科學(xué)教育專業(yè)無機(jī)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)的探索

宋 娟

(泰州師范高等專科學(xué)校 數(shù)理信息學(xué)院，江蘇 泰州 225300)

國家教育部2000年1月頒布的《全日制普通高級中學(xué)課程計(jì)劃(試驗(yàn)修訂稿)》中，研究性學(xué)習(xí)作為必修課程正式被列入其中[1]。研究性學(xué)習(xí)課程的新設(shè)意味著教育應(yīng)該轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N能夠?qū)е聞?chuàng)新學(xué)習(xí)的交流活動，這就要求改變中小學(xué)傳統(tǒng)的教育方式。而這一改變對中小學(xué)教師的教育教學(xué)提出了新的要求，培養(yǎng)一批具有研究性學(xué)習(xí)理念、掌握研究性學(xué)習(xí)教育手段的師資迫在眉睫[2]。

科學(xué)課是《基礎(chǔ)教育課程改革綱要(試行)》中在小學(xué)階段高年級與初中階段增設(shè)的一門融生命科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地球科學(xué)、天文學(xué)等多學(xué)科知識于一體的廣域綜合課程。《國家小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中則提出“小學(xué)科學(xué)課程是以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為宗旨的科學(xué)啟蒙課程”，“科學(xué)學(xué)習(xí)要以探究為核心”、“科學(xué)課程應(yīng)具有開放性”等基本理念與課改思路，說明科學(xué)課本身即具備了研究性學(xué)習(xí)的本質(zhì)要求。科學(xué)教育專業(yè)是培養(yǎng)科學(xué)課程師資的新興專業(yè)，在科教專業(yè)中用研究性學(xué)習(xí)的理念進(jìn)行課程改革有著非常重要積極的現(xiàn)實(shí)意義。

本文以師專科學(xué)教育專業(yè)無機(jī)化學(xué)課程教學(xué)為例，探究如何在教學(xué)過程中實(shí)施研究性學(xué)習(xí)。

1 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念

研究性學(xué)習(xí)，是創(chuàng)設(shè)一種類似于科學(xué)研究的情景和途徑，讓學(xué)生通過主動發(fā)現(xiàn)、探索和體驗(yàn)，學(xué)會收集、分析和處理大量信息并從中找出自己所需，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、從而解決問題的能力。培養(yǎng)他們積極探索未知事物的科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神，進(jìn)而增進(jìn)他們的思考能力和創(chuàng)新能力。科學(xué)教育專業(yè)的學(xué)生唯有自己形成了探究的意識、養(yǎng)成了科學(xué)研究的習(xí)慣、掌握了研究性學(xué)習(xí)的方法，才能在走上講臺后真正發(fā)揮研究性學(xué)習(xí)師資的作用。《第三次浪潮》的作者托夫勒曾經(jīng)指出，未來的文盲不再是不識字的人，而是沒有學(xué)會學(xué)習(xí)的人。作為科教專業(yè)的教師必須轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，在課堂教學(xué)的改革上下功夫，讓學(xué)生學(xué)會、學(xué)深、學(xué)透，主動學(xué)習(xí)并且會學(xué)習(xí)。這就要求我們切實(shí)有效地調(diào)整教學(xué)方法和手段，優(yōu)化教學(xué)過程，在課堂教學(xué)中實(shí)施研究性學(xué)習(xí)；要求教師應(yīng)從知識的傳遞者轉(zhuǎn)變成學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、組織者和指導(dǎo)者，通過提出問題或提供相關(guān)材料和線索由學(xué)生自主探究，獲得親身參與科學(xué)研究的直接體驗(yàn)，提高發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。

2 精心設(shè)計(jì)課堂教學(xué)

