朱小富

探究性教學(xué)中實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)策略

朱小富

（江蘇省句容高級(jí)中學(xué)江蘇句容212400）

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是探究性教學(xué)以及探究學(xué)習(xí)中的重要內(nèi)容，文章從實(shí)驗(yàn)選題的意義、探究性教學(xué)中有關(guān)實(shí)驗(yàn)的選題策略和實(shí)施策略三個(gè)方面做了一些小結(jié)及探索。

探究性教學(xué)；實(shí)驗(yàn)選題；實(shí)驗(yàn)實(shí)施；策略

探究性教學(xué)需要教師組織和引導(dǎo)學(xué)生積極自主地進(jìn)行探究學(xué)習(xí),把教科書上的知識(shí)當(dāng)做不變的真理,把實(shí)驗(yàn)僅當(dāng)做驗(yàn)證科學(xué)概論和原理的方法去教學(xué)生,容易使學(xué)生形成絕對(duì)化的科學(xué)知識(shí)觀、錯(cuò)誤的科學(xué)方法論和片面的科學(xué)發(fā)展觀。探究學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)方式、一種學(xué)習(xí)活動(dòng)、一種學(xué)習(xí)過程,它注重自然科學(xué)知識(shí)獲取的同時(shí),更注重對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解,探究過程是學(xué)生不斷構(gòu)建自身知識(shí)的過程。教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)一些探究性問題,和學(xué)生一起進(jìn)行探究過程的設(shè)計(jì),特別是探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)中能動(dòng)的實(shí)踐活動(dòng)形式,化學(xué)實(shí)驗(yàn)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了親身參與實(shí)踐的情境,具有獲知、激趣、求真、循理、育德等教育功能,化學(xué)實(shí)驗(yàn)不但為探究性學(xué)習(xí)中驗(yàn)證假說提供了科學(xué)方法,也是學(xué)生探究學(xué)習(xí)的重要途徑,還讓學(xué)生感受探究的樂趣,能培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)是探究性學(xué)習(xí)的主要途徑之一

化學(xué)的學(xué)科特征決定了化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以作為探究性學(xué)習(xí)的途徑?！耙詫?shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)”是化學(xué)學(xué)科的基本特征。即使在由經(jīng)驗(yàn)化學(xué)向理論化學(xué)發(fā)展的今天,化學(xué)實(shí)驗(yàn)仍然是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的最現(xiàn)實(shí)、最生動(dòng)、最有效的物質(zhì)載體。

學(xué)科的基本特征決定了學(xué)科的學(xué)習(xí)特點(diǎn),在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)化學(xué)無疑是最有效而又最重要的化學(xué)學(xué)習(xí)方法。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)研究和認(rèn)識(shí)物質(zhì),掌握化學(xué)基本原理和基本技能,初步學(xué)會(huì)化學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)方法?；瘜W(xué)科學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科特征,更有利于學(xué)生進(jìn)行化學(xué)探究性學(xué)習(xí)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身就是科學(xué)探究的過程。當(dāng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)被用作探究性學(xué)習(xí)的途徑時(shí),化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造性和探究性便充分顯示出來。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中積極地動(dòng)腦動(dòng)手,體驗(yàn)科學(xué)家科學(xué)探究的過程和方法,獲得科學(xué)探究的樂趣和成功的喜悅。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)為探究性學(xué)習(xí)中驗(yàn)證假說提供了科學(xué)方法。探究性學(xué)習(xí)具有問題特征、收集信息特征、假設(shè)特征、驗(yàn)證特征和評(píng)價(jià)反饋特征,學(xué)生在探究性學(xué)習(xí)中,針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題,在回憶已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、收集和整理信息的基礎(chǔ)上,作出大膽假設(shè)或猜想,并通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)提出的假設(shè)或猜想進(jìn)行證實(shí)或證偽。所以,化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生探究性學(xué)習(xí)時(shí)驗(yàn)證假設(shè)或猜想的主要方法。

二、探究性教學(xué)中有關(guān)實(shí)驗(yàn)的選題策略

編排探究活動(dòng)時(shí),不僅要考慮活動(dòng)的可操作性,更要考慮活動(dòng)中蘊(yùn)含的解決問題的“思維模型”,并加以顯性說明,使學(xué)生對(duì)活動(dòng)過程中的科學(xué)知識(shí)的產(chǎn)生、過程、方法有所了解,在探究實(shí)驗(yàn)的呈現(xiàn)方式上可通過一些提示語如提出問題、預(yù)測(cè)與假設(shè)、實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、歸納整理等引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷、體驗(yàn)科學(xué)探究的不同要素和過程,并在不同階段有所側(cè)重。

