拓精神,解放思想,“思想旧,资源瘦;思想新,资源精”。生活中化学实例还可促使学生养成主动思考与探究的习惯。

如：在新授课“铁的化合物”教学中可设计如下探究活动：

投影展示一种补铁剂照片——红色“外套”,里面是淡蓝绿色的真身。

今天我们就来探究一下这种药丸的成分。

猜想——根据颜色进行合理猜想

红色外套——Fe2O3

淡蓝绿色真身——FeSO4

［方案设计、验证］

(1)Fe2O3的检验

①仅用红色能否确证是Fe2O3？药片内服后,谁帮助它脱去红色外套？

②Fe3+的检验方法。

(2)FeSO4的检验

①如何获取FeSO4？——小心剥去外套,用小刀刮取里面淡蓝绿色的固体,加适量水溶解。

②如何检验FeSO4？

2.探究实验设计的实用化原则

将生活中实用化的化学实例应用于课堂教学,可将知识的学习从课堂内延伸到生活中,这不仅可以使学生掌握科学的学习方法,形成科学探究的态度,而且可以使学生了解化学科学的研究方法,体验探索的艰辛和发现自我价值实现后的欢乐,使学生成为“主动发展的人”。

如：讲授“相似相溶原理”时,可介绍：真假干洗的判断。

(1)课上实验提趣

首先介绍“干洗”、“水洗”的区别。所谓“干洗”,就是用干洗油的物理特性将衣物的油垢或污渍萃取出来,由于干洗油几乎不含水分,所以称之为“干洗”。干洗的主要特点就是避免水洗对衣物面料造成伤害,不缩水、不变形、色泽保护性好,不易造成衣物褪色、手感柔软,便于熨烫,并能彻底清洗衣物上的油污或污渍。洗后衣物还有消毒、灭菌的特殊功效,不易虫蛀便于保存。而“水洗”时能使衣物的纤维膨胀,洗涤剂将渗入到纤维中,很难清洗干净,残留的洗涤剂就会侵蚀纤维,从面使纤维变脆,导致衣物寿命的降低。当前市场上的干洗油一般分四氯乙烯和石油洗剂两种,每公斤的价格在16元左右,远高于以吨计算的水价,因此一些不法干洗店常以水洗冒充干洗。

其次实验演示。①将一片纸巾分别置于盛水和盛四氯乙烯干洗剂的烧杯中,用玻璃棒搅动一会,再捞出挤干,置于水中的纸巾柔成团,打开时有褶皱、破损。置于干洗剂中的纸巾能展开,无破损。②将一些泡沫粒分别置于盛水和盛四氯乙烯干洗剂的烧杯中,用玻璃棒搅拌,可见泡沫粒溶于干洗剂中,不溶于水中。

然后总结判断方法。

①纸巾法。事先将纸巾放入待洗衣物的口袋内,如是水洗,则纸巾柔成团,有褶皱、破损。如是干洗,纸巾无破损,能展开。

②粒法。事先将少量泡沫(聚苯乙烯)小颗粒置于待洗衣物的口袋内,如是水洗,则泡沫粒不溶解,如是干洗,则泡沫粒因溶解而消失。

③纸巾+泡沫粒法。综合了两者现象,交代其原理——利用“相似相溶原理”：泡沫和干洗剂都是有机物,结构相似,相互溶解;水能使纸巾纤维膨胀,搓揉时造成破损。

(2)组成合作小组

要求学生自愿分成若干小组,分别寻找不同的干洗店进行试验,一周内完成。

(3)汇报实验成果

根据学生实验结果,组织汇报交流。最后让学生明白：生活中处处有化学,应做化学有心人。

4.探究实验设计的冲突化原则

人们在处理问题时,常常从经验入手,容易出现思维定势,形成误区。如果教师注意研究认知冲突,平时多收集一些貌似冲突性的东西,适时地介绍给学生,激发其积极思考,找到解决问题的症结,再借助迁移将其运用到探究学习中。如水和二氧化碳的点火实验。

