目前,科學探究成為新課程改革所倡導的重要理念。它不僅是一種重要的學習方式,而且是學科課程的重要內容。教材作為課程的重要組成部分,不僅是課程目標得以體現并最終實現的一種重要方式和途徑,而且是教師教和學生學的資源與工具。因此,教師應善于從教材中挖掘適合的內容,有計劃地為學生開展探究學習提出要求和創造條件,引導他們開展探究性學習,從而實現學習方式的改變。
實驗探究是指通過實驗來進行的一種探究活動,它是科學探究在化學實驗教學中的具體化。它是化學教學中最常見、最主要的探究活動,是化學實驗教學中落實科學素養目標的重要途徑,也是以實驗為基礎的化學教學觀的具體體現。以下我談談在化學實驗教學過程中發展學生的探究學習能力的幾點看法。
一、發展學生的發現和提出化學實驗問題的能力
愛因斯坦曾說過:“提出一個問題往往比解決一個問題更重要,因為解決一個問題也許僅是一個數學或實驗的技能而已。而提出新的問題、新的可能性,從新的角度去看舊的問題,卻需要有創造性的想象力,而且標志著科學的真正進步。”在化學新課程中,“提出問題”作為科學探究能力的重要環節受到高度重視。
化學新課程中所倡導的化學實驗問題,應“有探究價值”。所謂探究價值,是指化學實驗問題一定要滿足化學實驗教學的主體——學生,發展科學探究能力的需要,對提高學生的科學素養具有重要的意義和作用。所以,教師在設計實驗探究問題時除要考慮學生主體的需要,還要考慮學校是否具有實驗探究的條件。
二、開展家庭實驗,培養創新精神
開展家庭化學實驗,是課堂教學的繼續、擴展和深化。家庭實驗給學生提供了一個更為廣闊的空間,學生有充裕時間自主進行探究實驗,從問題提出、方案設計、資料查閱、替代藥品和儀器收集、現象觀察與記錄、結論與分析等全過程都由學生獨立完成,有利于培養學生獨立學習的能力。由于家庭實驗真實、直觀、安全、易做、有趣,學生通過做家庭實驗能獲取知識、獲取技能、發展能力。因此家庭實驗在激發學生科學探究的興趣,培養學生探究能力方面有著不可替代的作用。
在教學實踐中,如何發掘開展家庭實驗?教師首先要做好家庭實驗的計劃工作,實驗之前,從實驗時間、實驗內容的安排到所需藥品儀器的安排都要有全面的計劃,應向學生明確實驗課題、實驗目的、實驗要求、反應原理、實驗操作要點、觀察實驗的方法和重點等,使學生做到心中有數;其次應做好家庭實驗的過程指導工作,要詳細地審查學生設計的實驗方案,檢查計劃的藥品用量是否適當、操作順序是否正確,發現問題及時指導糾正,對于一些學生難以預想的影響實驗效果的因素要提前向學生說明;最后要及時反饋,每次家庭實驗后,教師要組織學生及時交流,認真做好記錄。
三、充分利用新課程資源,創新探究教學
1.在實驗中探索新知識。創新意識是使學生進行創新、創造行為的心理動機。作為智力正常的學生,一般都具有創新和創造的潛能。教師保護學生創新心理和創新精神的意識,是學生形成創造力的重要條件。如在實驗教學中,因材施教,拓寬實驗思路,使化學實驗更具有趣味性、探索性和綜合性,以滿足學生動手、動腦、求新的心理特點,支持學生在實驗中萌發的創新意識,鼓勵他們去探究事物的本質。如在“測定空氣中氧氣含量”的實驗時,我要求學生把書本的實驗作為原理自學。然后,出示一些實驗儀器:集氣瓶、雙孔橡皮塞(上有導管、燃燒匙)燒杯、彈簧夾、酒精燈(火柴)等,一些藥品:磷、硫、木炭、水等,讓學生自己設計測定氧氣含量的方案。