2.1 精選教學(xué)內(nèi)容

無機(jī)化學(xué)是研究無機(jī)物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的科學(xué)，它是化學(xué)中最古老的分支學(xué)科，也是科學(xué)教育專業(yè)的第一門化學(xué)類基礎(chǔ)課，它既與中學(xué)化學(xué)內(nèi)容相銜接，同時(shí)又為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)提供必要的化學(xué)基礎(chǔ)知識儲備，對學(xué)生學(xué)習(xí)起著非常重要的承前啟后作用。無機(jī)化學(xué)涉及眾多化學(xué)基本原理和元素知識[3]，知識點(diǎn)繁多且分散，尤其是不同族元素的性質(zhì)往往沒有較為完整的知識體系，學(xué)生學(xué)習(xí)起來經(jīng)常覺得難以掌握，找不到學(xué)習(xí)無機(jī)化學(xué)的訣竅。學(xué)完之后，僅僅是將知識點(diǎn)死記硬背下來，卻沒能很好地從無機(jī)化學(xué)課程中找到學(xué)好化學(xué)知識的方法，學(xué)習(xí)時(shí)沒有積極性和創(chuàng)造性，教學(xué)效果很不好。無機(jī)化學(xué)的基本原理部分系統(tǒng)性、邏輯性強(qiáng)，相對中學(xué)化學(xué)，其難度跨度大，需反復(fù)理解；元素部分則內(nèi)容多、反應(yīng)多、現(xiàn)象多，需加強(qiáng)記憶。在課堂教學(xué)時(shí)，需針對這兩大部分的內(nèi)容特點(diǎn)，精心選擇合適的知識點(diǎn)，以研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方式來培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能力，讓學(xué)生盡快適應(yīng)無機(jī)化學(xué)的學(xué)習(xí)，為大學(xué)入門打好基礎(chǔ)。這樣的知識點(diǎn)應(yīng)是學(xué)生可以通過親自體驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)掌握的知識點(diǎn)，讓學(xué)生能夠結(jié)合現(xiàn)有的知識和能力，在老師的指導(dǎo)下自行探究出結(jié)論。例如在學(xué)習(xí)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí)，實(shí)驗(yàn)課本上有驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)。可以采用先實(shí)驗(yàn)后理論學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生們通過實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)，然后引導(dǎo)學(xué)生由數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

2.2 創(chuàng)設(shè)問題情境

研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)過程可以設(shè)計(jì)成一種問題的發(fā)現(xiàn)——探究——結(jié)論的循環(huán)過程。教師首先根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生實(shí)際情況把學(xué)習(xí)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為可探究的課題,首先給學(xué)生呈現(xiàn)一個有困惑的問題，這個問題應(yīng)該是學(xué)生有所了解、具有一定知識和能力基礎(chǔ)，學(xué)生通過探究可以解決它并形成階段性結(jié)論的問題。后面的問題則是建立在前面問題解決的基礎(chǔ)上, 學(xué)生通過進(jìn)一步努力，繼續(xù)解決形成階段結(jié)論，如此往復(fù)循環(huán)，便可以形成一個完整體系的結(jié)論。例如在電解質(zhì)溶液和離子平衡這一章的學(xué)習(xí)中，就可以采取這種問題探究的循環(huán)過程。無論是水的解離和水溶液的pH值、同離子效應(yīng)、鹽類的水解還是溶度積規(guī)則及其應(yīng)用，均可以從學(xué)生已經(jīng)掌握的化學(xué)平衡的知識出發(fā)，提出簡單的化學(xué)平衡的問題，由化學(xué)平衡轉(zhuǎn)向其他類型平衡。在溶度積規(guī)則及其應(yīng)用這一節(jié)，學(xué)生們可由溶解和沉淀的平衡反應(yīng)出發(fā)，得出溶度積規(guī)則，進(jìn)而引出沉淀生成的條件。在沉淀生成條件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步可以探討同樣的沉淀劑對不同擬沉淀離子的沉淀作用，最終得出分步沉淀的條件而解決混合離子的分離問題。整個解決問題的過程是將實(shí)際問題、化學(xué)平衡原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、科學(xué)探究相結(jié)合的過程，是從現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)實(shí)際問題出發(fā)，進(jìn)行知識和能力的整合、發(fā)展的過程。它能充分調(diào)動學(xué)生的興趣，引發(fā)學(xué)生積極思考，獨(dú)立地解決問題，從而發(fā)展學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力。隨著對這些問題的解決，學(xué)生的科學(xué)研究能力得到提高，科學(xué)思維能力得到發(fā)展，同時(shí)他們獲得的知識也就成為一種開放式的，具有良好結(jié)構(gòu)體系的知識，使得學(xué)生能更好地接受新知識，形成新技能。

