化學(xué)新課程中的科學(xué)探究,是學(xué)生積極主動地獲取化學(xué)知識、認(rèn)識和解決化學(xué)問題的重要實踐活動。讓學(xué)生真正體驗科學(xué)探究的過程,學(xué)習(xí)運用以實驗為基礎(chǔ)的實證研究方法。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和生產(chǎn)、生活中有意義的化學(xué)問題,根據(jù)具體情況設(shè)計解決問題的方案,進(jìn)行各種形式的“研究”。
科學(xué)探究是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要方式,也是培養(yǎng)學(xué)生探究意識和提高探究能力的重要途徑;瘜W(xué)教學(xué)要體現(xiàn)新課程改革的基本理念,改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,倡導(dǎo)以探究為主的多樣化教學(xué)形式。教師應(yīng)尊重和滿足不同學(xué)生的需要,充分調(diào)動其主動參與探究學(xué)習(xí)的積極性,幫助他們獲得未來發(fā)展所必需的化學(xué)知識、技能和方法,提高科學(xué)探究能力;培養(yǎng)他們的合作精神,激發(fā)創(chuàng)新潛能,提高實踐能力。
一、 將化學(xué)實驗作為進(jìn)行探究的重要方式,讓學(xué)生真正體驗科學(xué)探究的過程
在化學(xué)教學(xué)中,通過實驗不僅可以使學(xué)生獲得化學(xué)知識,學(xué)會實驗技能,更重要的是通過實驗創(chuàng)設(shè)生動的學(xué)習(xí)情景,達(dá)到啟迪學(xué)生思維,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的目的。以往的教學(xué)比較重視前兩個方面,甚至將化學(xué)實驗教學(xué)片面理解為實驗操作訓(xùn)練,過分強調(diào)操作技能的程序化和規(guī)范化,達(dá)到了機械僵化的地步,這影響了實驗教學(xué)功能的全面發(fā)揮。
新課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書改變了以往教材中對實驗的處理,大部分實驗不再出現(xiàn)具體實驗內(nèi)容,實驗方法和步驟,對實驗現(xiàn)象和結(jié)論也沒有明確的敘述,而以“活動?探究”這一活動性欄目出現(xiàn)。欄目中首先創(chuàng)設(shè)問題情境,然后提供主要試劑,讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案進(jìn)行實驗。為了啟發(fā)學(xué)生思維,以“方法引導(dǎo)”和“工具欄”等方法性欄目將一些實驗原理提供給學(xué)生。教師可引導(dǎo)學(xué)生以此為依據(jù),對自己的實驗方案進(jìn)行評價和優(yōu)化,從而總結(jié)出最理想最可行的方案。隨后在自己動手做實驗的過程中,規(guī)范實驗操作,認(rèn)真觀察現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)問題,填寫實驗記錄,得出實驗結(jié)論。在整個過程中,學(xué)生能夠獨立或與同學(xué)合作完成實驗,主動進(jìn)行交流,記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù),并要對實驗現(xiàn)象做出合理的解釋,對實驗數(shù)據(jù)科學(xué)地加以處理,完成實驗報告,真正體驗了科學(xué)探究的過程。使學(xué)生初步認(rèn)識實驗方案設(shè)計、實驗條件控制、數(shù)據(jù)處理等方法在化學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)研究中的應(yīng)用,學(xué)會運用以實驗為基礎(chǔ)的實證研究方法,逐漸形成良好的實驗工作習(xí)慣。
高一新生,化學(xué)知識儲備較少,很多同學(xué)實驗技能較差,自主學(xué)習(xí),主動探索方面的訓(xùn)練較少,所以這種實驗探究方式,剛開始實施起來確實有些困難。這就要求教師從長遠(yuǎn)目標(biāo)考慮,慢慢啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生,挖掘他們的潛能。只要堅持這樣做,學(xué)生會逐漸形成良好的科學(xué)思維,掌握一定的科學(xué)方法,運用化學(xué)實驗解決問題的能力也會有很大提高,事實證明了這一點。期末考試,有這樣一道題目:列表給出某種常見金屬的部分性質(zhì)(顏色、狀態(tài)、硬度、密度、熔點、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性),讓學(xué)生推斷出該金屬可能的一種用途;提出探究該金屬化學(xué)性質(zhì)的兩個假設(shè);設(shè)計實驗方案對提出的兩個假設(shè)進(jìn)行探究(簡述步驟、現(xiàn)象及結(jié)論)。這道7分的題目,不是很容易得分,要求學(xué)生有比較高的材料分析能力,實驗探究能力和設(shè)計能力,但最后統(tǒng)計的結(jié)果表明:20%的同學(xué)得了滿分,50%-60%的同學(xué)得了5分或6分。這樣高的得分率與平日的訓(xùn)練是分不開的。另外,寒假進(jìn)行的化學(xué)研究性學(xué)習(xí),很多同學(xué)也應(yīng)用了實驗探究方法來驗證對物質(zhì)性質(zhì)的預(yù)測或探究物質(zhì)未知的性質(zhì),取得了良好的效果。
二 充分利用教材,引導(dǎo)學(xué)生開展多種形式的化學(xué)研究性學(xué)習(xí)
