实验探究教学的高效特征

陈军

摘 要：实验探究是人们认识化学知识与规律的基本方法，也是化学学科知识构建的重要方法。引导学生开展实验探究学习，不仅可以使学生较好地经历科学家的探究过程，从中获取相应的科学知识与领悟相关的科学方法，而且还能使学生获得良好的有关科学探究的情感体验，因此提高实验探究教学的效率是化学教学的重要方面。本文依据新课程的理念与实验教学的特点及作用，并结合教学片段实例阐述了 “学生主动探究、教师引导得当、三维目标落实、注重素质培养”是高效的实验探究教学的四个特征。

关键词：实验探究；教学片段；高效

探究性学习是高中新课程提倡的一种学习方式，而实验探究则是化学学科开展探究性学习的最佳途径。首先，实验探究既是人们认识化学知识与规律的基本方法，也是化学学科知识构建的重要方法。其次，学生开展实验探究学习，不仅可以使学生较好地经历科学家的探究过程，从中获取相应的科学知识与领悟相关的科学方法，而且还能使学生获得良好的有关科学探究的情感体验，它能使化学新课程的“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”这三维目标得到有效的落实。虽然新教材中编排与设计了大量的引导学生开展实验探究学习的实例，作为教师，学生开展实验探究学习的引导者，怎样才是高效的实验探究教学，这是我们化学教师应明确的问题。下面结合我市某学科带头人执教的“硫的转化”中的实验探究教学片段，谈谈个人对这方面的看法。

“硫的转化”（山东科技版）这一节内容包含三个知识块：①认识硫的化学性质；②实验室探究不同价态硫元素之间的相互转化；③硫元素在生产与生活中的转化实例。硫的化学性质与不同价态硫元素之间的相互转化分别是本节内容的基础知识与基本方法，然而培养学生运用所学知识进行实验探究学习的能力则是本节课题的重要教学目标，也是本节课题高效教学的关键。

1 教学片段展示

教师在引导学生对“认识硫单质”（认识硫的化学性质）的实验探究学习中，教学设计如下：

教师提出问题1：S、K2S、SO2、H2SO4中硫元素的化合价分别是多少？

学生回答：化合价分别0，-2，+4，+6。

教师提出问题2：从化合价的角度推测，硫具有怎样的化学性质？在实验室中，如何实现硫化合价的转化？

学生猜想：学生尝试各种猜想并说明自己的猜想理由。

教师提出问题3：如何用实验来证明你的猜想，请设计出你的实验方案。

学生讨论……，教师评价各种实验方案。

学生汇报实验设计方案并课堂演示。

学生设计的合理方案较多，下面列举4种具有代表性的实验设计方案：

实验1：浓硫酸中加入铜片，然后加热试管，观察发生的现象。

实验2：取少量硫粉放在试管中，在酒精灯上将其加热至熔化，观察发生的现象。

实验3：把研细的硫粉与铁粉按照一定的比例（铁粉稍过量）混合均匀，放在石棉网上堆成“S”状，用灼热的玻璃棒触及一端。当混合物呈红热状态时，移开玻璃棒，观察发生的现象。

