化學探究學習教學實施的研究

摘要：認為化學探究教學實質上是一種模擬性的化學研究活動，提出化學探究教學可以從以下幾個方面著手進行：問題情境設計；探究性提問；探究性討論；探究性演示；課堂辯論活動；探究性實驗；信息技術對化學探究教學的支持等。

關鍵詞：化學；探究學習；教學實施

文章編號：1005－6629(2010)11－0029－05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

探究教學理論要轉化為教學實踐，須解決好探究教學的實施問題，需要通過諸如問題情境設計、提問、演示、討論、實驗、學習環教學方法、課堂辯論活動和利用信息技術支持等途徑來完成。

1 化學探究教學的實施

1.1化學探究教學活動的問題情境設計

探究教學是以解決問題的形式出現，那么在有意義的探究教學中，教師首先就必須把教學內容巧妙地轉化為問題情境。因此，創設探究教學活動情境的策略為：①針對一定的教學目標，力求使探究始于真實和接近學生所處的真實環境（自然、生活和社會的環境）。②情境中隱藏著可能被學生發現的問題，給學生發現問題和提出質疑的機會。同時還要使問題的難易程度適合全班同學的實際水平，以保證大多數學生在課堂上都處于思維活躍狀態。③問題的情境設計和表述要有新穎性、奇特性、生動性、綜合性、實踐性和可探究性，以使問題有真正吸引學生的力量，從而產生積極的情感體驗。④關注情境中“協商”過程的設計。協商有“自我協商”與“相互協商”，在此基礎上再將兩種協商結合起來，就能達到有效的會話和協作。⑤關注信息技術資源的應用。

案例：“海水資源的開發和利用”

用多媒體在屏幕上展示一望無垠的蔚藍色的海洋，它以納百川的博大胸襟蘊藏了豐富的人類急需的資源，由教師引導，通過學生之間開展對話、交流和討論，提出一些新問題：怎樣合理有序地開采海底石油和天然氣?若從海水中制得食鹽、燒堿、氯氣、漂白粉、鎂、溴、鉀、鈾和重水及其化工產品有何方法？怎樣開發潮汐發電和波浪發電?怎樣用低成本的方法制取淡水和使用海水進行循環冷卻?在海洋資源的開發利用中我們在環保方面應注意些什么等？

教師還可以適時提出中日間的釣魚島以及我國與東南亞多國間的南沙群島主權之爭，其實質是海洋資源之爭。強調釣魚島和南沙群島自古就是中國的領土，通過學生朗讀“資料卡片”的形式介紹領海和海洋專屬經濟區等概念……以擴充學生的知識面。

這種特殊的地理和化學現象由于規模宏大、場景復雜、地域跨度大、時空概念強等特點，學生難以把握，很難想象如海水運動、波浪和潮汐發電、海底原油開采等動態的演化過程，而采用多媒體等手段創造其特殊情境，能讓學生置身于其中進行探究和對話。把形象思維和抽象思維有機地結合起來，可使學生在研究這程中興趣濃厚，主動開展探究。實施該形式的一般流程有四步：一是運用多媒體教學手段，創設問題情境；二是引導學生提出問題、分析和解決問題；三是通過對話交流，結合自身所擁有的生活經驗（或經歷）來驗證所獲得的結論；四是發現和提出新的問題。

2.2化學教學探究性提問

探究性提問是一種有助于學生進行化學探究學習的重要方法。它能激發和維持學生主動探索學習，積極進行發散思維。

案例：“水污染的秘密”

水力發電廠附近的河里，發現成千上萬的魚在非常短的時間內死亡，從魚體表皮向外流血冒泡（通過計算機網絡或多媒體展示有關圖片）。死魚包括斜齒鳊、河鱸和鯉魚。河水看上去并無異味和怪味，把水樣過濾后未發現有特別物質，表層也沒有游浮物。造成魚突然死亡的原因是什么？