1.探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的情境化原則

通常情況下,中學(xué)生的問題意識(shí)不強(qiáng),很難獨(dú)立地從生活、自然現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題。因此,教師要營造積極的問題情境,讓學(xué)生直面新、奇、趣事,感受矛盾,發(fā)現(xiàn)疑問,提出問題,并經(jīng)過適當(dāng)?shù)耐评砗退伎?將其表述為科學(xué)性問題。

如：1981年6月9日,巴拿馬散裝貨輪“塞尼克斯號(hào)”滿載著煉鋼用的半成品——多孔鐵粒,駛進(jìn)印度東海岸的維沙卡帕特南港口。人們打開船艙準(zhǔn)備卸貨,突然,一股灼人的熱浪從艙內(nèi)沖出,仔細(xì)一看,發(fā)現(xiàn)部分鐵粒正在燃燒。

疑問：多孔鐵粒怎么會(huì)自己燃燒呢？

問題：多孔鐵粒燃燒需要什么條件？

在設(shè)計(jì)問題情景時(shí),教師應(yīng)注意：

(1)情境新穎,能吸引學(xué)生的注意力,使學(xué)生可以注意到問題的存在。

(2)多從學(xué)生的生活和學(xué)生已有的經(jīng)歷中尋找問題,探究學(xué)生生活經(jīng)歷中所熟悉的問題,能夠使學(xué)生認(rèn)識(shí)到探究的價(jià)值,激發(fā)學(xué)生探究的欲望。

(3)探究的問題難度適當(dāng)。否則,學(xué)生無須探究就能回答或者感到望塵莫及,失去探究的信心。要使探究的問題處于學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展區(qū),經(jīng)過教師的點(diǎn)撥,學(xué)生可以找到問題的答案。

2.探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的生活化原則

化學(xué)知識(shí)和技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用比比皆是,在探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中合理開發(fā)和利用生活中化學(xué)資源,也是對(duì)教師基本的要求。教師要有開拓精神,解放思想,“思想舊,資源瘦;思想新,資源精”。生活中化學(xué)實(shí)例還可促使學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)思考與探究的習(xí)慣。

如：在新授課“鐵的化合物”教學(xué)中可設(shè)計(jì)如下探究活動(dòng)：

投影展示一種補(bǔ)鐵劑照片——紅色“外套”,里面是淡藍(lán)綠色的真身。

今天我們就來探究一下這種藥丸的成分。

猜想——根據(jù)顏色進(jìn)行合理猜想

紅色外套——Fe2O3

淡藍(lán)綠色真身——FeSO4

［方案設(shè)計(jì)、驗(yàn)證］

(1)Fe2O3的檢驗(yàn)

①僅用紅色能否確證是Fe2O3？藥片內(nèi)服后,誰幫助它脫去紅色外套？

②Fe3+的檢驗(yàn)方法。

(2)FeSO4的檢驗(yàn)

①如何獲取FeSO4？——小心剝?nèi)ネ馓?用小刀刮取里面淡藍(lán)綠色的固體,加適量水溶解。

②如何檢驗(yàn)FeSO4？

2.探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)用化原則

將生活中實(shí)用化的化學(xué)實(shí)例應(yīng)用于課堂教學(xué),可將知識(shí)的學(xué)習(xí)從課堂內(nèi)延伸到生活中,這不僅可以使學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,形成科學(xué)探究的態(tài)度,而且可以使學(xué)生了解化學(xué)科學(xué)的研究方法,體驗(yàn)探索的艱辛和發(fā)現(xiàn)自我價(jià)值實(shí)現(xiàn)后的歡樂,使學(xué)生成為“主動(dòng)發(fā)展的人”。

如：講授“相似相溶原理”時(shí),可介紹：真假干洗的判斷。

(1)課上實(shí)驗(yàn)提趣

首先介紹“干洗”、“水洗”的區(qū)別。所謂“干洗”,就是用干洗油的物理特性將衣物的油垢或污漬萃取出來,由于干洗油幾乎不含水分,所以稱之為“干洗”。干洗的主要特點(diǎn)就是避免水洗對(duì)衣物面料造成傷害,不縮水、不變形、色澤保護(hù)性好,不易造成衣物褪色、手感柔軟,便于熨燙,并能徹底清洗衣物上的油污或污漬。洗后衣物還有消毒、滅菌的特殊功效,不易蟲蛀便于保存。而“水洗”時(shí)能使衣物的纖維膨脹,洗滌劑將滲入到纖維中,很難清洗干凈,殘留的洗滌劑就會(huì)侵蝕纖維,從面使纖維變脆,導(dǎo)致衣物壽命的降低。當(dāng)前市場(chǎng)上的干洗油一般分四氯乙烯和石油洗劑兩種,每公斤的價(jià)格在16元左右,遠(yuǎn)高于以噸計(jì)算的水價(jià),因此一些不法干洗店常以水洗冒充干洗。

