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        基于探究式教學(xué)模式的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)研究*

        2023-10-20 06:32:49羅隹瑤王曉軍李秋艷
        廣州化工 2023年10期
        關(guān)鍵詞:鋅片速率實(shí)驗(yàn)教學(xué)

        羅隹瑤,王曉軍,李秋艷

        (江蘇師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,江蘇 徐州 221116)

        《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》提出的核心素養(yǎng)之一“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”,要求學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng);能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的問題;能從問題和假設(shè)出發(fā),依據(jù)探究目的,設(shè)計(jì)探究方案,運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究;勤于實(shí)踐,善于合作,敢于質(zhì)疑,勇于創(chuàng)新[1]。這就要求教師在教學(xué)過程中轉(zhuǎn)換角色,以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo),形成具有自身風(fēng)格的能夠激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的化學(xué)教學(xué)藝術(shù)。

        傳統(tǒng)教育中的化學(xué)實(shí)驗(yàn),主要是以教師講授為主,實(shí)驗(yàn)為輔,還多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)運(yùn)用不多,忽視了學(xué)生探究學(xué)習(xí)的過程[2]。根據(jù)新課改的要求,教師應(yīng)設(shè)計(jì)合理有效的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)未知事物的好奇心和求知欲,提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。那么教學(xué)中要如何發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性,使化學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿探究性呢?如何進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)才能反映出課程標(biāo)準(zhǔn)的素養(yǎng)要求呢?因此本課題對(duì)探究式教學(xué)模式的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

        1 探究式化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)思路

        科學(xué)的方法論和認(rèn)識(shí)論以及科學(xué)觀是學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)的基本出發(fā)點(diǎn)。學(xué)生要以發(fā)展和辯證的眼光來看待科學(xué),在探究學(xué)習(xí)中,教師要教育學(xué)生充分尊重現(xiàn)有知識(shí),同時(shí)又要讓學(xué)生明白科學(xué)知識(shí)的真正實(shí)質(zhì),科研史上的重大發(fā)現(xiàn),理論的形成和發(fā)展是各種假說不斷被提出、證實(shí)和證偽的過程。探究學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)主要有皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論、建構(gòu)主義理論、布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論等。教育學(xué)里的很多教育理念和教育思想,例如終身學(xué)習(xí)理論、多元智力理論,也為探究學(xué)習(xí)的研究奠定了深厚的理論基礎(chǔ)[3]。

        在教學(xué)理論的指導(dǎo)下,接下來選擇教學(xué)模式。教學(xué)模式可以定義為一種在某些思維理論或教學(xué)理論的指導(dǎo)下設(shè)定的具有一定的結(jié)構(gòu)而且相對(duì)穩(wěn)定的學(xué)習(xí)活動(dòng)框架。國(guó)內(nèi)外的教育學(xué)者按照不同的角度將其分為不同的種類,那么在探究式化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以采用哪種教學(xué)模式呢?

        杜威的“做中學(xué)”教學(xué)模式,“做中學(xué)”注重面向全體學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)興趣和探究意識(shí),主要有四個(gè)步驟:創(chuàng)設(shè)情境、學(xué)生假設(shè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、交流討論。拋錨式教學(xué)模式,旨在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題的能力,主要有五個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié):創(chuàng)設(shè)情境、拋錨定題、自主探究、交流討論、意義建構(gòu)。發(fā)現(xiàn)教學(xué)模式,以布魯納的發(fā)現(xiàn)教學(xué)思想為基礎(chǔ),發(fā)現(xiàn)教學(xué)模式的主要教學(xué)環(huán)節(jié)包括:提出問題、提出假設(shè)、分析整理、得出結(jié)論。此外還有學(xué)習(xí)循環(huán)模式、問題驅(qū)動(dòng)模式、微項(xiàng)目式教學(xué)模式等,都適合于探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]。

        根據(jù)以上分析,我們知道探究式教學(xué)注重學(xué)生的參與,倡導(dǎo)以學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)的新型教學(xué)模式,鼓勵(lì)學(xué)生開發(fā)思維、自主探究,引導(dǎo)學(xué)生將理論與實(shí)際相結(jié)合,提高自我分析問題、解決問題的能力。所以我們?cè)谶M(jìn)行教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)選擇合適的教學(xué)模式,使課堂效益發(fā)揮到最大。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的基本流程可以概括為:提出問題,猜想與假設(shè),制定計(jì)劃,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),收集證據(jù),解釋與討論,反思與評(píng)價(jià),表達(dá)與交流。