教師引導學生進行異質分組，制訂探究計劃，并將有關資料制成課件，以圖表的形式提供資料，包括：河水中各種物質的離子濃度，河里常見魚可生存的最高溫度，河水的pH值，水中氧氣的溶解度曲線，河水每月最高溫度和氧氣溶解量，適合魚生存的氧氣濃度和溫度情況等等。各小組討論后認為，魚的死亡與河水無關。那么，是什么原因造成魚的死亡呢？化學探究進入高潮階段，假若學生能迅速建立新假設，魚亡與水壓有關，就可使探究活動繼續進入到下一階段［1］。

在化學探究性提問的教學中，應注意以下幾點：①教師應設法讓更多的學生參與回答問題，或向全班學生提出難度適中的問題，或向某個學生回答之后讓其他學生發表不同看法或分享某種觀點，逐漸培養全體學生回答問題的興趣和能力。②教師的提問要始于發散性、終于聚合式。即用發散式提問鼓勵學生去積極思考、探究，用聚合式提問讓學生得出某種結論。③教師的提問應事先經過精心設計，在探究各階段提的問題，應是速進式的、有層次的、有節奏的、前后銜接和逐步深化的。④教師的提問要對學生的探究活動起到指導或引導作用、指出大致的探究方向或從哪個方面去著手探究。

2.3化學教學探究性討論

探究性討論是在教師指導和幫助下，學生以異質性編排小組的形式圍繞某個問題，各抒己見、大膽假設，合作交流，從而相互啟發，親自發現知識，分析和解決問題的一種教學方法。小組成員以6-8人為宜，坐在彼此靠近的地方，這樣既有利于每個成員發表自己的看法和聽取他人的意見，又有利于他們觀察各自的面部表情。探究性討論并不是一項孤立的活動，討論之前往往要先進行有關的實驗或演示，學生的座位應圍繞或靠近演示臺或實驗桌，以便學生對演示或實驗進行觀察，也方便學生自已動手或與教師進行配合。

20世紀中期“誘導探究”活動在美國興起，這種探究性討論其主要目的不在于向學生傳授了多少化學知識，而在于讓學生掌握解決化學問題的策略。這種探究設計要求學生像化學家那樣參與解決問題。其設計模式為：①教師向學生呈現某個問題（這些問題可來源于化學雜志上所報導的實際化學研究）。②問學生將如何解決這些問題？③設計種種問題，為學生提供實驗、假設、記錄以及分析與綜合數據的機會。④設計出研究的步驟，并在不同階段插入額外的信息，以幫助學生逐步深入運用研究方法探究問題。⑤學生將自己設計的“誘導探究”與實際化學過程作對比，進行評價。

案例：“氨的催化氧化”

“氨的催化氧化”探索性實驗涉及到多種高中化學重點知識，這一主題的研究過程衍生出了一系列的化工生產中的問題：如工程師怎么選擇、制取催化劑？用量多少可使反應速度達到最佳？如何控制適宜的加熱溫度和受熱面積？氨水的適宜濃度和用量是多少？如何增加反應物的轉化率？如何檢驗產物等？你可否設計出方案來證實工程師的方法？以小組為單位，對設計方案的實驗結果進行討論？

教師引導學生討論并得出：化學理論對化工生產中的各種工藝流程具有實質性的理論指導作用，它對于硝酸生產中原料的轉化率、生產速度、反應條件的控制以及節能減排等都具有決定性的影響。另外，教師可以告訴學生，氮是組成生命的基本元素，蛋白質、脂肪中就含有這種元素，動植物的生長和發育要吸收含氮養料（只能吸收化合態的氮元素），氨、銨鹽和硝酸鹽都是含氮的肥料。

2.4化學教學探究性演示

所謂演示，是指教師根據課堂教學和學生學習的實際需要，恰當地運用形體、實物、標本、模型、圖畫、圖表、幻燈、投影、錄音、錄像、計算機等進行實際表演和示范，把事物的結構、形態、變化過程等內容展示出來，給學生以直觀感性的認識，指導學生觀察、分析、總結和歸納的一種探究教學的行為方式。演示有教師演示、師生共同演示和學生演示等幾種方式。

