初中化學(xué)探究教學(xué)模式的實(shí)踐

周小英 沈理明

（1蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部江蘇蘇州215123；2太倉市雙鳳中學(xué)江蘇太倉215416）

初中化學(xué)探究教學(xué)模式的實(shí)踐

周小英1，2沈理明1

（1蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部江蘇蘇州215123；2太倉市雙鳳中學(xué)江蘇太倉215416）

本文結(jié)合科學(xué)探究的要素，在初中化學(xué)教學(xué)中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究、問題探究、協(xié)作探究、實(shí)驗(yàn)課題探究等探究教學(xué)模式的實(shí)踐。

初中；化學(xué)；探究；教學(xué)模式；實(shí)踐

《全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》指出，“科學(xué)探究是學(xué)生積極主動(dòng)獲取化學(xué)知識、認(rèn)識和解決化學(xué)問題的重要實(shí)踐活動(dòng)”，“科學(xué)探究涉及提出問題、猜想與假設(shè)、制定計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價(jià)、表達(dá)與交流等要素”。那么，如何組合科學(xué)探究的要素，在初中化學(xué)教學(xué)中實(shí)施探究教學(xué)？筆者進(jìn)行了探究教學(xué)模式的實(shí)踐。

一、實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)模式

實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)模式是：創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境——提出問題——作出假設(shè)——討論交流——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——得出結(jié)論。教材中二氧化碳的反應(yīng)原理是直接呈現(xiàn)的，而教師采用上述探究教學(xué)的模式，收到了較好的教學(xué)效果。教師將一瓶可樂飲料帶入課堂，打開瓶蓋，見有大量氣泡冒出，問：“這些氣泡是什么氣體？”教師在瓶口連接帶導(dǎo)管的單孔橡皮塞，將氣體通入澄清石灰水中。當(dāng)學(xué)生看到澄清石灰水變渾濁時(shí)，就會對溢出的氣體的確是二氧化碳的事實(shí)深信不疑。這時(shí)教師提出問題：你知道二氧化碳在實(shí)驗(yàn)室里究竟是怎么制取的？此時(shí)學(xué)生對本課的學(xué)習(xí)主題一下子產(chǎn)生了濃厚的興趣。他們集中注意力，盡力思考學(xué)過的反應(yīng)中有哪些反應(yīng)可產(chǎn)生二氧化碳，并提出如下假設(shè)：①木炭的燃燒反應(yīng)；②石蠟的燃燒反應(yīng)；③木炭還原氧化銅；④碳銨受熱分解；⑤銅綠受熱分解等。教師將反應(yīng)方程式一一列于黑板上，并補(bǔ)充了⑥石灰石和鹽酸反應(yīng)和⑦石灰石和稀硫酸反應(yīng)。隨后組織學(xué)生討論交流上述反應(yīng)是否可作為在實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的最佳反應(yīng)。通過討論交流，學(xué)生對前五個(gè)反應(yīng)初步得出了結(jié)論：①②④得到的氣體純度不高，而③的高溫條件較難滿足，⑤的藥品不經(jīng)濟(jì)，因而這些反應(yīng)雖然都生成了二氧化碳但不能成為實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w的方案。面對⑥⑦兩個(gè)沒有遇過但同樣有二氧化碳?xì)怏w生成的反應(yīng)，有的說前面反應(yīng)都被否定了，這兩個(gè)反應(yīng)可能是最佳選擇；有的說不一定，得用實(shí)驗(yàn)事實(shí)來證明。在教師的組織和指導(dǎo)下，學(xué)生躍躍欲試，利用教師提供的實(shí)驗(yàn)材料（石灰石、稀鹽酸、稀硫酸、試管、鑷子等）開始了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和探究。師生通過討論設(shè)計(jì)出一組對比實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究：將2～3粒石灰石分別放入兩支相同的試管中，再分別倒入稀鹽酸和稀硫酸各5mL。觀察、對比反應(yīng)中產(chǎn)生氣泡的快慢。針對實(shí)驗(yàn)探究中的現(xiàn)象，學(xué)生幾乎都能得出結(jié)論：石灰石和稀鹽酸的反應(yīng)速率適中，較適合實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳。對學(xué)生來說，經(jīng)歷思考問題、作出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等過程，對學(xué)生學(xué)會做事很重要。

