建構主義在中學化學實驗教學設計中的有效應用

楊青山 朱方仕

（利川市一中 湖北 利川 445400）

一、前言

化學實驗是化學學科的最基本特征，是學生認識化學科學知識的重要認識工具，是科學探究的構成要素之一，化學實驗以提高學生的科學素養為主旨，促進學生學習化學的興趣與認知的發展，并從實驗知識與技能目標、實驗探究過程與方法、實驗情感態度與價值觀等三個維度建立新課改的目標，倡導“以科學探究為主的多樣化學習方式”、重視學生的“親身經歷和體驗”。在化學教學中要有效的將新課改理念落實，化學實驗是一個很好的途徑。

二、建構主義學習理論概述

1．建構主義學習理論

建構主義包含“個體建構”、“社會建構”兩大流派的完整理論體系，源自關于兒童認知發展的理論，是行為主義發展為認知主義的進一步發展，經過長期的理論探索和教學實踐慢慢的形成了獨具特色的學習理論。從知識灌輸的對象到信息加工的主體，形成一套新的比較完整、有效的認知學習理論。建構主義提倡在教師的指導下、以學習者為中心，即強調學習者是認知過程的主體，又不忽略教師的指導作用，教師是學習者意義建構的幫助者、促進者，而不是知識的傳授者與灌輸者［1］。建構主義雖然在中國流行不到20多年，但是對中學化學實驗教學設計的指導意義非常深遠。

2．建構主義的教學模式

教學模式中以支架式教學模式、拋錨式教學模式、探究式教學模式為主流，其中探究式教學模式最為普遍、流行，但在實際運用中大多數中學教師存在著很大的問題，探究式實驗教學模式的概念不清楚。所謂探究式實驗教學模式是指在實驗教學過程中，要求學生在教師的指導下，通過實驗培養學生“自主、合作、探究”的能力，充分發揮學生的主觀能動性、積極性，從而較好地達到課程標準中關于認知目標與情感目標要求的一種教學模式。在實際情境中一旦確立一個問題，整個的教學內容和教學進程就被確定了，但在實際教學中往往事與愿違，存在著許多問題，例如：在建構主義理論下的探究式教學中如何發揮教師的主導作用；如何激發學生的興趣和求知欲，引入研究主題等等一系列問題。為了在化學實驗中解決這些問題，下面以高中化學必修2第二單元《化學反應與能量》第二節《化學能與電能》實驗2-4為例來實施建構主義學習理論下的探究式化學實驗的教學模式并論述探究式教學模式作為中學化學實驗的教學模式的重要性。

三、Cu-Zn原電池實驗教學設計

Cu-Zn原電池實驗探究是高中化學必修2第二單元《化學反應與能量》第二節《化學能與電能》實驗2-4的內容，主要是通過探究Cu-Zn原電池實驗，掌握該實驗的實質，學習探究的方法與思維過程，總結出原電池的概念及原電池的形成條件。但是教科書只做了一組實驗，對原電池的構成條件探究的并不充分，在實際教學過程中，大多數教師多是直接給出原電池的構成條件，沒有體現出學生自主探究的學習方式。

（1）創設進入學習情景：首先帶領學生按照書上實驗2-4進行，將鋅片和銅片用導線連接（導線中間接入一個電流表），平行插入盛有稀硫酸的燒杯中（如圖1）觀察實驗現象。

實驗現象銅片 有氣泡產生鋅片 鋅片溶解電流表 指針發生偏轉

圖1

在創設情景時，同學們看到電流表指針發生偏轉，有點不可思議，原因是學生在初中學習物理時知道，要有外加電源，才會形成電流。原有的認知結構無法解釋其原因，無法同化新知識，這時老師要分析形成電流的原因、得出原電池的概念。在實際情景下進行學習，可以幫助和促進學生利用原有的認知結構中的有關知識和經驗去有意義建構新知識，最后達到同化新知識的目的。

（2）確定有探討價值的問題：在上述情景下，教師將實驗2-4中的銅片換成鋅片（如圖2），進行對比實驗現象。

實驗現象鋅片 有氣泡產生，鋅片溶解鋅片 有氣泡產生，鋅片溶解電流表 指針不發生偏轉

圖2

通過兩個實驗的對比，確定與主題密切相關的問題作為學習的中心內容。老師給出探究問題。①為什么銅片與鋅片可以形成電流，而鋅片與鋅片不可以形成電流；②請大家用已給出的器材、藥品，探討一下形成原電池的條件。（探討的問題要有探討價值）

（3）圍繞探討問題自主、合作學習：教師根據給出的問題，提供必要的儀器和藥品，引導學生積極參與探究實驗。在引導過程中要不斷的啟發學生遇到的困難，培養學生處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流合作的能力。學生應該按照自己的想法去設計實驗，解決探究問題。