案例：學習“膠體”時，用多媒體演示：我們經常接觸到各種各樣的膠體：如硅酸溶液；各種顏色的玻璃；天空中的云和早晨的霧等。還可以邊演示邊提問：長江、黃河的入海處為什么會形成沙洲？豆腐是怎樣做出來的？明礬為什么能夠凈化水等？這些現象都與今天要學習的膠體密切相關，到底什么是膠體？它有哪些重要的性質和應用呢？現在我們就開始來進行探究……。

演示除了被用來展示某個事物或證實某個過程之外，還可被設計成實驗，而且實際上演示通常與實驗聯系在一起。在實驗課上，有些教師一改過去講實驗→演示實驗→學生照貓畫虎地做實驗的方法，而是先給學生進行演示，在演示過程中教師提出一些有關的問題，但卻要求學生自己尋找答案。探究性演示能引起學生的探究興趣，激發學生在已有知識的基礎上開展思考和分析，作出假設，學生對教師的提問的回答是一種有效的反饋活動。因此，教師要及時把握學生對演示的理解程度，并適時提出適宜的問題，引導學生發現演示所包含的概念或原理。

2.5化學課堂辯論活動

在探究教學實踐中開展化學課堂辯論活動是探究教學改革的一大進步，將給學習方式的變革和教學方法的創新在操作層面上帶來生機和活力。這種學習方式注重學生的全面發展與個性特點相結合，從而能提高學生的綜合素質能力。辯論式教學法就是把與化學學科有關的、在理解上有異議的問題引入課堂，讓學生經過獨立思考和理解，形成自己獨特的觀點和立場，并和小組同學配合組成正方、反方和裁判方圍繞同一辯題來開展辯論式學習。

案例：“大氣中二氧化碳增多的功與過”的辯論

由發電廠、工廠及車輛行駛的化石燃料釋放出來的二氧化碳日趨增多，加重了溫室效應，使洋面上升和氣候異常，給人類帶來了災難；而與此同時二氧化碳的增多又為植物的光合作用提供了足夠的原料，是近年來農作物豐收和地球植被改善的主要原因之一。究竟這兩種影響誰更重要，很難用幾句話來評說。可將學生分為三組，第一組為“正方”，支持“大氣中二氧化碳少些好”的觀點，第二組為“反方”， 支持“大氣中二氧化碳多些好”的觀點，第三組為裁判方，對參辯的雙方進行評價。要求參辯雙方，查閱有關資料，搜集相關證據，闡明自己的觀點，進行辯說和演示，并尋求理論支持。在各自準備的基礎上，按表1填寫好辯論提綱，并進行辯論。

讓學生自己來主持和評論，也是非常有益的。裁判方需要傾聽雙方的陳述，作出客觀和辯證的評價，既從歷史的角度、事物本質的角度，又從化學發展的角度來認識“大氣中二氧化碳增多”的問題，還要從雙方辯論中的精神、技巧、思維、團隊合作情況等來作出評價，這對全體學生都有教育的意義。

2.6化學教學探究性實驗

所謂探究性實驗，是指在教師的指導下，學生圍繞某個問題獨自進行實驗、觀察現象、分析結果、從中發現化學概念或原理、以獲得知識、培養科學精神、科學態度和探究技能的一種教學方法。探究性實驗不同于化學家的研究，它是在教學活動這一特定的條件下，讓學生去體驗人類能動認識客觀世界的經歷。探究性實驗不僅要讓學生意識到學習的結果，更著力于讓學生去主動發現問題、探求和解決問題、掌握知識的形成過程。

案例：“哪一支蠟燭先熄滅”