［教师］水能灭火,你知道水也能点火吗？

［教师］用棉花包裹一些过氧化钠粉末,请两位学生上讲台,一位学生用酒精灯直接点燃一团棉花,另一位学生用滴管在粉末上滴几滴水。

［学生］水滴在过氧化钠粉末上,有气泡产生,两团棉花都很快着火,但滴水的棉花却燃烧更旺。

［教师］用一根长导管向包有过氧化钠粉末的棉花中缓缓吹气,结果棉花也燃烧。

问题：请同学们从燃烧的条件角度思考,为何滴水和吹气都能点着棉花？为何滴水的棉花燃烧更旺？滴水时对加水量有无要求？

互动引入的结果,激发了学生学习兴趣与求知欲,活跃了课堂气氛,调动了学生原有知识体系中“燃烧与灭火”的经验知识,并对新知识过氧化钠与水及二氧化碳的反应有了深刻的认识,完善了学生“燃烧与灭火”的知识体系,还能帮助学生理解“为什么过氧化钠等强氧化剂不能带上汽车、火车、飞机？”此外,学生还能进一步理解热点火(包含缓慢氧化造成的自燃)、静电火花点火等一系列问题,固化为全面的经验知识。

三、探究性教学中有关实验的实施策略

1.加强指导

教学中应强化教师的引领和组织作用,教师可进行生活经验和化学知识的指导,可进行实验操作和科学研究的程序性指导等。

2.全面合作

探究课堂中不应是学生个体独立的探究活动,而应是通过小组或团队的形式进行探究活动,学生之间采用对话、商讨、争论等形式对问题进行充分论证,以期获得达到探究目标的最佳途径,做到让学生教育学生,既可以是正确的示范,也可以是错误的教训。

3.善于发现实验中出现的问题

教师在学生进行实验时要不断巡视,善于发现奇怪或有趣的实验现象,进而促进和引导学生提出科学性问题。

4.组织学生设计实验方案并进行实验验证

教师应根据学生已有的知识基础和教学条件指导和帮助学生进行实验设计,帮助学生确定探究的组合,在实验过程中进行跟踪指导并适当地进行示范讲解。

5.组织学生在探究实验中进行观察和记录

实验探究的目的是通过实验操作获得解决问题的事实和数据。由于探究实验的信息多而复杂,所以,教师必须组织学生进行观察记录,让学生明确观察的重点,注意实验中的异常现象,及时,有效、真实的记录实验现象和数据。

6.重视探究活动的发展性评价

首先是学生自我评价,评价探究方法是否科学,评价探究活动中获得知识多少及探究能力提高的程度,评价探究活动的发展性。其次还要重视教师对学生的评价,评价学生能否积极地、多途径地收集证据,能否与同学积极配合,能否在探究过程中及时修正自己的错误观点或行为,是否具有创新精神和创新意识,同时还要评价学生的探究结果。

［1］吴星等著.化学新课程中的科学探究［M］.北京：高等教育出版社，2003

［2］周改英.新课程开设化学探究性教学课的问题与对策［J］.实验教学与仪器，2011，（10）

探究步骤对实验现象的观察和描述点燃前组成颜色状态密度硬度燃烧时火焰的分层及温度烛身的变化生成的产物熄灭后

1.对学生的回答表示充分的肯定，让学生结合蜡烛的这些性质，点燃蜡烛，观察燃烧着的蜡烛有哪些特点。

（实验过程中可以有目的的发问以下几个问题）①燃烧着的蜡烛有没有声音？形状有没有什么改变？②蜡烛的火焰有什么特点？③蜡烛靠近火焰的地方在形状、温度、质地上有什么变化？④把一根火柴梗平在蜡烛的火焰中约一秒钟表，取出火柴梗，火柴梗有什么变化？这说明了什么？

2.充分肯定学生在实验探究中的表现，继续引导：现在我们再来观察一下蜡烛燃烧后生成了哪些物质。首先将一只干燥的烧杯罩在火焰的上方，观察烧杯壁上有什么现象发生。片刻后取下烧杯，迅速中倒入少量的澄清石灰水，振荡，又有什么现象发生？推测蜡烛燃烧后可能生成了什么物质。

3.指导学生：现在请大家熄灭蜡烛，会发现有一缕白烟从灯芯飘出，立即点燃的火柴去点白烟，看看有什么现象会发生。

4.探究多种熄灭蜡烛的方法。

八年级化探课的实施,为学生升入九年级后化学的学习打下了坚实的实验基础,实践也证明通过这三种课型的教学,提高了学生学习化学的兴趣,激发他们的动手能力,培养了同学们的合作能力和探索精神。我校近几年的中考化学成绩在全大市排名中均名列前茅,也印证了八年级开设化探课是有积极意义的。

1008-0546（2013）05-054-03

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10.3969/j.issn.1008-0546.2013.05.023