其次實(shí)驗(yàn)演示。①將一片紙巾分別置于盛水和盛四氯乙烯干洗劑的燒杯中,用玻璃棒攪動(dòng)一會(huì),再撈出擠干,置于水中的紙巾柔成團(tuán),打開時(shí)有褶皺、破損。置于干洗劑中的紙巾能展開,無破損。②將一些泡沫粒分別置于盛水和盛四氯乙烯干洗劑的燒杯中,用玻璃棒攪拌,可見泡沫粒溶于干洗劑中,不溶于水中。

然后總結(jié)判斷方法。

①紙巾法。事先將紙巾放入待洗衣物的口袋內(nèi),如是水洗,則紙巾柔成團(tuán),有褶皺、破損。如是干洗,紙巾無破損,能展開。

②粒法。事先將少量泡沫(聚苯乙烯)小顆粒置于待洗衣物的口袋內(nèi),如是水洗,則泡沫粒不溶解,如是干洗,則泡沫粒因溶解而消失。

③紙巾+泡沫粒法。綜合了兩者現(xiàn)象,交代其原理——利用“相似相溶原理”：泡沫和干洗劑都是有機(jī)物,結(jié)構(gòu)相似,相互溶解;水能使紙巾纖維膨脹,搓揉時(shí)造成破損。

(2)組成合作小組

要求學(xué)生自愿分成若干小組,分別尋找不同的干洗店進(jìn)行試驗(yàn),一周內(nèi)完成。

(3)匯報(bào)實(shí)驗(yàn)成果

根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果,組織匯報(bào)交流。最后讓學(xué)生明白：生活中處處有化學(xué),應(yīng)做化學(xué)有心人。

4.探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的沖突化原則

人們?cè)谔幚韱栴}時(shí),常常從經(jīng)驗(yàn)入手,容易出現(xiàn)思維定勢(shì),形成誤區(qū)。如果教師注意研究認(rèn)知沖突,平時(shí)多收集一些貌似沖突性的東西,適時(shí)地介紹給學(xué)生,激發(fā)其積極思考,找到解決問題的癥結(jié),再借助遷移將其運(yùn)用到探究學(xué)習(xí)中。如水和二氧化碳的點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)。

［教師］水能滅火,你知道水也能點(diǎn)火嗎？

［教師］用棉花包裹一些過氧化鈉粉末,請(qǐng)兩位學(xué)生上講臺(tái),一位學(xué)生用酒精燈直接點(diǎn)燃一團(tuán)棉花,另一位學(xué)生用滴管在粉末上滴幾滴水。

［學(xué)生］水滴在過氧化鈉粉末上,有氣泡產(chǎn)生,兩團(tuán)棉花都很快著火,但滴水的棉花卻燃燒更旺。

［教師］用一根長(zhǎng)導(dǎo)管向包有過氧化鈉粉末的棉花中緩緩吹氣,結(jié)果棉花也燃燒。

問題：請(qǐng)同學(xué)們從燃燒的條件角度思考,為何滴水和吹氣都能點(diǎn)著棉花？為何滴水的棉花燃燒更旺？滴水時(shí)對(duì)加水量有無要求？

互動(dòng)引入的結(jié)果,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與求知欲,活躍了課堂氣氛,調(diào)動(dòng)了學(xué)生原有知識(shí)體系中“燃燒與滅火”的經(jīng)驗(yàn)知識(shí),并對(duì)新知識(shí)過氧化鈉與水及二氧化碳的反應(yīng)有了深刻的認(rèn)識(shí),完善了學(xué)生“燃燒與滅火”的知識(shí)體系,還能幫助學(xué)生理解“為什么過氧化鈉等強(qiáng)氧化劑不能帶上汽車、火車、飛機(jī)？”此外,學(xué)生還能進(jìn)一步理解熱點(diǎn)火(包含緩慢氧化造成的自燃)、靜電火花點(diǎn)火等一系列問題,固化為全面的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。

三、探究性教學(xué)中有關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施策略

1.加強(qiáng)指導(dǎo)

教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)化教師的引領(lǐng)和組織作用,教師可進(jìn)行生活經(jīng)驗(yàn)和化學(xué)知識(shí)的指導(dǎo),可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)研究的程序性指導(dǎo)等。