在學習物質性質時，教師設置一個問題：將放在實驗臺上一長一短的兩支蠟燭點燃后，用玻璃罩罩上，問哪一支蠟燭先熄滅，見圖1所示。①先讓學生討論。②讓學生帶著疑惑做實驗，發現長蠟燭先熄滅。③教師引導學生解釋實驗結果：（關鍵是看燃燒產物CO2氣體是上升還是下降）。④查閱氣體密度表。⑤推出蠟燭燃燒時產生CO2氣體的溫度比周圍空氣溫度高得多，熱氣體上升，因此長的蠟燭先熄滅。⑥得出結論，溫度會影響氣體的密度。⑦有學生提出：玻璃罩的大小和蠟燭的長短程度是否影響問題答案？⑧教師表揚了這位學生，布置大家在課后作進一步的探究和討論。

開展探究性實驗應注意以下幾點：①正確認識化學實驗本身是化學理論構建的探索過程和必要的組成部分，是學生獲得化學知識，培養探究意識和創新能力以及科學素養的有效途徑。②正確處理電腦模擬實驗與動手實驗的關系。如一些無法演示、難度較大甚至有危險、有污染的實驗，可通過計算機模擬實驗來完成。但親自動手做實驗所帶來的種種真實的情感、心理體驗，師生在實驗中以非語言形式進行的諸多思維啟迪和精神交流等，都是電腦模擬實驗所不具有的，我們應吸取二者的長處，發揮探究實驗的最大功效。③既重實驗結果更重實驗過程，實驗的探究性更多的是指過程，強調學生在實驗過程中思考、動手，體驗實驗的成功和失敗，培養探究意識、科學精神和科學方法，而非強調一定要取得多么重大的實驗結果。④實驗的任務和難度要適中，在選擇探究問題時，一是學生運用所學知識和已有能力經過努力能夠完成的；二是教師在指導學生選題的同時還要給予及時的啟發和幫助。

2.7信息技術對化學探究教學的支持

探究式教學要求課題要貼近生活、自然。要遵循由自然到科學或由生活到科學再到社會的探究認知過程，這需要教師在教學中設置一定的情境，引導學生由生活、自然等出發去發現問題，去激發學習繼續探究、努力解決問題的興趣。信息技術創設的情境集文字、聲音、圖象、視頻、動畫等于一體，它能使抽象的模型具體化、復雜的結構簡單化，甚至能形象生動地營造網絡上虛擬現實，人性化地構化出實踐的真實氛圍。

案例：探究性課題“酒與乙醇”

① 教師設置情境、激發探究動機，用視頻展示出一幕幕同學們十分熟悉的場面

酒是一種多情的精神載體，人們的種種郁悶憂傷、慷慨悲憤、興奮激動、思念惆悵、親人相逢、接風餞行、賀吉志喜，無一不把酒作為一種精神載體。敬酒的內涵由敬老儀式異化成了一種交際手段。據統計，我國近幾年發生的交通事故中，酒后駕車的比例最高，長期飲酒的人，易對身體造成多種傷害等。

②教師引導學生檢索與課題相關信息

對“酒”文化的研究，將拓展高中化學重點知識“乙醇”的學習。它包括醫藥、健康、飲食、交通、歷史、詩歌、社會和工業等領域。教師引導學生關注：酒是怎樣釀造出來的？酒對人體的醫藥作用和危害有哪些？人為什么會醉酒？怎樣檢驗司機是否醉酒？酒精在工業上有哪些用途？在檢索相關信息的啟發下，學生先分小組討論，然后集中發表自己的意見。

③提供交流與討論的平臺

探究學習的組織形式分為“個體探索”、“小組合作”和“沙龍”。通過人機交互、生生交互和師生交互等，來加強相互之間的協作學習。討論平臺的信息量大、涉及內容廣，學生可提供課題相關的資料，諸如課題的內容、相關網址、參考書目等，供其他同學參考，避免相互之間的重復勞動。也可以發布自己課題的進展、研究的方法、取得的結論或自己尚未弄清楚的知識點等，希望與其他同學進行討論。這種交互方式信息反饋周期短，內容有一定的針對性，討論比較透徹和詳盡。

