培養學生探究能力是化學教學的生命線
——以《金剛石、石墨和C60》一課為例

楊春陽

（廣東省廣州市花都區城區教育指導中心，廣東廣州 510800）

探究能力，作為人們探索、研究自然規律和社會問題的一種綜合能力，通常包括提出問題的能力、收集資料和信息的能力、建立假說的能力、進行社會調查的能力、進行科學觀察和科學實驗的能力、進行科學思維的能力等。新課程倡導以科學探究為突破口，激發學生的主動性和創新意識，培養學生的自主學習能力，探究則是教學的生命線。因此，在化學教學中培養學生的探究精神和探究能力，尋求培養學生探究能力的有效途徑和策略是化學教師應該關注的問題。鑒于上述現狀，對《金剛石、石墨和C60》教學進行探究性研究，從而讓學生形成積極的學習態度和良好的學習意識，培養和提高學生的觀察能力、語言表達能力、分析思維、推理能力等探究能力。

1 布置課前作業挖掘學生對新知的探究興趣，培養學生終身學習的意識和國家認同感

金剛石、木炭和活性炭等單質碳既是生活中學生熟悉的物質，石墨烯材料又是與化學有關的社會熱點，所以教學中提前布置作業，讓學生在課前去收集相關碳單質的素材，提前利用網絡查找資料，一些學生甚至創作出小品和歌曲，不僅可以使課堂更精彩，同時可以培養學生搜索和分析網上資料的能力和探索未知世界的意識。通過閱讀書本資料卡片和拓展材料，幫助學生了解碳單質的研究進展，同時也提高學生的閱讀素養。課堂上，學生暢所欲言，積極發言，還能說出我國在單質碳超導方面的研究是走在國際前列的，“中國天才少年”曹原對世界石墨烯材料的發展做出的巨大貢獻。中國的科研成就使得一股民族自豪感植入到學生心中，增強了學生的國家認同感，從而達到育人目的。

2 在實驗教學中培養學生探究能力和創新精神

波義耳說：“知識應該從實驗中來，實驗是最好的老師。”從素質教育來分析，化學實驗不僅能傳授知識和技能，訓練科學方法和思維，還能培養學生的探究能力和科學精神。

關于“烘烤過的木炭或活性炭吸附色素”的實驗，課前實驗嘗試過中塊狀木炭或顆粒狀活性炭吸附色素，確實現象不明顯，容易讓學生對課本實驗結論產生質疑。通過不斷嘗試，將顆粒狀活性炭磨成粉末狀，增強了活性炭接觸面積，紅墨水顏色變化顯著。經過進一步研究，考慮粉末狀的活性炭會對顏色有干擾，可以在吸附后增加一步過濾的操作。

經過研究，將演示實驗“烘烤過的木炭或活性炭吸附色素”變成探究實驗。首先提供塊狀烘烤過的木炭、顆粒狀活性炭和其他實驗藥品和儀器，讓學生先根據課本實驗要求分別去做吸附實驗，結果實驗現象和老師給的結論有些差距，于是引導學生思考，塊狀的木炭和顆粒狀活性炭為什么吸附效果不夠明顯，如何增強活性炭的吸附性，有學生說增強了活性炭接觸面積，進一步又有學生提出將顆粒狀活性炭磨成粉末狀，接著讓學生根據猜測進行論證實驗，結果實驗證明粉末狀活性炭吸附能力較強，實驗現象明顯。在吸附實驗中師生交流實驗探究的成果，提出進一步探究或改進實驗的設想，讓學生通過實驗證明設想，培養學生具有獨立思考、敢于質疑和批判的創新精神。

3 利用模型認知物質的性質，建立探究化學問題的思維方法

證據推理與模型認知是化學核心素養維度之一。金剛石、石墨和C60的結構對學生而言是難點，僅僅從書本圖片看金剛石、石墨和C60的結構示意圖，學生對三種碳單質的結構認識還是比較表面，更加無從得出三種碳單質的性質和用途。書本中金剛石、石墨和C60的結構示意圖是平面的，要學生建立立體思維，就必須利用金剛石、石墨和C60的模型。在教學中，利用幾組金剛石、石墨和C60的模型，讓學生分小組感受三種碳單質不同的立體結構，金剛石正八面體結構、石墨六邊形層狀，層與層之間可以滑動，C60球形結構，接著讓學生預測三種碳單質性質和用途的可能結果，讓學生初步形成“結構決定性質（或性質反映結構）、性質決定用途（或用途反映性質）”的思維方法，建立解決化學問題的思維方法。再繼續建立“性質決定用途（或用途反映性質）”的思維方法，探究金剛石和石墨的性質和用途時，不能為了省時間，讓學生直接劃書或直接觀看視頻獲取知識。不放過任何一次能讓學生探究的機會，利用玻璃刀、鉛筆、電極等，讓學生親自檢驗金剛石的硬度和石墨的硬度、導電性，讓學生自己去探究它們的性質和用途。

為了強化學生“結構決定性質（或性質反映結構）、性質決定用途（或用途反映性質）”的思維方法，還設計了“角色扮演”游戲環節，采取3人小組合作學習，上講臺扮演一種碳的單質，一個人講自己的結構，一個人講自己的性質，一個人講自己的用途。“角色扮演”考驗了學生對“結構”、“性質”和“用途”概念的理解，考查學生對“結構”、“性質”和“用途”之間的聯系，樹立了“結構決定性質（或性質反映結構）、性質決定用途（或用途反映性質）”的觀念。這種教學形式新穎，讓學生在游戲中鍛煉了語言表達能力，也在歡笑中收獲知識。

4 師生共同設計思維導圖，提升學生探究和思維能力

思維導圖是一種思維的工具。化學學習過程是思維的過程，如何利用思維導圖優化化學學習是值得關注和研究的課題。我在教學中并不是直接將思維導圖畫個學生，而是和學生一起設計思維導圖，可以讓學生產生更多有價值的想法，激發創造力，形成想象力。師生共同設計思維導圖，不會固化學生的思維，從而于無形中提升學生學習能力。當學生的思維得到激發，往往會得到意外的收獲，圖1就是師生共同完成的思維導圖。

5 結語

化學教學的最終目標是將學生培養成有科學素養、探究能力的復合型人才，更好地推動社會發展，為國家的發展提供源源不斷的動力。本文以《金剛石、石墨和C60》一課為例，就初中化學課堂教學中學生探究能力的培養進行精確分析，希望能夠為當前學生探究能力的培養提供幫助。