        2 探究式化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)方案

        化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)是依據(jù)教學(xué)理論、學(xué)習(xí)理論,對(duì)教學(xué)過程的各要素進(jìn)行科學(xué)、合理的優(yōu)化安排??煞譃檎n程、學(xué)段、單元和課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)四個(gè)層次。以課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)為例,探究式化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì),主要包括學(xué)情分析、學(xué)習(xí)任務(wù)分析,依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)分析,確定教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)重難點(diǎn),選擇合適的教學(xué)模式及教學(xué)方法,重點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)過程設(shè)計(jì),最終形成課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)方案,簡(jiǎn)稱教案。同時(shí)要注意教案與教學(xué)課例的區(qū)別,教案是教師還未上課時(shí),進(jìn)行備課而寫成的教學(xué)設(shè)計(jì)方案,一般要寫明教師活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)、設(shè)計(jì)意圖等,不需要記錄學(xué)生所說的話。而教學(xué)課例是教師上完課之后為進(jìn)行教學(xué)反思與交流而寫就的課堂教學(xué)實(shí)錄,要詳略得當(dāng)?shù)挠涗浗處熍c學(xué)生的對(duì)話及活動(dòng)。

        2.1 探究式化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)案例一

        以人教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)7“化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素”為例[5],探究式課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)方案如下。

        2.1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

        (1)理解并鞏固化學(xué)反應(yīng)速率的概念,探究反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

        (2)體驗(yàn)控制變量法在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

        (3)理解改變反應(yīng)條件可以調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的速率。

        2.1.2 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

        教學(xué)環(huán)節(jié)(1)濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

        教師引入:復(fù)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的概念,介紹硫代硫酸鈉與酸的反應(yīng),向硫代硫酸鈉溶液中加入稀硫酸,生成的硫使溶液變渾濁。

        Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O

        問題的提出:反應(yīng)物濃度、溫度對(duì)反應(yīng)速率有何影響?

        學(xué)生提出假設(shè):濃度越大,反應(yīng)速率越大,溫度越高,反應(yīng)速率越大。

        教師引導(dǎo):如何驗(yàn)證假設(shè)?

        學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):依據(jù)所給的實(shí)驗(yàn)用品,學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),首先探究反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響。

        教師引導(dǎo):通過測(cè)定溶液出現(xiàn)渾濁的時(shí)間不同,確定反應(yīng)速率的快慢。講解具體的操作,用黑色記號(hào)筆在白紙的適當(dāng)位置畫“+”,要求粗細(xì)、顏色深淺一致。將帶“+”的白紙襯在試管的背部,以硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸溶液混合時(shí)開始計(jì)時(shí),至濁液將“+”剛剛覆蓋完全為止,記錄反應(yīng)時(shí)間,判斷反應(yīng)速率的大小。

        學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn):根據(jù)設(shè)計(jì)方案,學(xué)生實(shí)驗(yàn),記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

        學(xué)生交流討論:得出結(jié)論:反應(yīng)物濃度越大,反應(yīng)速率越快。

        教學(xué)環(huán)節(jié)(2)溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

        學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):依據(jù)所給的實(shí)驗(yàn)用品,學(xué)生探究反應(yīng)物溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響。

        教師引導(dǎo):教師講解注意事項(xiàng),兩支試管中的溶液要分別恒溫5分鐘左右,然后繼續(xù)操作。

        學(xué)生實(shí)驗(yàn):根據(jù)設(shè)計(jì)方案,學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),比較兩支試管出現(xiàn)混濁的快慢,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

        學(xué)生交流討論:得出結(jié)論:反應(yīng)物溫度越高,反應(yīng)速率越快。

        設(shè)計(jì)意圖:通過提出問題,引發(fā)學(xué)生思考,并提出個(gè)人的假設(shè),然后引導(dǎo)學(xué)生通過所給實(shí)驗(yàn)藥品,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),通過證據(jù)推理,驗(yàn)證自己的假設(shè),然后同學(xué)互相交流討論,得出結(jié)論,使學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的流程與方法。

        2.2 探究式化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)案例二

        以蘇教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”單元,學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”為例[6],探究式課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)方案如下:

        2.2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

        (1)通過銅鋅稀硫酸原電池探究活動(dòng),發(fā)展證據(jù)推理、模型建構(gòu)能力,提升科學(xué)探究能力。

        (2)運(yùn)用原電池模型,認(rèn)識(shí)原電池工作原理、反應(yīng)本質(zhì)與能量變化、組成要素,發(fā)展對(duì)化學(xué)理論模型的認(rèn)識(shí)水平。

        (3)基于原電池模型,開展探究活動(dòng),認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科價(jià)值,增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新意識(shí)。

        2.2.2 教學(xué)過程設(shè)計(jì)

        教師引入:前面我們已經(jīng)學(xué)過,化學(xué)能可以和熱能相互轉(zhuǎn)化,那么化學(xué)能可以和電能相互轉(zhuǎn)化嗎?早在200多年前,就有一位偉大的物理化學(xué)家伏打?qū)崿F(xiàn)了化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化。接下來我們就體驗(yàn)一次科學(xué)探究的過程。首先請(qǐng)同學(xué)們利用老師給大家提供的試劑和材料完成以下實(shí)驗(yàn)。并思考化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的必要條件是什么。

        學(xué)生實(shí)驗(yàn)一:把一片鋅片和一片銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯里,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