2.3 優(yōu)選教學(xué)模式

科學(xué)研究的教學(xué)模式種類很多，在問題情境中，可以采用以下幾種：實(shí)驗(yàn)探究、社會調(diào)查、討論交流等。

無機(jī)化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，很多原理和元素化合物性質(zhì)都可以通過實(shí)驗(yàn)探究來得出結(jié)論。學(xué)生通過有目的、有計(jì)劃、有步驟地做化學(xué)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析、歸納和總結(jié)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，藉此掌握教學(xué)大綱所規(guī)定的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)探究可以是對物質(zhì)性質(zhì)的描述、判斷和解釋，性質(zhì)規(guī)律的探究，實(shí)驗(yàn)方案的研究，實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和改進(jìn)原理的探究，實(shí)驗(yàn)影響因素的認(rèn)識，等等。實(shí)驗(yàn)研究過程中，由學(xué)生查閱資料、設(shè)計(jì)方案，在保證安全的前提下讓學(xué)生按自己的方案進(jìn)行，并對實(shí)驗(yàn)的成敗進(jìn)行分析與總結(jié)。這樣既可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的主動參與和創(chuàng)新意識，提高動手能力，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)方法，同時(shí)還可以讓學(xué)生在探究活動中經(jīng)受實(shí)驗(yàn)失敗的磨練達(dá)到鍛煉心智的效果，較大限度地發(fā)揮研究性學(xué)習(xí)的作用。

化學(xué)是一門與生活密切相關(guān)的學(xué)科，生活中的化學(xué)問題來源于衣、食、住、行等，涵蓋了生活中的方方面面，與化學(xué)相關(guān)的社會問題也是層出不窮。無機(jī)化學(xué)就有了非常好的眾多調(diào)查課題的來源。教學(xué)中可以關(guān)注人類的日常生活以及環(huán)境、能源、資源等眾多方面，如營養(yǎng)物質(zhì)的作用，食品添加劑的研究與調(diào)查，日用品的化學(xué)原理，常用餐具洗滌劑的調(diào)查與研究，人體健康與化學(xué)物質(zhì)的關(guān)系，人體微量元素的檢測，塑料袋的性質(zhì)及其使用情況，水的凈化方法研究等。還有家庭居室污染的現(xiàn)狀調(diào)查及其防治，廢電池的回收情況調(diào)查，生活垃圾分類情況調(diào)查等等。這種教學(xué)模式打破了傳統(tǒng)的以傳授知識為目的的教學(xué)模式, 代之以在教師指導(dǎo)下,從社會生活中選擇和確定研究課題,主動地去獲取知識、運(yùn)用知識、解決問題的學(xué)習(xí)活動。在這一活動中, 教師根據(jù)學(xué)習(xí)的需要,與學(xué)生一起探討要解決的問題,確定調(diào)查研究方向,然后進(jìn)行社會調(diào)查,討論篩選調(diào)查所得的資料,通過實(shí)驗(yàn)與研討,最后尋找出解決問題的辦法,開拓學(xué)生視野,拓寬學(xué)生的知識面。例如在學(xué)習(xí)硝酸的性質(zhì)時(shí)，可以從高速公路上濃硝酸罐車爆裂的事件出發(fā)，要求學(xué)生課前對于濃硝酸罐車爆裂應(yīng)該如何進(jìn)行處理展開調(diào)查，并結(jié)合自己了解的關(guān)于硝酸性質(zhì)的知識，寫出調(diào)查報(bào)告。學(xué)生們通過搜集、整理資料，再結(jié)合一些已有的知識，能夠找出科學(xué)的處理方法，同時(shí)也對硝酸的性質(zhì)有了更深層次的了解。調(diào)查還可以進(jìn)一步深入下去，硝酸鹽應(yīng)該如何保存、如果泄漏如何處理等等。

在教學(xué)過程中采用討論交流式的教學(xué)方法，教師需要針對每個章節(jié)提供針對于教學(xué)目標(biāo)的思考題，要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)課本內(nèi)容，獨(dú)自查閱相關(guān)資料做好解答。課堂上分小組討論交流，歸納小結(jié)。最后再由教師補(bǔ)充、歸納、總結(jié)。這樣既提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，又激發(fā)了學(xué)生獨(dú)立思考的意識。采用這個方法，能使學(xué)生積極參與到教學(xué)過程中，培養(yǎng)思辨、分析、合作等能力；充分了解自己的學(xué)習(xí)狀況以及和其他同學(xué)的差異，在討論交流過程中，不同思想、思維方式的碰撞既可以讓學(xué)生們相互取長補(bǔ)短，又可以讓學(xué)生們增進(jìn)了解，有利于心智的成熟。