实验4：将Na2SO3溶液滴加足量氯水，再滴加BaCl2溶液，观察现象。

针对上面实验，教师提出下面问题：

①在实验1中，浓硫酸与铜片反应会生成什么物质（要求写出化学反应方程式）？如何鉴定这种物质？硫的化合价怎样转化？

②在实验2中，燃烧硫会产生什么物质（要求写出化学反应方程式）？硫的化合价怎样转化？

③在实验3中，硫粉与铁粉加热反应会生成什么物质（要求写出化学反应方程式）？硫的化合价怎样转化？

④在实验4中，Na2SO3溶液与氯水反应会生成什么物质（要求写出化学反应方程式）？硫的化合价怎样转化？

⑤从上面化学反应中，你能发现硫的化合价转化的条件与规律吗？

学生开展一定时间的课堂探究性学习活动，多数学生都能完成前面4个问题的练习与探究分析，部分学生基本上得出了问题⑤的探究结论。

教师先让已得到探究结论的同学在黑板上写出有关化学方程式，标出反应前后硫的化合价，并阐述硫化合价转化的条件与规律，在此基础上教师引导学生作出如下小结：

硫遇到氧化剂可以转化成高价态的硫的化合物，遇到还原剂可以转化成低价态的硫的化合物。

2 教学片段评析

上面关于“认识硫的化学性质”的实验探究教学就是高效的课堂教学，其特点主要体现在以下三方面。

2.1 教师注重构建实验探究的问题情境

硫既有氧化性又有还原性是硫的重要化学性质，如何认识硫的化学性质，新旧课程的教学要求有着本质的区别。在传统教学中，教师先分别演示教材中“铁粉与硫粉的加热反应”与“硫在氧气中燃烧”的两个实验，引导学生观察实验现象，在此基础上让学生写出有关的化学方程式，然后再引导学生从方程式中有关硫的分子式来分别判定反应前后硫单质和含硫物质的化合价，最后从硫的化合价的转化来理解硫的氧化性与还原性的化学性质。应该说，从引导学生认知这一角度来说，这是一种启发性的教学，也含有一定的探究成分。然而在上面教学片段中，与传统教学不同的是教师的教学着力点是构建实验探究的问题情境，用以引导学生自觉的进入探究状态：“S、K2S、SO2、H2SO4中硫元素的化合价分别是多少”的问题情境可以使学生发现“硫的化合价会转化”事实，由此事实学生自然会提出“硫的化合价为什么会转化”与“转化的条件与规律是什么”的有关问题，而这些问题就是诱发学生进行实验探究或探究性学习的动因。应该说，在前面教学片段中，教师都是以问题情境的形式来引导学生开展探究学习活动，如从化合价的角度引导学生对硫的化学性质猜想，设计实验验证等等。

2.2 教师注重对学生科学探究素质的培养

在前面教学片段中，有两个教学环节体现了教师注重对学生科学探究素质的培养。一是教师引导学生证明自己对硫的猜想进行实验探究设计。实验设计是实验探究的关键要素，科学上的发现或创新的关键都是实验设计的突破，实验过程与现象的分析、推理仅是一种知识与方法技术的应用。作为教材，它是学生进行课程学习的载体，它给教师提供的是一种参考信息，而决不是要求教师必须依照教材按部就班。诚然，在探究硫的化学性质方面，教材编排了“铁粉与硫粉的加热反应”与“硫在氧气中燃烧”两个实验，但从培养学生实验设计的科学探究素质而言，教师在教材设计的基础上设置了引导学生进行“发散式”的实验设计创新点，从而达到超越教材的意图，这就是我们常说的用好教材或用活教材。在前面教学片段中，学生在探究“硫的转化”实验设计方面就出现了超越教材的效果，难道这不是实验探究教学所追求的高效目标吗？其二是在引导学生探究硫化合价的转化条件与规律教学中，教师不是采取讲授式的方法，从分析硫的化合价的变化来分析硫的还原性与氧化性，然后揭示硫化合价的转化条件与规律，而是将这个探究任务让学生自己来完成。学生在探究过程中，必然会出现各种各样的“活力”思维，也会产生各种不同的情感体验，这种“活力”思维与情感体验就是科学探究素质的重要成分。

2.3 教师注重发挥学生在探究中的主体作用

探究性学习，就是指学生在教师指导下，以学生的探究活动为主线，以问题解决为突破，使学生主动建构知识，让学生个性和谐发展的学习活动。在实验探究教学中，实验探究学习的主体是学生，所有的探究活动都必须由学生来完成，教师仅是实验探究学习活动的组织者和引导者。在前面教学片段中，实验设计、实验演示、实验分析、实验结论的归纳等有关的实验探究学习活动都是由学生来完成。当然，如果条件允许，更好的做法是让全体学生进行实验探究。在实验设计过程中，不同的学生很可能会设计各种不同的实验方案，从对不同的方案会联想到选择相应的实验器材与构思不同的实验装置，并且还会考虑实验操作的具体步骤以及注意事项，显然，学生在经历实验探究设计的全过程中的收获与体验和纯粹观察其它同学的实验操作有着本质的区别。在实验探究过程中，每个学生对自己设计的实验，不论是现象观察方面还是在现象分析方面，站在的角度或出发点都会有所不同，在认知模式构建方面都体现为符合自己思维模式的特征，在情感体验方面也绝然不同。所谓个性和谐发展，就是指这种认知模式构建个性、思维个性与情感个性都能得到应有的协调发展。

3 实验探究教学的高效特征

高效是相对有效而言。我认为，所有的课堂教学都有一定的效果，就是现在新课程理念中极力反对的“注入式”或“灌输式”的传统教学，应该说，它在知识的传授方面有着其相应的效果。虽然学生所获得的知识是接受式或继承式，在实现“过程与方法、情感态度与价值观”目标方面有着缺失，但所获得的知识容量与速度还是不亚于探究性学习。这里指的高效，首先要求实验探究教学要符合新课程有关人的发展理念，其次是指教学在实现课程三维目标的过程中，课堂教学尽可能优化，学生的个性能得到最大限度的发展。那么怎样才是高效的实验探究教学呢？应该说，前面关于“硫的转化”的片段教学就属于高效教学。依据实验探究教学的特点与作用以及新课程的教学理念，我将高效的实验探究教学概括为以下四个特征。