二、問題探究的教學(xué)模式

以問題為主的問題探究模式：知識回顧（實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)）——分組探究——交流問題——設(shè)計(jì)方案——實(shí)施實(shí)驗(yàn)——?dú)w納總結(jié)。這種模式體現(xiàn)教學(xué)過程“發(fā)現(xiàn)問題——實(shí)驗(yàn)探究解決問題——在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)新的問題——再實(shí)驗(yàn)探究——再發(fā)現(xiàn)問題……”的認(rèn)知規(guī)律。從思維方式看，通過先發(fā)散再收斂、再集中，體現(xiàn)了創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)規(guī)律。因此本模式可適用于化學(xué)理論的實(shí)驗(yàn)探究。化學(xué)理論的形成，往往需要較多的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，把這些實(shí)驗(yàn)分成若干類型，分解到幾個(gè)小組中去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最后進(jìn)行交流，效果較好，使學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力得到展現(xiàn)。

“中和反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)探究中，教師通過啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生探究，發(fā)現(xiàn)“往氫氧化鈉溶液中滴加鹽酸無明顯現(xiàn)象”時(shí)，學(xué)生頓時(shí)納悶起來“氫氧化鈉和鹽酸究竟有沒有反應(yīng)呢？該如何證明反應(yīng)發(fā)生了沒有？”教師可抓住這一契機(jī)，進(jìn)行追問讓學(xué)生進(jìn)行小組交流，并及時(shí)提供能拓展思維的實(shí)驗(yàn)用品（稀硫酸、稀鹽酸、溫度計(jì)、pH試紙、無色酚酞、石灰石粉末、水、試管、小燒杯、滴管等），或通過學(xué)生自己所查閱的文獻(xiàn)資料、收集的信息等，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案去探究實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)。結(jié)果在小組交流后學(xué)生一致認(rèn)為上述反應(yīng)是發(fā)生的。如有小組學(xué)生代表拿出課前預(yù)習(xí)時(shí)收集到的復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生條件的資料，認(rèn)為氫氧化鈉溶液中的氫氧根離子與鹽酸溶液中的氫離子會結(jié)合生成水，滿足了復(fù)分解反應(yīng)的條件。還有學(xué)生認(rèn)為發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的理由是往氫氧化鈉溶液中滴加一定量鹽酸后，感覺到試管壁很熱，這顯示了該學(xué)生靈敏的感知能力；但很快遭到別的組反駁：濃硫酸溶于水，氫氧化鈉溶于水均放熱，可并沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此不能根據(jù)有無放熱來判斷反應(yīng)的發(fā)生。經(jīng)過一番小組交流，各小組利用所提供的實(shí)驗(yàn)用品設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案。有小組提出使用pH試紙測pH值，溶液中的氫氧根離子會被不斷消耗而使反應(yīng)中的混合溶液的酸堿性逐漸發(fā)生變化，所以可以去驗(yàn)證反應(yīng)的發(fā)生。為使自己的方案更有說服力，他們還設(shè)計(jì)了用水代替鹽酸的對比實(shí)驗(yàn)。其他組想到用酸堿指示劑，同樣也是擬確認(rèn)混合溶液酸堿性的變化，如滴加鹽酸的過程中，若滴有無色酚酞的氫氧化鈉溶液的紅色慢慢消失，即可證明兩者的反應(yīng)。另外有的組提出可向氫氧化鈉溶液中滴加幾滴鹽酸后，立即加入一些石灰石粉末（或鋅粒等），觀察是否有氣泡，以此說明鹽酸是否仍存在還是已反應(yīng)掉，來說明反應(yīng)是否發(fā)生等等。通過再次實(shí)驗(yàn)探究，最終得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