學生討論積極,但不敢一試。這時我鼓勵和點撥雙管齊下,有學生上場了。不同次的實驗,倒流入集氣瓶中水的體積也有所不同,有的正好1/5,有的超過,有的不到。不管哪種情況,我都讓學生繼續探究下去,找測不準的原因。然后更深層地探究用木炭或硫代替磷行嗎?為什么?這時舉手要求實驗的學生爭先恐后。在我的引導下,學生激發了探究興趣,部分學生還詢問去哪里買實驗儀器,好在家里實驗;課余時間可以隨便進實驗室做實驗嗎?從學生這種主動積極的學習態度上,我嘗到了探究教學的甜頭。
2.注重學生探究性實驗開發。為了提高學生的自主創新能力,在探究性實驗中,由學生自行設計實驗過程,使之變為探究型、設計型、科研型的實驗。例如:在關于質量守恒定律的探究實驗中,教師可以給出所需的藥品和儀器,然后讓學生自擬一個實驗方案來驗證物質反應前后質量是否守恒。我們可以這樣安排:(1)學生自擬實驗方案。(2)學生詳細設計實驗操作過程。(3)師生討論、評價實驗。學生在實驗中獨立探索、研究,雖然花費時間可能長一些,但在操作中能提高實驗設計能力和動手能力,通過解決實驗中出現的疑問。
四、以化學實驗創設問題情境
探究性學習是學生在發現“問題”的情境下產生的一系列學習活動。問題激發起學生探究的欲望,問題引發了學生的探究活動。在化學學習中,除學生自主地發現問題外,教師更要通過各種途徑創設問題情境,引導學生發現和提出問題。而化學實驗是最形象、生動、直觀的創設問題情境的方法之一。
以化學實驗創設問題情境,要注意將與人類生產、生活密切聯系和學生熟悉、感興趣的內容開發成化學實驗。因為學生在其感到熟悉和認為有用的情境中特別能發現問題和產生解決問題的迫切欲望。例如在進行初中化學的關于“燃燒條件”的學習時,從實驗室酒精燈的熄滅、燃燒木柴要把木柴架空、液化氣灶及煤爐都留有通風口等學生非常熟悉的實驗情景出發,引導學生思考,發現問題。
以化學實驗創設問題情境,要使化學實驗呈現的問題處于學生的最近發展區。影響化學實驗現象的因素很多,產生的化學實驗現象也錯綜復雜。教師要通過精心設計實驗方案、嚴格控制實驗條件等多種途徑,以最佳的實驗方式呈現化學問題,使學生通過努力能夠順利地解決化學實驗呈現的問題。
五、以化學實驗驗證假說或猜想
在探究性學習中,學生針對提出的問題,經過多渠道的收集信息和深入的思考,將會提出有關問題解決的方案和問題答案的假設或猜想。通過化學實驗對提出的猜想或假設進行驗證,是學生進行化學探究性學習常用的方法。
化學實驗驗證假說或猜想,要面向全體學生,讓每個學生都有體驗和經歷用化學實驗驗證假說和猜想的機會。教師要指導學生,特別是要幫助和指導那些有困難的學生完成設計方案并進行實驗。如在初中化學中物質構成微粒知識學習時,對“構成物質的微粒之間是有空隙的”的假設的驗證,學生在設計方案時可能產生一定的困難,這時教師就可以引導學生設計“一定體積的水和酒精混合”的實驗方案和“氣態、液態和固態物質的壓縮”實驗進行驗證。
以化學實驗驗證假說或猜想,實驗中要嚴格控制實驗條件。探究性學習中驗證假說或猜想的實驗方案,在不同的條件下,可能會產生不同的實驗現象,要使實驗能夠用來驗證假說或猜想,實驗條件必須與題設條件相吻合。通過實驗驗證過程中對實驗條件的控制和選擇,學生在探究過程中能了解到實驗條件控制是實驗的靈魂,從而有效地掌握科學研究的方法。