根據表中得到的實驗數據，同學們討論出原電池的形成條件，教師不要給出結論，要讓學生學習分析、解決問題的能力，充分做好實驗前的準備工作，包括實驗方案設計、器材準備、明確實驗目標等。“磨刀不誤砍柴工”，特別是實驗小組的設計方案，不要只看表面文字書寫，學生是不是真正進行了思考，這是正確、有效進行實驗探究的保障。對實驗過程要進行一定的演示或指導，實驗過程中要巡視檢查，給予幫助和糾錯等。要將實驗課程提升到鍛煉學生能力、培養學生合作探究精神的高度，多給學生鼓勵，給學生以寬松自由的環境、合理引導，得出結論：1．要有活動性不同的金屬材料做電極或一種金屬一種導電的非金屬單質材料做電極；2．要有電解質溶液；3．能夠自發的發生氧化還原反應。（以上幾個結論學生總結起來有點困難，教師要適當的引導。）

（4）師生協作學習：教師此時根據學生們總結的實驗結論做幾個實驗驗證結論是否正確，很顯然上述總結的條件缺少一個，教師要用實驗去得出同學們沒有得出的結論（如圖3）。

實驗現象銅片 無現象鋅片 鋅片溶解電流表 指針不偏轉

圖3

通過實驗，同學們很容易得出形成原電池的第4個結論：要形成閉合回路。

（5）對實驗過程的反思與評價：①學生自我及小組評價：反思一下自己在實驗過程中學到了什么？在討論時扮演的是什么角色？自己的學習方法是否有轉變？對新知識是否理解并掌握？小組對個人在學習過程中的參與程度、學習表現、學習態度、對本小組的貢獻作出評價。②教師評價：教師的作用是導而不是教、教師從教什么和怎么教轉變為如何激發學生的積極性和主動性，充分發揮學生在探究中的主體地位，培養學生參與化學實驗的熱情。教師創設適當的學習情境，教師通過和學生交流討論，及時了解、掌握學生的學習情況對重難點和學生具有的共性問題進行指導，引導學生對探求出的結論進行抽象概括，是新知識在原有的基礎上得到“同化”，客觀地、公正地、明確地評價自己和別人是否達到了意義的構建和要求。要充分進行信息資源共享，相互交流學習心得，培養合作精神，提高學習效率，創設高效課堂。

科學探究

目標：根據已具備的氧化還原反應知識和電化學，利用提供的實驗用品，設計一套電池裝置。

用品：鎂條、銅片、鐵片、導線、金屬夾、手電筒用小燈泡 （或發光二極管）、果汁（橙汁、蘋果汁、檸檬汁）、500mL燒杯等。

方式：最好先獨立設計，并動手試驗，邊做邊改進；也可以與鄰座同學相互討論和觀摩，或請老師指導

實驗用品及操作 實驗現象 結論

六、結語

整個教學設計以學生動手實驗為主，教師指導為輔，不僅激發了學生的學習興趣和求知欲望，給學生提供了交流、討論的空間，而且還喚起了學生的實驗意識、思維意識、探究意識。能使學生充分感受到“能學—愿學—樂學—會學”的教學思路，培養了學生的動手能力、團結協作能力，語言表達能力，各小組中成員分工明確，既是合作伙伴又是競爭對手，能充分挖掘自己的潛能，展示自己的特長。總之將建構主義有效的應用于課堂，更注重每個學生的發展。在教學中只要正確把握好教師、學生、環境三者之間的關系，多引導學生進行自主學習、探究學習和合作學習，課堂環境和諧自然，學生的交往環境呈現多邊互動狀態，構建的課堂一定是高效的，一定能幫助學生形成終身學習的意識和能力，學生的價值一定能得以充分地舒展，成為可持續發展的一代新人。

［1］ 何克抗．信息技術與課程深層次整合的理論與方法［J］．中國信息界，2006，（04）

［2］ 周亞昕．中學化學探究性實驗設計 ［J］．考試周刊，2010，（22）：119

［3］ 王怡．淺談化學探究性實驗教學模式［J］．中等職業教育，2008，（2）：16-17

［4］ 房存金．中學化學探究性實驗教學探析 ［J］．科技創新導報，2009，（5）：152

［5］ 于長義．淺談化學實驗中的探究性學習 ［J］．教學研究，2010，（9）：93

［6］ 陳麗麗．淺談物理教學中的問題設計［J］．教改聚焦，2010，（6）：197

［7］ 溫彭年．建構主義理論與教學改革［J］．教育理論與實踐，2002，（5）：17-22

［8］ 許 曉．建構主義學習理論對中學化學實驗教學的啟示［J］．安徽教育學院學報，2002，（20）