3 重視實(shí)驗(yàn)課教學(xué)

3.1 精選實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容

無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大致可以分為兩大類：一是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，二是綜合性實(shí)驗(yàn)。對于不同的理論課教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，應(yīng)合理篩選，巧妙設(shè)計(jì)，實(shí)施研究性學(xué)習(xí)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)部分主要涉及基本實(shí)驗(yàn)操作和基本化學(xué)原理的驗(yàn)證等項(xiàng)目，目的是培養(yǎng)學(xué)生的基本技能和掌握實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)則。這部分內(nèi)容可以進(jìn)行簡化，將一些中學(xué)階段已經(jīng)掌握的內(nèi)容適當(dāng)刪減，將驗(yàn)證基本化學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)修改成研究性的實(shí)驗(yàn)，由實(shí)驗(yàn)得出的信息來找規(guī)律，得出原理結(jié)論。例如電離平衡和沉淀反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、鹵素的性質(zhì)、過氧化氫和硫的化合物的性質(zhì)、氮磷的性質(zhì)，等等，都可以通過學(xué)生的實(shí)驗(yàn)來自己總結(jié)得出。

綜合性實(shí)驗(yàn)一般都包含多個簡單實(shí)驗(yàn)，有些是基本操作，有些是涉及化學(xué)原理的復(fù)雜過程，應(yīng)選擇適合由學(xué)生自己設(shè)計(jì)，綜合利用實(shí)驗(yàn)手段和方法的內(nèi)容。很多在生產(chǎn)生活中有應(yīng)用的內(nèi)容非常適合來做綜合性實(shí)驗(yàn)的課題，如氣體密度法測定CO2的相對分子質(zhì)量、海帶中碘的提取、海鹽中氯化鈉的提純、離子交換法制備純水、蔬果中維生素C含量的測定、從廢定影液中回收銀等，另外還有混合陰離子的鑒定、混合陽離子的分離與鑒定實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以通過查找資料，分析比較，設(shè)計(jì)出可行的實(shí)驗(yàn)方案。

3.2 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課的研究性學(xué)習(xí)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程本身就是一個創(chuàng)造性的探究過程。在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生們需要根據(jù)研究對象和研究目的，創(chuàng)造性地運(yùn)用科學(xué)知識和實(shí)驗(yàn)手段，有計(jì)劃地實(shí)施探究性實(shí)踐過程。在無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，積極探索和開發(fā)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在研究性學(xué)習(xí)中的功能，充分利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力，為以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)中要注意保持實(shí)驗(yàn)的探究特點(diǎn)，不要讓實(shí)驗(yàn)僅僅成為學(xué)生驗(yàn)證結(jié)論的手段。教師必須在實(shí)驗(yàn)課前進(jìn)行充分準(zhǔn)備，將可能涉及的知識點(diǎn)、基本技能、實(shí)驗(yàn)方法充分考慮，而不是簡單按照教材規(guī)定實(shí)驗(yàn)步驟，讓學(xué)生按部就班來完成。除了完成實(shí)驗(yàn)課必須的對學(xué)生基本技能的訓(xùn)練工作之外，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中自主探究則是形成良好的探究習(xí)慣、培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度的關(guān)鍵。

4 增強(qiáng)課外活動

課堂之外的教學(xué)活動也很重要，課后除了作業(yè)和預(yù)習(xí)工作外，應(yīng)該多給學(xué)生機(jī)會進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。興趣小組、科技活動、參與教師科研活動都是不錯的選擇。實(shí)踐證明，這些活動都有助于學(xué)生拓寬視野、提高學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的興趣和能力。

[1]曹長德.對研究性學(xué)習(xí)的再認(rèn)識[J].課程·教材·教法，2007，27(12):9～12.

[2]芮海云.師專科學(xué)教育專業(yè)研究性學(xué)習(xí)體系的構(gòu)建[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,23(6):63～64.

[3]高職高專化學(xué)教材編寫組.無機(jī)化學(xué)：3版[M].北京：高等教育出版社，2008.