3.1 学生主动探究

实验探究教学，探究的主体是学生，主动探究，就是指学生自发地进行探究性学习。从认知角度来说，学生具有强烈的认知需要，或者说，学生有急于探究当前问题的欲望；从心理角度来说，学生是“我要学，乐意学”，探究欲望与“我要学”的学习心理就是引发学生主动探究行为的内在因素。在实验探究教学中，要较好地诱发学生的探究欲望以及“我要学”的学习心理，关键是教师要善于创设良好的问题探究情境，它通常体现为两个方面。一是学生对当前问题感兴趣，这主要指新、奇、巧的问题，爱因斯坦说的“兴趣是最好的老师”，就是强调兴趣这种心理与主动探究行为的内在联系。二是在认知方面，创设的问题情境能引起学生的认知冲突，换句话说，就是对当前问题认识是“似是而非”或“欲答不能”。如前面教学片段中，教师创设的“由硫在单质或含硫物质中化合价的不同来推知硫的化学性质”，学生对化合价的转化是由于硫的氧化性与还原性所致已有认识，然而硫为什么既有氧化性又有还原性的双重性说不清楚，尤其对“在实验室中，如何实现硫化合价的转化” 则“欲答不能”，强烈的探究欲望与“我要学”的心理由此而生，从而引发了学生主动探究的学习行为。

3.2 教师引导得当

教学，它是教师的教与学生的学且互为相关的双边活动。依据新课程理念，教师的“教”，它不是指教师对知识技能的传授，而是指促进学生开展探究性学习过程的引导。所谓引导，就是教师对学生在学习方法方面的启迪或点拨，或是教师为学生的课堂学习设计一定的过程或程序，使学生的学习过程具有规划性、方向性、目标性等特征。教师引导得当，就是指教师所设计的教学过程活动有利于促进学生开展探究性学习，有利于探究问题的解决。如前面教学片段中，教师从硫的化合价不同的问题出发，引导学生设计相关的实验来探究硫具有氧化性与还原性的化学性质，然后引导学生探究硫化合价转化的条件与规律，步步深入，层次分明，方向明确，意图清楚。然而我认为在实验探究设计引导方面，问题情境目的性与针对性还值得改进，如果教师提出“设计怎样的实验能实现硫化合价由+4转化为+6、+4转化为0、-2转化为0、0转化为+4”等问题，那么学生在实验设计活动过程中的探究思维就有明确的方向，显然，它将促进探究问题的解决。

3.3 三维目标落实

课程的三维目标是新课程理念的具体体现，因此三维目标落实是高效教学的基本要求。从“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三者之间的关系而言，知识与技能是课程学习的载体，过程与方法是学生对知识的获取与技能形成的途径与方式，情感态度价值观是学生在学习过程中的行为态度与个体情感体验，它与过程的形式与内容密切相关，因此说，教师设计怎样的学习过程与引导学生采用怎样的学习方法是落实三维目标的关键。在前面关于“认识硫的化学性质”教学片段中，学生获取的有关知识都是学生自己的探究成果，并且在探究过程中，有些学生有着成功的体验，有些学生却有着错误或失误的经历，随着各自的经历，他们对实验探究的方法各有所悟，产生的探究情感也各有所异。所谓发展学生的个性，就是指学生的个体思维能力及有关情感都得到不同程度的发展，这就是三维目标达成的体现。

3.4 注重素质培养

注重素质培养，这里特指注重科学素质培养。何谓科学素质，就是“了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力”（ 摘自国务院2006年3月21日发布的《全民科学素质行动计划纲要》）。课程学习中的化学实验探究，它是真实的化学科学探究的模拟，它的功能与作用不仅是让学生在实验探究中获取化学科学知识，更重要的是让学生掌握其中的科学方法，树立科学思想与崇尚科学精神。在前面的教学片段中，教师设计的课堂实验探究性学习活动，不仅能使学生认识硫的氧化性与还原性及掌握硫化合价转化的条件与规律，而且还能使学生掌握 “提出问题——猜想与假设——设计实验方案——收集事实与证据——检验假设——交流与评价” 的科学探究方法，同时还能潜移默化地使学生树立“坚信科学、应用科学”的科学思想与形成“热爱科学、贡献科学”的科学探究情感。对于“认识硫的化学性质”的教学，传统的做法是教师通过实验演示来揭示硫的化学性质，学生的学习是一种被动的接受。至于学生在科学探究中的“猜想与假设、实验方案设计、检验假设的探究思考、探究过程与结果的交流与评价”等非常重要的科学探究活动都被我们教师不经意地“剥夺”了。因此说，实验探究教学高效的重要特征是让学生亲身经历科学探究的全过程，从而达到培养其科学素质的目的。

关于高效的实验探究教学，本文是从新课程的理念与实验教学的特点和作用方面来阐述“学生主动探究、教师引导得当、三维目标落实、注重素质培养”这四个特征，它是否体现了高效实验探究教学的本质内涵，敬请各位专家与教师同仁批评指正。