        學(xué)生實(shí)驗(yàn)二:把一片鋅片和一片銅片同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯里,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

        學(xué)生觀察:鋅片表面有大量氣泡,鋅片逐漸溶解,銅片表面無現(xiàn)象。并嘗試寫出反應(yīng)的離子方程式。

        學(xué)生實(shí)驗(yàn)三:將實(shí)驗(yàn)二中的鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

        學(xué)生觀察:鋅片表面仍有較多氣泡,銅片表面也開始生成氣泡。

        教師引導(dǎo):鋅片表面仍有氣泡,是由于鋅片與稀硫酸反應(yīng)速率較快引起的,原因會(huì)在后面進(jìn)一步解釋??茖W(xué)探究的第一步就是提出問題,銅表面生成的是哪種氣體?

        學(xué)生假設(shè)并驗(yàn)證。

        教師提出問題:經(jīng)驗(yàn)證該氣體是氫氣,那么請(qǐng)同學(xué)們思考,氫氣是銅和稀硫酸反應(yīng)生成的嗎?

        學(xué)生假設(shè)并驗(yàn)證。

        教師繼續(xù)提出問題:通過稱取反應(yīng)前后鋅片的質(zhì)量來確定是鋅片和稀硫酸發(fā)生了反應(yīng),所以銅片表面的氫氣不是銅和稀硫酸反應(yīng)生成的。那么導(dǎo)線的作用是什么?

        學(xué)生假設(shè)并驗(yàn)證。

        學(xué)生實(shí)驗(yàn)四:將實(shí)驗(yàn)3中的導(dǎo)線中間連接一個(gè)靈敏電流計(jì)。觀察到靈敏電流計(jì)的指針偏轉(zhuǎn),通過指針偏轉(zhuǎn)的方向說明是鋅失去電子通過導(dǎo)線傳遞到銅片上,形成電流。故氫離子在銅片上得電子,生成氫氣。

        教師總結(jié):科學(xué)探究的最后一步就是得出結(jié)論,像這種可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置稱為原電池。鋅片表面出現(xiàn)較多氣體,原因是多方面的,鋅片不純,鋅片內(nèi)部會(huì)形成很多微電池,鋅片本身與酸發(fā)生較快的化學(xué)反應(yīng)等都會(huì)導(dǎo)致表面產(chǎn)生較多氣體。后面我們會(huì)進(jìn)一步學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)雙液電池,就可以解決這個(gè)問題。

        教師提問:現(xiàn)在我們知道化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能需要由原電池來完成,你能總結(jié)出構(gòu)成原電池的必要條件有哪些嗎?

        學(xué)生總結(jié):需要電解質(zhì)溶液;需要形成閉合回路;電極材料活潑性需要不同。

        設(shè)計(jì)意圖:通過四個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn),一步步的引導(dǎo)學(xué)生探究發(fā)現(xiàn)組成原電池的必要條件,每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,都有其特定的目的存在,不斷的進(jìn)行實(shí)驗(yàn),不斷的發(fā)現(xiàn)問題,提出問題,做出假設(shè),設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證我們的假設(shè),這正是探究式實(shí)驗(yàn)的必要流程。

        3 結(jié) 語

        新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí),注重探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面的重要作用,這就要求我們?cè)诮虒W(xué)中要轉(zhuǎn)變思想,從如何教轉(zhuǎn)變?yōu)槿绾我詫W(xué)生為中心學(xué)去發(fā)現(xiàn)問題、探究問題,反思學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ粡?qiáng)的原因何在,怎樣通過合適的教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)踐,大面積提高教學(xué)質(zhì)量,提高化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果,提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的動(dòng)機(jī)和興趣。探究式教學(xué)的基本流程可以概括為:提出問題,猜想與假設(shè),制定計(jì)劃,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),收集證據(jù),解釋與討論,反思與評(píng)價(jià),表達(dá)與交流。當(dāng)然并非所有的實(shí)驗(yàn)教學(xué),都適合使用探究式教學(xué)模式,教師在實(shí)踐教學(xué)中要學(xué)會(huì)根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容,根據(jù)學(xué)生的年齡特征和教師自身的特點(diǎn),選擇能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)模式,遵循正確的教學(xué)觀,克服單一教學(xué)模式的局限,綜合運(yùn)用各種教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)策略,在模仿中進(jìn)行創(chuàng)新,努力鉆研課程標(biāo)準(zhǔn)中的設(shè)計(jì)思想及實(shí)施建議,努力創(chuàng)設(shè)與生活相關(guān)的真實(shí)問題情境,做好教材分析,學(xué)情分析,制定合理的教學(xué)目標(biāo),精心做好教學(xué)過程設(shè)計(jì)。在課堂教學(xué)中注重引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑、探疑,幫助學(xué)生提高分析問題和解決問題的能力,真正實(shí)現(xiàn)由學(xué)科知識(shí)到能力素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。

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