探究性学习在化学实验教学中的运用

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探究性学习在化学实验教学中的运用青州市阳河初级屮学冯永建问题产生的背景一、化学是一门以实验为基础的自然学科，化学实验是帮助学生获得化学知识、掌握实验技能，激发学习兴趣、培养实验能力的一种教学手段，它在初中化学教学中始终占有十分重要的位置。初中化学实验课改前以验证性实验为主，而把探究性实验作为初中化学的基本教学要求，第一次在2001年的《九年义务教育全日制初级中学化学教学大纲（试用修订版）》中正式提出。大纲指出：教师应“适当引入一些探究性实验”，“应逐步加强学生的探究性实验”，“适时地安排一些学生自主探究的实验”，“探究性实验和综合实践活动能较好地体现学生的创新思维和实践能力”o等等这些指导性的言语都在告诉我们探究性教学应该启程了。二、面对新的教材和新的化学课程标准要求，原有的实验教学方式是统一的实验要求、实验教学模式，对学生的个性发展不利，单一的实验内容又脱离社会实际，已逐渐显示出不足之处。为了增强学生学习的主动性、能动性和独立性。因此开展化学探究性实验的教学与研究，是化学教学走素质教育之路的有效途径。三、我校在实践过程中，根据我校学生特点和学校化学实验室仪器设备条件,把新人教版教材上的50多个实验按分类可分为学生探究实验、教师演示实验、学生家庭小实验等，而其中有以学生探究实验为主（上册13个，下册11个）。这次我们共选择了其中的19个进行探究教学，但学生在进行探究性实验时存在诸多的问题，如：刚开始大多学生只习惯于思考老师向他们提出的问题，而不会主动地去提出问题、发现问题或者敢于提出自己不同的见解和方案；当老师给学生设置了问题情景后，让他们能独立地设计实验去解决问题时，学生多半会到教材中找现成的实验方案，很少有学生能创造性地去设计新的实验方案。而大家知道，学生会提出问题，设计解决问题的方案恰恰是探究性实验最重要的两个环节。随着新课程实施的不断深入以及我校实验室条件的不断改善，在汲取过去几年新课 程实施中的经验和不足，我校化学教师确立“初中化学探究性实验教学的研究与实践”课题，旨在进一步以学生为主体，促进学生主体发展。同时也想为进一步提高教师的专业成长搭建一个平台。解决的手段探究性学习有以下几个特征：探究性、开放性、实践性、过程性。那么，在实验教学中如何体现这些特点呢？从教师角度讲，教学过程中应该创设一种类似于科学探究的情景和途径，让学生通过主动地探索、发现和体验，学会对大量信息的收集、分析和处理，从而增进思维能力和创造能力，即探究性的学习。具体要做的工作是：一、将一些验证性实验改为探究性实验；二、拓展某些实验的实验内容；三、开设一些开放性、综合性实验；四、开设一些与生产和日常生活相联系的实验或调查研究。从学生角度讲，在进行科学探究性实验学习时，有以下几个具体步骤：一、实验方案的设计实验方案的设计有助于培养学生严谨认真的科学态度，培养学生多渠道获取信息的能力，能提高学生综合处理问题的能力，能加深学生对化学实验的优点、化学实验在化学科学认识中的地位的认识，加深学生对实验操作的目的性的理解。为了逐步培养学生实验设计的能力，教师一是要教给学生实验方案设计的有关知识，主要有以下两个内容：（一）一个完整的实验方案所应包含的内容：实验目的；实验原理；实验用品及规格；实验装置图、实验步骤和操作方法；注意事项;实验现象及结论记录表。（二）实验设计的原则：科学性原则；可行性原则；安全性原则；简约性原则。二是要有目的地、逐步地提高学生实验设计的能力和水平，不可急于求成。先让学生对课本里的学生实验进行改进和拓展（此时学生在设计实验时还是以模仿为主），再让学生做一些补充的课本里没有的实验，最后让学生用实验去解决生产和生活中的一些实际问题。在实验设计过程中，教师可提供给学生一些必要的参考资料，学生也可从不同渠道获取有关信息和参考其他 同学设计的方案，设计出自己认为比较理想的方案。学生设计出的方案首先在同学中交流互查，看看是否有明显的缺陷，再由教师审核（主要是对实验的安全性进行审查），然后进实验室进行具体操作，在操作过程中学生再根据实际情况对实验方案中不合理或不可行的地方进行修正。比如说在设计“铁生锈的影响因素”的实验时，有的同学想将铁钉浸在自来水中，放在敞口的小试管内反应，但经同学讨论后认为此方案不够严密而被否定了，因为自来水中已经溶解了空气，况且在敞口的试管中会继续溶解空气。