對探究性實驗教學的研究

摘要：時代對創造性人才和創造精神提出了前所未有的迫切要求，化學學科中的探究性實驗更是體現探究性學習精髓的一種有效途徑。

關鍵詞：提出問題；猜想與假設；進行實驗；解釋與結論；反思與評價；表達與交流

科學探究是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決問題的重要實踐活動，主要指的是學生從問題或任務出發，積極主動地通過形式多樣的探究活動，以獲取知識和技能、發展能力、培養情感體驗為目的的學習方式。學生通過親身經歷和體驗科學探究活動，激發化學學習的興趣，增進對科學的情感，理解科學的本質，學習科學探究的方法，初步形成科學探究的能力。

一、問題的提出

在教學過程中，驗證性實驗是強調演示和證明科學內容的活動，它注重探究的結果，而忽略了探究的過程。而探究性實驗教學在觀念上認為：社會中的人是一個天生的探究者，讓學生通過實驗探究來學習化學知識，強調在探究過程中獲得知識。我認為探究性實驗有以下特點：

1.探究性

探究是人類認識世界的一種最基本的方式，人類正是在對未知事物的不斷求索獲得的不斷的進步和發展，學生的認識盡管與人類的認識過程在認識對象、認識條件上有差別，但我們在讓學生通過\"提出問題-猜想與假設-設計實驗-分析現象-得出結論\"的探究過程，掌握基本的科學方法。

2.自主性

探究性實驗是以學生的直接經驗為基礎而實施的，在選擇和探求問題的過程中，學生可以依據自己的興趣、愛好、特長等去參與活動，在此過程中，他們始終處于緊張、積極、活躍、興奮的狀態。從選擇內容到動手實驗，得出結果，都是學生自己進行價值判斷的過程，學生不是被動地接受知識，而是主動地選擇和獲得新知，教師只起指導、組織和協助作用，它可以真正體現學生在學習過程中積極主動的獲取化學知識，認識和解決化學問題的自主性。

3.過程性

與驗證性實驗重視獲取知識的目標不同，探究性實驗是注重過程性。它注重實驗過程中學生的思維方式、個人體驗及對信息的處理和整合，注重培養學生的學習能力和研究能力。

4.學會學習

學會學習是現代學習的一種新觀念。探究性實驗的顯著特點之一，就是要求學生逐步進入\"會學\"的境界，它使學生通過設計、動手、觀察、總結、交流而體會學生的價值，使之思維領域不斷擴大，開發出創新的潛力。根據探究性實驗的以上特點，可以說探究性教學有利于學生的知識和能力的遷移，有利于學生掌握科學的學習方法。

二、探究性實驗教學的理論依據

現代建構主義理論中各種教學方法的共同點是：教學環節中都包括有情境創設。我們認為：在化學教學中將探究性實驗作為創設問題的手段是最好的情境創設之一。它可以通過對實驗的設計、改進，使學生產生提出問題和解決問題的動機。使學生獲得比知識更重要的東西——獲得知識的方法。例如在初中化學第八章里學習SO42-的檢驗方法時，教材中介紹的方法是\"向可能含有SO42-的溶液中加入BaCl2和稀硝酸，觀察是否有沉淀生成\"。據此來證明SO42-的存在，由于學生已學過Cl-的鑒別方法，有了一定的分析問題的能力，多數學生對這一結論提出質疑：\"加入BaCl2溶液和稀硝酸產生的沉淀，溶液中不一定含有SO42-，也可能含有Ag+\"。問題提出后，經過積極討論，學生設計出了用Ba(NO3)2溶液和稀硝酸來鑒別SO42-才不會產生干擾離子的實驗方案。然后動手實驗，分析現象，得出結論。這種探究性實驗方法，激發了學生不斷改進、完善實驗的求異思維的欲望，使學生不受書本限制，帶著一種批判性的思維方法去研究科學，使學生形成科學的思維方法和嚴謹的科學態度。現代建構主義理論中特別強調\"社會性相互作用在學習中的作用\"。即合作學習的作用。競爭和合作是人類進步的推動力。我們認為，探究性實驗教學是培養學生合作精神、探索精神、競爭意識和實踐能力的最佳途徑之一。

三、教學模式及教學案例

驗證性實驗通常采用\"告訴-驗證-應用\"的教學模式，學生們用實驗驗證已學過的化學原理、概念或性質，\"這種照方抓藥\"的模式，極大地影響了學生的創新精神、創新能力的培養。