新課程標(biāo)準(zhǔn)的精髓之一:從生活走進(jìn)化學(xué),從化學(xué)走向社會。新課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書聯(lián)系學(xué)生已有的生活經(jīng)驗,從學(xué)生關(guān)心的具體問題引入,讓學(xué)生親自體驗探索、思考和研究的過程,引導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)活動。在學(xué)習(xí)活動的設(shè)計上提倡主動的、建構(gòu)的、體驗的和發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)方式,使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體,從而為終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
研究性學(xué)習(xí)并不是一個新名詞,但新課程標(biāo)準(zhǔn)第一次對研究性學(xué)習(xí)提出了明確的要求,每位學(xué)生都必須參加,高一、高二至少進(jìn)行四次,并進(jìn)行學(xué)分認(rèn)定。“研究性學(xué)習(xí)”是實踐性很強的學(xué)習(xí),其中充滿樂趣也極富挑戰(zhàn)性。它和“研究”有著本質(zhì)的區(qū)別,它仍是一種學(xué)習(xí),只不過是一種“像科學(xué)家一樣工作”的學(xué)習(xí),形是“研究”,但實是“學(xué)習(xí)”,一種綜合性的學(xué)習(xí),這種活動更多強調(diào)過程,而不是結(jié)果。研究性學(xué)習(xí)的每一項學(xué)習(xí)內(nèi)容、方式,都由學(xué)生自己,或由學(xué)生和教師合作擬訂。問題從哪里來?愛因斯坦曾經(jīng)說過:提出一個問題往往比解決一個問題更重要。因為解決一個問題也許僅僅是一個實驗上的技能而已,而提出新的問題、新的可能性,從新的角度看舊的問題,卻需要有創(chuàng)造性的想象力。在最初階段,學(xué)生不可能一下子就能提出高質(zhì)量的問題。在學(xué)習(xí)的過程中,教師要善于運用課本中“聯(lián)想?質(zhì)疑”“觀察?思考”“交流?研討”等活動性欄目中的一些問題,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活、學(xué)習(xí)、實驗中問題,把其中感興趣的、可操作性強的、對目前學(xué)習(xí)有幫助的問題轉(zhuǎn)化為研究性課題。另外,課本中的一些習(xí)題本身就是很好的研究性課題,例如:《元素與物質(zhì)的分類》一節(jié)中:查閱資料,撰寫小論文《鈉的“家族”》;《硫的轉(zhuǎn)化》一節(jié)中:酸雨給人類帶來種種災(zāi)難,嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境。SO2與酸雨的形成有什么關(guān)系?由此你想到,應(yīng)怎樣防治酸雨?和你對硫元素家族中的哪些物質(zhì)感興趣?請查閱資料,寫一個關(guān)于該物質(zhì)的小短文,談?wù)勀銓λ恼J(rèn)識。《鋁金屬材料》一節(jié)中:查閱資料,調(diào)查我國金屬礦產(chǎn)資源的儲量分布情況及金屬材料在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用,并就礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展問題發(fā)表你的看法。類似的例子還有很多,這里就不一一列舉。課題確定好后,就要求學(xué)生根據(jù)問題和自己現(xiàn)有的知識去設(shè)計研究方案,沒有資料就想去獲得資料,沒有數(shù)據(jù)就想法去獲得數(shù)據(jù),然后通過對資料和數(shù)據(jù)的整理分析,得出自己的觀點。在整個過程中,學(xué)生的探索技能、反思能力、與人交流的能力、搜集和整理信息的能力,以及思想的開放性、尊重事實、承認(rèn)事物的多樣性和不確定性、能進(jìn)行批判性思維等方面都得到鍛煉。
每年的寒暑假,學(xué)生都會進(jìn)行一次大規(guī)模的研究性學(xué)習(xí)。我所任教的兩個班的化學(xué)研究性小組,都非常出色地完成了自選的研究課題,在開學(xué)初向全班同學(xué)和老師展示了他們的研究成果,并成功地進(jìn)行了課題答辯,寫出了完整的研究報告。六班的同學(xué)選的課題是《金屬材料在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用》,主要是學(xué)習(xí)了必修I金屬材料之后受到啟發(fā)。七班同學(xué)對金屬鋁及其化合物的化學(xué)性質(zhì)感興趣,并想探究其它金屬是否有類似的性質(zhì),最后選定《鍍鋅廠的工業(yè)流程、鋅及其化合物的性質(zhì)》。這個小組的同學(xué),為了完成他們的課題,去圖書館查閱文獻(xiàn)資料,從因特網(wǎng)上收集信息,還到蒿泊一家小型鍍鋅廠進(jìn)行實地考察,參觀了鍍鋅設(shè)備和工業(yè)流程,對相關(guān)問題咨詢了廠子里的工程師和工人。實地采了樣,帶回一些工廠的酸洗液和金屬鋅,自己又買回一些試劑和簡單的儀器,開始了他們的實驗。最可貴的是,在此次活動中他們采用了科學(xué)探究的方式,運用了實驗、假設(shè)、分類、對比等方法,設(shè)計了完整而全面的實驗步驟探究了鍍鋅廠酸洗液的成分、鋅及氫氧化鋅的化學(xué)性質(zhì),最后得出酸洗液中主要含有H+、Fe2+、 Fe3+和一種未知離子(假設(shè)為Cr3+,但與最后實驗結(jié)論不符,體現(xiàn)了實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度),并得出金屬鋅既能與酸也能與堿反應(yīng)、氫氧化鋅是兩性氫氧化物的結(jié)論。如果教材中沒有滲透新課改的精神,教師在教學(xué)過程中沒有真正領(lǐng)會新課改精髓,真正實施新課程標(biāo)準(zhǔn),學(xué)生是不會有這么大的潛能和創(chuàng)造力的。
科學(xué)探究能力的形成和發(fā)展是一個逐步提高、持續(xù)進(jìn)步的過程。教師要以改革的精神搞好教學(xué),轉(zhuǎn)變教學(xué)觀點,經(jīng)常反思自己的教學(xué)活動,進(jìn)一步提高自身的素質(zhì),不斷地增強駕馭和開發(fā)新課程的能力。
參考文獻(xiàn)
中華人民共和國教育部,《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》,北京:人民教育出版社,2003