這樣通過學(xué)生自己的體驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)有的化學(xué)反應(yīng)沒有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但只要肯動(dòng)腦動(dòng)手就能使原本現(xiàn)象不明顯的實(shí)驗(yàn)變得鮮活起來，從而展現(xiàn)化學(xué)變化的奇異，更加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的樂趣。在上述實(shí)驗(yàn)方案中，指示劑無疑是最優(yōu)的選擇，因?yàn)橥ㄟ^實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生觀察比較得出指示劑的優(yōu)勢：簡單方便，現(xiàn)象鮮明。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的過程中，學(xué)生也獲得了一個(gè)明確的科學(xué)探究的思路，逐步形成一種創(chuàng)新思維能力以及獨(dú)立解決問題的能力。

三、協(xié)作探究的教學(xué)模式

以組內(nèi)合作為主的協(xié)作探究模式：提出問題—小組討論—制定方案—合作探究—應(yīng)用創(chuàng)新。這種模式強(qiáng)調(diào)的是小組內(nèi)人員的合作，在協(xié)作中交流，在交流中獲知。因此小組討論、匯報(bào)和組間互評成為了教學(xué)過程中最重要的環(huán)節(jié)。從教學(xué)內(nèi)容上看，這種模式主要針對在理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)探究，特別重視對學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，這對于學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)尤為必要。常見氣體的制取、凈化等方面的實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)以及在理論指導(dǎo)下的一些其他的實(shí)驗(yàn)探究均可運(yùn)用這種模式。

在復(fù)習(xí)課教學(xué)中，提出實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳能不能用排水法收集并驗(yàn)證性質(zhì)，讓同學(xué)在教師的指導(dǎo)下去探究其結(jié)果。不少學(xué)生認(rèn)為“在通常狀況下，1體積水能溶解1體積二氧化碳?xì)怏w”，因此不能夠用排水法收集，但還是有較多的學(xué)生愿意嘗試。于是學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究，用排水法和排空氣法在同等條件下分別收集二氧化碳?xì)怏w，并用時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)時(shí)及檢驗(yàn)了兩種方法所收集的氣體并比較各自的純度。結(jié)果他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，用排水法也能收集二氧化碳，而且用時(shí)更少。當(dāng)向分別用這兩種方法收集的二氧化碳的試管內(nèi)倒入等量石灰水檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，排水法收集的二氧化碳中的石灰水更渾濁，而排空氣法收集的二氧化碳中倒入石灰水渾濁不明顯，有的剛出現(xiàn)渾濁振蕩后沉淀便馬上消失了，說明排水法收集的二氧化碳更純。有些學(xué)生還不僅僅以此為滿足，他們繼續(xù)尋求排水法收集的二氧化碳更純的原因。通過查找資料他們了解到，鹽酸是氯化氫氣體的水溶液，且具有一定的揮發(fā)性。鹽酸越濃，揮發(fā)出的氯化氫氣體越多，故實(shí)驗(yàn)制得的二氧化碳混入氯化氫氣體的可能性最大。氣體收集時(shí)，混有氯化氫氣體的二氧化碳會被水洗而收到更純的二氧化碳，而用排空氣法則顯然無法除去混合氣體中的氯化氫。這就是排水法收集的二氧化碳更純的原因。那么本次實(shí)驗(yàn)中所使用的鹽酸濃度是否較大呢？所用鹽酸濃度過大是否會影響二氧化碳性質(zhì)的檢驗(yàn)，出現(xiàn)“排空氣法收集的二氧化碳進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)石灰水不見渾濁”的現(xiàn)象呢？為了確認(rèn)猜測的合理性，他們詢問了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教師，并得到了肯定的答復(fù)（有些組所用的鹽酸以1∶1配制，顯然濃度較大）。這樣通過猜測、查找資料、詢問教師、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等很快證實(shí)了他們的猜測，也解釋了實(shí)驗(yàn)中的意外現(xiàn)象：為什么排空氣法收集的二氧化碳進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)石灰水不見渾濁，而用排水法收集時(shí)卻不會出現(xiàn)這種情況。當(dāng)收集到的二氧化碳存在較多的氯化氫時(shí)，會在石灰水倒入后立即形成鹽酸與很稀的石灰水反應(yīng)，而使石灰水失去效果，并且不能跟二氧化碳反應(yīng)，也就無法看到渾濁。當(dāng)不存在氯化氫時(shí)，較純的二氧化碳會馬上與石灰水反應(yīng)而顯大量渾濁。