后来改用新制的蒸馆水，并且用橡皮塞将试管口密封。教师在指导和审查学生的设计方案时，要注意探究性学习的开放性特征，不要轻易否决学生的设计方案，要鼓励学生大胆地提出实验方案，即使是在对学生提出的不全面、不完善甚至错误的实验方案，也要以表扬鼓励为主，充分肯定学生在提出实验方案过程中的主动参与精神和创新意识。同时教师应保护学生的好奇心、探究欲和探究性行为，允许学生在保证安全的前提下按照自己的方案进行探究活动，让学生在实验过程中经受挫折的磨练，并自己去体会方案中有哪些不足。比如说在设计“鉴别空气、氧气、二氧化碳三瓶无色气体时”，许多同学开始都想到用“带火星的木条”来鉴别，但有的同学在实验中发现“带火星的木条”在空气中与二氧化碳中的现象没有理论上那么好区分，于是改用“燃着的木条”进行实验，使得现象更加明显、便于区分。由此看出，在自己设计实验的过程中，学生的综合能力和创新能力都得到了充分的提高。二、实验方案的实施实验方案的实施过程是实验教学中最为重要的一个过程，这个过程既是检验学生设计的实验方案的合理性、可行性的过程，又是锻炼学生的操作能力和应变能力的过程，也是培养学生严谨认真的科学态度的重要过程。教师在实验室应给学生一个宽松、民主、自由的实验环境，在实验过程中应注重学生的态度而不只是实验结果。要鼓励学生在实验过程中积极地动手动脑，不迷信书本、不迷信已有结论、勇于寻根问底。让学生去认真体验科学家科学探究的过程和方法，获得科学探究的乐趣和成功的喜悦。学生在实验方案的实施过程中，要注意以下几点: 一要严格按照实验方案进行操作；二要注意操作的规范性；三要认真仔细地观察并实事求是地填写实验现象和实验数据；四要认真对待实验中出现的不正常现象;五要有良好的团结协助精神；六要有良好的实验习惯。由于实验方案是由学生自己设计的，因而在实验过程中还会出现一些意料不到的事，如实验的不可操作性或难操作性；某些现象的不可预见性等。如在做Zn与Fe的金属活泼性比较的实验时，有的同学发现Fe和稀硫酸反应的速率比Zn要快，究竟是何原因？通过分析和思考，学生们初步判断是金属的纯度和与酸的接触面积的大小不同导致的。那么如何确定这个判断呢？学生们经过思考后决定采用纯度和大小都相同的Zn片和Fe片重做实验，结果发现Zn片表面产生气泡的速率比Fe片快，证实了Zn比Fe的金属活泼性强。再如在测本地雨水的PH时，同是校园里的雨水不同学生测出的结果大不一样，经询问，有的学生是在露天接的雨水，有的是在屋檐下接的，而有的居然是从积在水泥地上的雨水中取的样！这些问题如不及时思考并重做实验势必会影响实验的效果。而学生在实验过程中如能及时思考并解决这些问题，收获就会比做出正常现象的同学还要多。三、实验报告的书写对实验报告的评价重点放在①现象记录是否全面；②由现象得出的结论是否合理；③实验数据的处理是否科学等。比如说在做CuS04溶液与金属锌的反应实验时，不注意观察实验现象，错误的认为反应后的锌粒表面一定还是银白色的。这些问题的出现都是由于学生在实验观察时的不认真和对现象分析的不严谨造成的。由于实验方案的多样性造成了实验现象的多样性，有的现象利用学生现有知识即可解释，但有的现象需要学生查阅资料互相探讨才能解释，这就提高了学生获取信息的能力，拓展了学生的知识面。四、实验方案的评价在每次实验后学生要对本次实验的实验方案重新作出评价，以便于更深刻地理解化学实验的内涵，同时通过对不同实验方案的比较寻找出最佳的实验方案，有利于在以后的实验设计中考虑得更为周到。实验方案的评价主要包括以下几点:①效果明显；②操作安全；③装置简单；④易操作、用量少；⑤步骤少、时间短 取得的成绩一、在一定的程度上促进了学生的主体发展通过学生在有限的时段的化学探究性实验的课堂教学，学生在学习主体发展上得到了一定的提高。一是对实验原理和实验现象的认识更为深刻；二是实验能力有很大提高，特别是利用实验处理实际问题的能力有了很大提高；三是对化学实验的重要性和科学性有了更深刻的认识；四是对化学学习和化学实验的兴趣更为浓厚。二、教师的化学探究性实验教学行为悄然发生了改变，促进了教师的专业化成长教师从不知怎样从事探究性实验的教学，到逐渐熟悉探究性实验的一般过程和教学方法。并且总结出了一些有效的探究实验指导策略：教师示范策略，边讲边实验策略，小组合作、师生合作实验的策略，变演示实验为探究性实验的策略等。这些教学策略，帮助教师在实际教学中灵活运用，课堂上同学们的表现也与之前有不同了。