科學探究是一種重要而有效的學習方式。義務(wù)教育階段化學課程中的科學探究,是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動。它涉及提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計劃、進行實驗、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價、表達與交流等要素。學生通過親身經(jīng)歷和體驗科學探究活動,能夠激發(fā)學習化學的興趣,增進對化學課程的情感,掌握探究科學的基本方法,初步形成科學探究能力。
一、注重問題情境的創(chuàng)設(shè),激發(fā)學生探究興趣
在課堂教學中恰當?shù)膭?chuàng)設(shè)各種問題情境,設(shè)置問題懸念,能夠激發(fā)學生展開探究學習的熱情,培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維能力。所謂“問題情境”有助于學生形成“心求通而不得”的心理狀態(tài),能夠有效激發(fā)學生積極思維的學習動機。在化學教學中教師可采用多種手段,如利用教材中的圖片、史實、實驗等素材創(chuàng)設(shè)各種問題情景,以問題為中心開展教學活動。
滬教版九年級上冊第2章第三節(jié)的內(nèi)容為“奇妙的二氧化碳”,在學習“二氧化碳的奇妙變化”時,“活動與探究”一欄安排了“二氧化碳與水反應”的實驗。教學中,筆者引導學生獨立完成實驗,收效非常顯著。在該活動中學生興味盎然、表現(xiàn)出較強的自主性;筆者參與得不多,只是在問題的提出上給予學生適時的引導和幫助。在探究活動開始前,筆者首先提出第一個問題:“二氧化碳溶解在水中,會不會與水發(fā)生化學反應呢?”接著告訴學生紫色石蕊試液遇酸變成紅色。然后指導學生進行實驗操作:向紫色石蕊試液中通入二氧化碳氣體,學生觀察到溶液變紅。此時,筆者趁機拋出了第二個問題——紫色石蕊試液為什么會變紅呢?并引導學生展開猜測:1.水能使紫色石蕊試液變紅;2.二氧化碳能使紫色石蕊試液變紅;3.二氧化碳與水共同作用能使紫色石蕊試液變紅。為驗證猜測正確與否,接下來又組織學生進行了這樣的活動與探究:取3朵干燥的用石蕊試液染成的紫色小花,第1朵小花噴上水;第2朵小花直接放入裝滿二氧化碳的集氣瓶中;第3朵小花噴上水后,再放入裝滿二氧化碳的集氣瓶中。學生仔細觀察了實驗現(xiàn)象并作出分析與交流,形成了共識:使紫色石蕊試液變紅的原因是二氧化碳與水共同作用產(chǎn)生了一種新物質(zhì),這種物質(zhì)呈酸性,使紫色石蕊試液變紅。最后得出實驗結(jié)論:二氧化碳能與水反應生成碳酸(筆者板書:CO2+H2O=H2CO3)。那么,碳酸是不是一種穩(wěn)定性較強的物質(zhì)呢?筆者又提出第三個問題,引導學生繼續(xù)進行探究:將變紅的小花從集氣瓶中取出,在酒精燈上烘烤。學生觀察到小花又變成了紫色,通過思考分析又得出另一個結(jié)論:碳酸是一種不穩(wěn)定的物質(zhì),加熱容易分解成二氧化碳和水。
“學源于思,思源于疑?!彼季S總是從問題開始的,問題是探究的起點,是思考的原動力。在上述案例中,筆者提出的問題不多,但是都發(fā)揮了關(guān)鍵作用。第一個問題明確提出了本節(jié)課要學習和探究的主要內(nèi)容;第二個問題激活了學生的思維,引發(fā)學生探究的欲望;第三個問題進一步將探究引向深入??傊@次“活動與探究”的展開以問題創(chuàng)設(shè)情境,通過活動讓學生在掌握二氧化碳性質(zhì)的同時,親歷了科學探究的過程,培養(yǎng)了學生的問題意識和探究能力,促進了學生對知識的掌握及探究技能的提升。
