在初中化學探究實驗中培養學生科學素養的實踐研究

趙靜

摘要：化學實驗探究過程中，能夠使學生更深入地了解化學知識形成過程，進一步理解知識本質;通過實驗設計過程中對實驗條件的對比和分析能夠培養、發展和訓練學生的思維能力，形成科學的思維方式和解決實際問題的能力;通過探究解決實際問題的過程中強化學生關注現實、關注社會發展的意識和責任感的科學素養。

關鍵詞：初中化學 探究實驗 科學素養

一、初中化學探究實驗的概念與基本過程

實驗是科學探究的基礎，實驗一般可以分為兩類，一類是驗證性實驗，另一類是探究性實驗。探究性實驗是指：“實驗者在不知曉實驗結果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結論，從而形成科學概念的一種認知活動?！被瘜W探究實驗的基本過程，包括以下八部分：提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流。

從化學學科來看，“探究實驗就是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動?！睂W生從情景素材提出的問題出發，通過自主的探究活動，學習有關化學知識，形成知識體系，總結方法，同時培養思維能力、實驗操作能力，體驗探究過程?；瘜W探究實驗是初中階段化學學科進行科學探究的最基本、最重要的途徑，也是以實驗為基礎的化學教學觀的具體體現。

二、基于探究實驗的學生科學素養的內涵及構成

所謂科學素養是指主體在掌握科學概念的基礎上，以科學的態度、運用科學的方法來對現實中的個人、科學、社會有關問題做出明智的抉擇。它包括了科學知識、科學意識、科學精神三個方面。

我們主要研究在化學教學中與化學學科相關的科學素養一一化學學科素養，主要表現在：宏觀辨識與微觀探析、變化觀念和平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任這五部分。

科學素養是個體能正確辨識科學知識，懂得使用科學的方法解決遇到的問題，能理性思考，并對科學與社會的關系保持積極的看法，化學學科素養是在學科教學中逐步培養學生與本學科相關聯的核心素養。

三、初中化學探究實驗八個環節中對學生科學素養培養的基本內容

科學素養的基本組成包括科學知識、科學能力與方法以及科學精神三個方面。化學探究實驗的基本過程包括八個部分。根據探究過程每一部分的具體目標和科學素養的三要素，我們把化學探究實驗的基本過程的每一部分所培養的學生的科學素養進行了細致劃分。詳見表1。

當然科學探究作為一種學習方式，學生對其的理解和運用不是一次探究實驗就可以實現的，也不可能脫離具體的探究活動單獨進行培養或訓練。化學探究實驗的基本過程，包括八部分，但是在每一節課例中并不是這個八部分探究過程學生全部經歷，而重點側重部分過程。通過初三學生經歷探究實驗的基本過程，進一步培養了學生的科學素養。學生科學素養的培養體現在整個初中化學課堂教學中。

四、初中化學探究實驗中對學生科學素養培養的具體分析

1.運用探究實驗教學方法，促使學生更好地理解化學知識形成的過程，理解知識的本質

化學課程的科學探究過程中，可以為學生提供親身體驗的機會，幫助學生理解知識的形成過程，形成自己的觀點。課例《保胃戰》從校園生活中常見的場景：學生小明早晨沒吃早飯覺得胃疼，引出知識點：胃酸的主要成分是鹽酸。而通過選擇治療胃酸過多的潛在的抗酸藥，讓學生們掌握了鹽酸的化學性質。孩子們分組研討，在匯報潛在的抗酸藥的過程中，有些孩子講述時物質是雜亂無章的，而有些孩子是按物質分類匯報的。通過對比，孩子們認識到按照分類方式對物質進行匯報，在學習化學過程中，能夠體現出這類物質的性質，這樣有助于對整類物質的理解。運用尋找潛在抗酸藥這一素材，使學生更好地梳理能與鹽酸反應的物質這一知識、將學生頭腦中已有的鹽酸性質知識系統化、網絡化，形成思維導圖。進一步完善學生對酸的通性理解，為下一步解決實際問題提供了知識基礎。

2.運用探究實驗教學方法，發展學生思維和解決實際問題的能力，提升學生的理性思維

化學課堂應以思維建構為核心，以學習者為中心，圍繞學科教學目標、學生特點等，將教學目標問題化，循序漸進，通過為學生提供豐富的教育資源和多樣的教學方式手段，切實提升每一個學習者思維的品質，讓課堂充滿思維活力。在課例《探究燃燒的條件》中，探究燃燒條件教學過程中，充分發揮了學生的自主性，讓學生自主討論燃燒條件，運用控制變量的方法進行實驗設計，分析并完善實驗設計、實際操作實施，對變量進行分析、自主反思實驗過程和結果，并自主形成報告。本課例中探究實驗的設計，充滿了思維和智力的挑戰，符合學生思維的發展規律。在實施中學生投入思維、討論、分析變量真正成為學習的主體。分析過程中，應用勾叉法形成表格分析變量（如表2），滲入思維操作實驗過程，將思維結果用報告形式加以呈現，整個過程體現著思維的運用。

3.運用探究實驗教學方法，運用小組合作的方式充分發揮學生自主性和主動性，引導學生在實踐中學會交流、學會合作

教學過程要注重發展學生的自主學習能力，讓學生學會自主思考、自主探究、自主歸納、分析和總結。在課例《實驗中的氣壓變化》中，充分發揮了學生的自主性，讓學生自主討論如何運用原理進行實驗設計，實際操作實施，自主反思實驗過程和結果，并將實驗步驟、結果等自主形成報告，進行實驗分析和總結。本課的設計和實施符合學生的思維發展，符合學生的認知規律和對心理特點，使學生真正成為學習的主體，并滲透化學學科思想。

4.運用探究實驗教學方法，提升實證意識，樹立嚴謹、求真的科學態度，培養學生的科學精神和創新能力

在科學探究中，一方面通過觀察讓學生在活動過程中形成知識的具體內容，另一方面通過記錄和表述實驗現象和實驗設計，幫助學生掌握知識。在課例《探究燃燒的條件》中，用控制變量的方法設計實驗、改進和完善設計、分析變量，把三個探究實驗的結果放在一起進行對比和分析（見表3），并得出燃燒條件：可燃物、與氧氣接觸、達到著火點三者同時并存。實驗方案的設計、實驗現象獲得、分析無疑是重要的證據，是推理能力的實證基礎。本課題的設計進一步培養了學生完整準確獲取證據、提升邏輯推理能力的科學素養。

教學過程要求認識和遵循知識本身的規律，理科類更重視科學性，注重思維、質疑、理解、探究、聯系實際等，培養學生的實踐能力和邏輯推理能力的科學素養。

5.運用探究實驗教學方法，強化學生關注現實、關注社會發展的意識和責任感

根據觀察記錄的現象分析得出結論，是科學探究中最簡單的事情，也是科學探究中最困難的事情。要提高自己的分析和得出結論的能力，要有嚴謹的態度要充分根據實驗現象，能夠全面的分析問題。例如，在課例《燃燒和滅火》的第二課時，學生對防火滅火、消防等有初步感性的認識，同時也了解火災的危害，但學生的認知中沒有建構起系統的滅火原理，沒有形成較強防火責任意識。本課例通過讓學生用盡可能多的方法熄滅蠟燭的活動來學習滅火的方法和原理。學生對滅火的操作有所了解，但實際經驗和技巧比較缺乏。通過活動和活動后的思考和總結，使學生在能列舉出常見的防火、滅火的方法和注意事項。樹立了學生的社會責任意識。