支持飲酒的學生和反對飲酒的學生在網上進行激烈的辯論。

④教師在探究過程中的跟蹤指導

為使探究深入進行，教師需適時積極的指導。如，能否對公眾做些‘由于醉酒而引起的惡性交通事故’反映的調查；酒有著強大的文化與疏導功能，你同意這種說法嗎？怎樣預防由于過量飲酒而引起的惡性事故（如交通事故、酒后打架斗毆、尋釁滋事等）？大家還可看到，“酒風”從北刮到南，從民間到上層，從商場到官場，很多人為此付出了沉重的代價等。這種指導應當與評價結合起來，例如，在思想方法上防止絕對化，應當認識到中國酒文化的雙刃性等。

⑤對探究教學評價的支持

網絡學習平臺可以實行對網站動態管理，在服務器的終端適時記錄學生的相關信息，通過用戶的注冊、用戶登錄次數、討論平臺上發言次數的統計、登錄網站歷史的記錄等，能夠觀察、了解學生學習的全過程和課題的進度。在網上，還可以讓學生對探究過程和收獲進行自我評價、同學之間的互評，也可選出一些較好的論文或“辯手”或協作好的小組，通過評價促進學生的發展。

以上僅是將信息技術應用于探究教學的一種模式，由于教學目標、探究類型和內容的不同，應用信息技術的模式也是多種多樣的。網絡技術與化學課程學習的整合，突出表現在網絡不是課程的全部，它起到的只是一種支撐的作用，學生需要自己做的實驗還得做。學生也可以網上和網下相結合來觀察發現問題，形成一種網絡支撐下的自主探究式學習。

3結語

通過實踐研究，人們認識到化學探究教學的實施相當復雜，涉及的因素眾多。探究教學按師生所起作用的程度不同，可分為定向探究和自由探究。在定向探究教學中，讓學生依據所提示的材料和探究步驟進行探究，從而使學生對化學的過程技能有所認識，并附帶地獲得某些化學概念。本文中介紹到的七種教學方式，大體上都屬于定向探究。而自由探究要求學生獨立地發現問題、形成假設、收集數據、作出結論，整個過程不僅費時，而且極容易出錯，在課堂教學中較難使用自由探究。但應在課外的研究性學習中廣泛地使用自由探究，如讓學生在紅領巾氣象站研究天氣，在生物園探究動物的習性，研究與人們周圍生活有關的問題，把某些社會問題或大家想討論的科技問題帶到課堂上來等等。這樣既有利于學生從定向探究轉向自由探究，又有利于加強課內外的聯系。探究教學按學生思維方式的不同，又可分為歸納探究與演繹探究。歸納探究是從個別或某類事例出發，經過探索得出一般結論的探究。例如，問題情境設計、探究性提問、探究性實驗、化學辨論活動和信息技術對探究教學的支持等屬于歸納探究。演繹探究是從一般到個別的思維方式或推理形式。例如，誘導探究、學習環等屬于演繹探究。人們在進行探究教學研究時，也發現了它的一些不足之處：如教學進度緩慢、耗時、需要大量的教學材料和設備、課堂教學秩序“混亂”、倉促完成教學任務、探究本身具有模糊性難以實施、結果難以控制，再加上大多數測驗重視對事實的記憶，而不太重視調查研究策略以及量的測驗這種教育背景的存在，這些因素使得許多化學教師不太愿意采用探究教學方法。然而實踐表明，教師運用這些教學策略和方法，只要指導思想正確，教學精力和時間投入合理，方法運用得當且全面，是可以大大地促進學生開展化學探究學習的。

教學是一項復雜的活動，化學探究教學更是如此。以上介紹的教學方法只是為教師設計探究教學活動提供了大致的框架和思路。還需要人們在探究教學理論的指導下，共同努力、大膽創新、系統深入的實踐研究， 展示出豐富多彩、 風格各異的化學探究教學的方法和手段[2]。

參考文獻:

[1]袁運開，蔡鐵權.科學課程與教學論[M].杭州：浙江教育出版社，2003.229～275.

[2]陳峰.新課程物理課堂探究教學實施中的問題解決[J].課程·教材·教法，2005（11）：52～55.