二、抓住教學中的生成性資源,引導學生開展探究活動
實驗探究是學生進行探究式學習的重要形式,實驗探究的過程蘊含著一定的學習價值。《標準》在“身邊的化學物質(zhì)”這一學習主題中共設(shè)計安排了23個“活動與探究建議”,都是開展探究活動的最佳素材。除此之外,教師還可以根據(jù)教學實際情況,抓住教學中的生成性資源,適時引導學生開展探究活動。
譬如,一位教師在執(zhí)教“金屬資源的利用和保護”這一內(nèi)容時,就根據(jù)學情,適時地把握時機,有效拓展教材,合理地利用了生成性的探究資源,給學生搭建了一個自主探究與能力展示的平臺。在這一教學片斷中,教師和學生共同參與并經(jīng)歷了以下四個環(huán)節(jié)的教學活動:演示實驗→發(fā)現(xiàn)問題→提出問題→展開探究。在第一環(huán)節(jié)“演示實驗”中,教師向?qū)W生演示了一氧化碳還原氧化鐵的實驗過程。等紅色氧化鐵完全變成黑色時停止加熱,繼續(xù)通入一氧化碳至冷卻到室溫。為了證明一氧化碳與氧化鐵反應生成了鐵,教師取一定量玻璃管中的黑色固體置于試管中,加入稀鹽酸。學生看到黑色固體溶解,并有少量氣泡產(chǎn)生,但沒有教材中敘述的“大量氣泡”——這是為什么呢?此時,師生頭腦中都產(chǎn)生了疑問。這一“發(fā)現(xiàn)問題”的環(huán)節(jié)具有生成性,是教師備課時沒有預想到的。于是,教師憑經(jīng)驗意識到這一問題存在著一定的探究價值,根據(jù)學生的疑問,就不失時機地引導學生提出了這樣兩個問題:①生成的黑色物質(zhì)是不是全部是鐵?②如果不全部是鐵,還可能含有什么物質(zhì)?這就是教學活動的第三環(huán)節(jié)——“提出問題”。接下來“展開探究”的環(huán)節(jié)應運而生:首先圍繞問題①設(shè)計驗證方案,有的學生提出用磁鐵吸引,看黑色固體能否全部被吸收。但此方法馬上被否定,因為四氧化三鐵也是黑色,也能被磁鐵吸引。接著有學生提出用硫酸銅溶液進行實驗,于是教師取少量固體置于小燒杯中,加入過量硫酸銅溶液,加以攪拌,充分反應后學生發(fā)現(xiàn)有紅色固體生成,但黑色固體沒有完全消失。至此,得出結(jié)論:生成的黑色物質(zhì)不全部是鐵,還含有其他物質(zhì)。第①個問題被解決,教師又圍繞第②個問題引導學生展開猜想。有學生認為可能含有碳,因為碳是黑色的。但馬上遭到了同學的反駁:一氧化碳還原氧化鐵,也就是一氧化碳奪取了氧化鐵中的氧元素,而一氧化碳并沒有失去氧元素,怎么可能生成單質(zhì)碳呢?這一猜想被否定,于是教師引導學生進一步分析,有學生認為可能是鐵的其他氧化物,并且顏色是黑色的。至此,教師布置了一個作業(yè):課后查找資料,生成的黑色固體中除鐵外,猜想還含有哪些黑色物質(zhì),你能設(shè)計出相關(guān)的實驗方案進行驗證嗎?
在這個教學案例中,教師以敏銳地捕捉了教學過程中的生成性資源大做文章。在檢驗生成物的過程中,對意外發(fā)生的現(xiàn)象教師沒有忽略,也沒有直接告訴學生答案,而是抓住契機,從發(fā)現(xiàn)問題入手,本著實事求是的態(tài)度,通過科學探究的方式讓學生一步步地尋找事實真相,解開心中疑團。在探究過程中,學生情緒高漲,因為他們是發(fā)現(xiàn)問題、探求答案的主人。他們像科學家一樣做出猜想、設(shè)計方案、實驗驗證。其思維得到了極大的激發(fā),以往的知識和方法得到了很好的利用,充分享受了探究過程中的成功和快樂。
【參考文獻】
[1]中華人民共和國教育部制定.義務(wù)教育化學課程標準(2011年版)[M].北京師范大學出版社,2012.