探究性實驗按學生的主體活動程度可分為引導探究和開放探究兩種模式。它的一般過程是：

1.提出問題：在閱讀、觀察、調查中對自然現象、生活現象或實驗現象產生好奇，發現或提出一些有探究價值的問題。

2.假設與猜想：在已掌握的化學實驗和實踐經驗的基礎上對所提出的問題的可能性答案，做出猜想與假設。

3.設計實驗：針對探究目的和條件，設計可行性的操作步驟，達到預期目標。

4.動手實驗，獲取實驗事實與證據：正確的操作，科學記錄實驗現象及數據，并在實驗中注意觀察與思考的結合。

5.分析得出結論：將收集到的現象與數據用化學知識加以分析、處理，得出結論。并與假設相比較，對與猜想不一致的現象加以解釋。

這種模式雖然是預先已構建好的，但教師的引導并不是刻意的引導出一個唯一的結果，而是讓學生在探究過程中理解科學方法。

探究性實驗教學案例：《二氧化碳的實驗室制法》

1.提出問題

教材在介紹二氧化碳的實驗室制法時，主要強調用含碳酸根離子的碳酸鈣和含氫離子的鹽酸來制取，在分析了其原理后，引導學生提出問題：用碳酸鈉能否代替碳酸鈣？稀硫酸能否代替稀鹽酸？

2.猜想與假設

學生們思路活躍地提出了多種猜想與假設，教師適當地對學生的思路加以引導。

假設一：碳酸鈉也是含碳酸根的物質，它能夠與稀鹽酸反應生成二氧化碳。

假設二：稀硫酸中也含有氫離子，它也能與碳酸鈣反應生成二氧化碳。

但它們的反應速率如何？反應進行的程度如何？這也是在實驗室制取氣體時應考慮問題。

3.設計實驗，進行驗證

讓學生在提出假設的基礎上，設計出實驗方案，教師檢查學生的實驗設計，給予適當的指導。

實驗一：用大理石和稀鹽酸反應-能反應，放出二氧化碳，速率適中。

實驗二：用碳酸鈉和稀鹽酸反應-能反應，放出二氧化碳，瞬間完成。

實驗三：用大理石和稀硫酸反應-能反應，放出二氧化碳，但很快停止。

4.解釋與結論

由于實驗現象讓學生分組分析、討論。假設一、假設二都是正確的，但實驗二盡管能反應放出二氧化碳，可是反應速率太快，不易控制。實驗三中碳酸鈣與稀硫酸能反應，但由于生成的硫酸鈣微溶，覆蓋在大理石的表面，阻止了反應的繼續進行。從而得出結論：不能用稀硫酸代替稀鹽酸或用碳酸鈉代替大理石制取二氧化碳。由以上案例可以歸納出探究性實驗教學的一般模式為：提出問題-假設與猜想-設計探究性實驗方案-進行實驗-觀察記錄事實-分析討論-得出結論。

四、教學效果與分析

對于探究性實驗教學的研究實施，我們采用了試驗班和對照班進行對比的研究方法。試驗班在教學中采用了探究性實驗，而對照班仍然采取傳統的驗證性實驗的方式。為期一年對兩個班的學生進行了教學效果跟蹤調查，結果發現試驗班學生學習化學新課程興趣增長，上課參與程度增加，對目前滲透創新教育的方法較喜歡，收獲較大。由此說明探究性實驗改變了學生學習化學的心態，上課積極性增加，促進了其非智力因素的培養提高，學生在學習化學過程中不斷受到鼓勵，獲得了成功的體驗，同時激發了學生踴躍參與問題討論和敢于探索的創新意識。例如，在學習《氫氣的實驗室制法》時，給學生介紹了可選擇的幾種活潑金屬和兩組稀酸，并介紹了兩組實驗裝置，讓學生分組進行實驗，探討、選擇出藥品的最佳組合，并通過實驗找出裝置的不足之處。問題呈現后，激發了學生們的創造欲望，各組同學積極配合，經過實驗討論，再實驗、再討論，選擇出了最佳的藥品組合和裝置，成功完成了探究性實驗。而且學生們在進行實驗改進、設計及創新的過程中，學會了競賽，學會了合作。

經濟的全球一體化，知識經濟時代的到來，知識的更新和膨脹，使人們對學習有了新的認識，終結性學習正被終身學習所代替。要培養學生的創造精神，就必須改變學生的接受性的學習方式，倡導新的化學課程標準提出的科學探究式學習方式。探究性實驗教學有利于培養學生的創新意識和實踐能力，科學素養拾級而上。

參考文獻：

[1] 翟益平.研究性學習實驗與探索.南寧：廣西教育出版社，2001

[2] 朱征.運用建構主義理論創設教學情境.中學化學教學參考，2002，（12）：8