由此可見，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有些內(nèi)容完全可以設(shè)計(jì)成讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)真理、不斷更新知識、探求結(jié)果的過程，也完全可以設(shè)計(jì)成一個(gè)有利于發(fā)展學(xué)生智慧、有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神及創(chuàng)造能力的過程。

四、課題研究的探究教學(xué)模式

《全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》突出了學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng)。實(shí)踐活動(dòng)除了以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為重點(diǎn)的科學(xué)探究外，我們還要充分創(chuàng)造條件，開展其他實(shí)踐活動(dòng)。在教學(xué)中開展或增補(bǔ)化學(xué)家庭小實(shí)驗(yàn)、課本中化學(xué)實(shí)驗(yàn)小課題研究、研究性學(xué)習(xí)等欄目，是課堂教學(xué)的延伸、拓展和深化，使學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”。

以實(shí)驗(yàn)課題的研究為主的探究模式：查閱資料——提出問題——設(shè)計(jì)方案——交流評價(jià)——實(shí)驗(yàn)探索——成果展示。如在新授課“探究二氧化碳的性質(zhì)”教學(xué)中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)通過傾倒二氧化碳能使燒杯中低的蠟燭先熄滅，高的蠟燭后熄滅的實(shí)驗(yàn)事實(shí)后，筆者引導(dǎo)學(xué)生思考“生活中，兩支高低不同的燃燒的蠟燭，將它們用大玻璃杯罩住的情況下哪支先熄滅？”于是學(xué)生紛紛在家中進(jìn)行了這項(xiàng)探究活動(dòng)。其實(shí)這是一個(gè)有趣的綜合性實(shí)驗(yàn)，也許學(xué)生還不一定能解釋高蠟燭先滅的原因（燃燒生成的較高溫度的二氧化碳和水蒸氣上升至杯底，后下沉，由于高蠟燭在高處先遇到它們，而與氧氣隔絕，因而先滅。而學(xué)生僅僅認(rèn)為上層的蠟燭先耗盡氧氣從而先熄滅），但是學(xué)生經(jīng)歷了探究學(xué)習(xí)的過程，其思維能力和動(dòng)手探究的能力等得到了培養(yǎng)，同時(shí)為后續(xù)的“燃燒與滅火”的學(xué)習(xí)進(jìn)行了鋪墊。此外還如自制碳酸飲料，用花卉或果皮自制酸堿指示劑，探究雞蛋殼的主要成分，探究食品包裝袋中“脫氧劑”的成分等等。令人欣喜的是這種探究模式易于發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維，變被動(dòng)地學(xué)習(xí)為主動(dòng)地學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得到充分發(fā)揮，學(xué)習(xí)興趣高。但這一教學(xué)模式實(shí)施的難點(diǎn)在于教師如何對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行有效的控制，還值得繼續(xù)研究。

［1］中華人民共和國教育部制定.全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2001

［2］林美鳳.還課堂以生命［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2008，（12）：14～16

［3］白無瑕，張薇等.將實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新納入探究式教學(xué)中［J］.化學(xué)教育，2008，（3）：26～29

［4］周改英.新課程實(shí)驗(yàn)主題探究教學(xué)及其思考［J］.教學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)，2009，（2）：25～27

1008-0546（2010）10-0005-03

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10.3969/j.issn.1008-0546.2010.10.002