2.全面合作

探究課堂中不應(yīng)是學(xué)生個(gè)體獨(dú)立的探究活動(dòng),而應(yīng)是通過小組或團(tuán)隊(duì)的形式進(jìn)行探究活動(dòng),學(xué)生之間采用對(duì)話、商討、爭(zhēng)論等形式對(duì)問題進(jìn)行充分論證,以期獲得達(dá)到探究目標(biāo)的最佳途徑,做到讓學(xué)生教育學(xué)生,既可以是正確的示范,也可以是錯(cuò)誤的教訓(xùn)。

3.善于發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題

教師在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要不斷巡視,善于發(fā)現(xiàn)奇怪或有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,進(jìn)而促進(jìn)和引導(dǎo)學(xué)生提出科學(xué)性問題。

4.組織學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)和教學(xué)條件指導(dǎo)和幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),幫助學(xué)生確定探究的組合,在實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)并適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行示范講解。

5.組織學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行觀察和記錄

實(shí)驗(yàn)探究的目的是通過實(shí)驗(yàn)操作獲得解決問題的事實(shí)和數(shù)據(jù)。由于探究實(shí)驗(yàn)的信息多而復(fù)雜,所以,教師必須組織學(xué)生進(jìn)行觀察記錄,讓學(xué)生明確觀察的重點(diǎn),注意實(shí)驗(yàn)中的異常現(xiàn)象,及時(shí),有效、真實(shí)的記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。

6.重視探究活動(dòng)的發(fā)展性評(píng)價(jià)

首先是學(xué)生自我評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)探究方法是否科學(xué),評(píng)價(jià)探究活動(dòng)中獲得知識(shí)多少及探究能力提高的程度,評(píng)價(jià)探究活動(dòng)的發(fā)展性。其次還要重視教師對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)學(xué)生能否積極地、多途徑地收集證據(jù),能否與同學(xué)積極配合,能否在探究過程中及時(shí)修正自己的錯(cuò)誤觀點(diǎn)或行為,是否具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識(shí),同時(shí)還要評(píng)價(jià)學(xué)生的探究結(jié)果。

［1］吳星等著.化學(xué)新課程中的科學(xué)探究［M］.北京：高等教育出版社，2003

［2］周改英.新課程開設(shè)化學(xué)探究性教學(xué)課的問題與對(duì)策［J］.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2011，（10）

探究步驟對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和描述點(diǎn)燃前組成顏色狀態(tài)密度硬度燃燒時(shí)火焰的分層及溫度燭身的變化生成的產(chǎn)物熄滅后

1.對(duì)學(xué)生的回答表示充分的肯定，讓學(xué)生結(jié)合蠟燭的這些性質(zhì)，點(diǎn)燃蠟燭，觀察燃燒著的蠟燭有哪些特點(diǎn)。

（實(shí)驗(yàn)過程中可以有目的的發(fā)問以下幾個(gè)問題）①燃燒著的蠟燭有沒有聲音？形狀有沒有什么改變？②蠟燭的火焰有什么特點(diǎn)？③蠟燭靠近火焰的地方在形狀、溫度、質(zhì)地上有什么變化？④把一根火柴梗平在蠟燭的火焰中約一秒鐘表，取出火柴梗，火柴梗有什么變化？這說明了什么？

2.充分肯定學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中的表現(xiàn)，繼續(xù)引導(dǎo)：現(xiàn)在我們?cè)賮碛^察一下蠟燭燃燒后生成了哪些物質(zhì)。首先將一只干燥的燒杯罩在火焰的上方，觀察燒杯壁上有什么現(xiàn)象發(fā)生。片刻后取下燒杯，迅速中倒入少量的澄清石灰水，振蕩，又有什么現(xiàn)象發(fā)生？推測(cè)蠟燭燃燒后可能生成了什么物質(zhì)。

3.指導(dǎo)學(xué)生：現(xiàn)在請(qǐng)大家熄滅蠟燭，會(huì)發(fā)現(xiàn)有一縷白煙從燈芯飄出，立即點(diǎn)燃的火柴去點(diǎn)白煙，看看有什么現(xiàn)象會(huì)發(fā)生。

4.探究多種熄滅蠟燭的方法。

八年級(jí)化探課的實(shí)施,為學(xué)生升入九年級(jí)后化學(xué)的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),實(shí)踐也證明通過這三種課型的教學(xué),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,激發(fā)他們的動(dòng)手能力,培養(yǎng)了同學(xué)們的合作能力和探索精神。我校近幾年的中考化學(xué)成績(jī)?cè)谌笫信琶芯星懊?也印證了八年級(jí)開設(shè)化探課是有積極意義的。

1008-0546（2013）05-054-03

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10.3969/j.issn.1008-0546.2013.05.023