化學(xué)微課教學(xué)培養(yǎng)科學(xué)探究能力的策略探究

陳祥源

（連城縣第一中學(xué)，福建 龍巖 366299）

隨著全國范圍內(nèi)大力落實(shí)“雙減”政策，傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)有的教學(xué)發(fā)展，也很難達(dá)到促進(jìn)學(xué)生高效學(xué)習(xí)、全面減輕學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的教學(xué)目標(biāo)。教師需要通過創(chuàng)新化的教學(xué)模式，不斷增強(qiáng)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。近年來，微課在各個(gè)階段的學(xué)科教學(xué)中逐漸發(fā)揮重要作用，特別是在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，對(duì)幫助學(xué)生提高科學(xué)探究能力有顯著的成效。微課具有一系列的教學(xué)優(yōu)勢(shì)：一方面通過多媒體呈現(xiàn)豐富的信息量，讓學(xué)生接觸更廣泛的信息，拓展學(xué)生的知識(shí)面；另一方面，微課的語言更加生動(dòng)有趣，使學(xué)生更樂于吸收和接納課本知識(shí)，且注意力更集中，從而不斷地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。化學(xué)科學(xué)屬于自然科學(xué)范疇，化學(xué)探究能力與科學(xué)探究能力既有聯(lián)系，也有區(qū)別。兩者之間存在共同的探究要素，具體包括以下八個(gè)方面：提出問題、假設(shè)猜想、計(jì)劃制定、實(shí)驗(yàn)實(shí)施、證據(jù)收集、得出結(jié)論、評(píng)價(jià)反思、交流表達(dá)。而化學(xué)作為具體的科學(xué)門類，其探究能力在以上共同探究要素基礎(chǔ)上另外還包括化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α＞唧w地說就是包括化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)和技能，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的思路設(shè)計(jì)。［1］

一、中學(xué)化學(xué)教學(xué)中科學(xué)探究能力培養(yǎng)過程中存在的問題

根據(jù)沈陽師范大學(xué)對(duì)不同地區(qū)、不同學(xué)校、不同年級(jí)的1409 份樣本調(diào)查［2］，學(xué)生科學(xué)探究能力總體表現(xiàn)水平分布如圖1 所示。

圖1

3.8 %的學(xué)生處于水平1，即能夠在簡單情境下，基于表象性經(jīng)驗(yàn)提出少量簡單的問題，角度較為孤立和單一。問題較淺顯且與研究問題的相關(guān)性較低；探究思路不是很明確。

63.2 %的學(xué)生處于水平2，即學(xué)生已具有初步的問題意識(shí)，有局部的探究思路；問題也具有一定相關(guān)性和深刻性；能用所學(xué)習(xí)知識(shí)和原理，能針對(duì)問題的本質(zhì)提出假設(shè)，假設(shè)與研究對(duì)象之間有一定關(guān)聯(lián)性且可通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

27.1 %的學(xué)生處于水平3，即能主動(dòng)基于已學(xué)習(xí)的理論指導(dǎo)從多個(gè)角度提出問題；提出的問題與研究對(duì)象相關(guān)性較高；能夠完整地建立模型并使用模型進(jìn)行預(yù)測；提出與研究對(duì)象相關(guān)性較高的、可檢驗(yàn)的假設(shè)；能初選擇實(shí)驗(yàn)藥品儀器；選擇簡單的實(shí)驗(yàn)方法；

5.9 %的學(xué)生處于水平4，即有較為完整的探究思路，能合理地選擇實(shí)驗(yàn)試劑儀器并選擇可行性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)方案；系統(tǒng)地評(píng)價(jià)所選擇的證據(jù)是否能夠支持結(jié)論；系統(tǒng)地評(píng)價(jià)所使用的方法；對(duì)于復(fù)雜情境的方案創(chuàng)造性地提出改進(jìn)的建議或需要進(jìn)一步解決的問題。［2］

結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)就是：有相當(dāng)一部分學(xué)生問題意識(shí)淡薄，提不出科學(xué)的問題；對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)缺少目的性和指向性，無法設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)相扣的實(shí)驗(yàn)方案；實(shí)踐動(dòng)手能力低，藥品、儀器的選擇與實(shí)驗(yàn)操作存在不合理情況；缺少科學(xué)反思能力，不能獨(dú)立地反思自己學(xué)習(xí)過程中存在的問題。

根據(jù)人本主義學(xué)習(xí)理論的觀點(diǎn)，教育要以培養(yǎng)學(xué)生的能力發(fā)展為終極目標(biāo)：由學(xué)生內(nèi)在的求知意愿主動(dòng)去探索、發(fā)現(xiàn)探究活動(dòng)的意義，使學(xué)生的認(rèn)知和情感均投入學(xué)習(xí)探究活動(dòng)之中，并能自主評(píng)估自己的學(xué)習(xí)需求、學(xué)習(xí)目標(biāo)是否完成。教學(xué)過程中，教師要關(guān)注學(xué)生學(xué)情，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力；發(fā)展其問題意識(shí)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案能力、實(shí)踐操作能力、科學(xué)反思能力，最終培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

二、微課教學(xué)策略

（一）培養(yǎng)問題意識(shí)，提出科學(xué)問題

隨著時(shí)代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透教育的各個(gè)領(lǐng)域，與普通的教學(xué)方式相比較，微課不僅可以拓展學(xué)生的知識(shí)層面，還可以創(chuàng)設(shè)問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)。問題是生長新思想、研究新方法、掌握新知識(shí)的種子。問題意識(shí)，是學(xué)習(xí)主體在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的懷疑、探究性思維，驅(qū)使學(xué)習(xí)主體積極思考，不斷地提出問題，有利于提高學(xué)生解決問題的能力。學(xué)生沒有問題意識(shí)，也就難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲，學(xué)習(xí)也只能停留在表面，不可能進(jìn)行深入思考。教師要激發(fā)學(xué)生的問題意識(shí)，就要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過微課進(jìn)行教學(xué)是一種很好的激發(fā)學(xué)生問題意識(shí)的教學(xué)方法。要注意的是，教師在課前可以通過微課結(jié)合學(xué)生熟悉的情境，制造學(xué)生認(rèn)知與經(jīng)驗(yàn)的沖突點(diǎn)，產(chǎn)生問題，激發(fā)其科學(xué)探究的興趣。要注意的是，通過在課前展開的微課激發(fā)學(xué)生的興趣，目的是引導(dǎo)學(xué)生在認(rèn)知沖突中形成提出科學(xué)問題的能力，培養(yǎng)科學(xué)探究能力。

例如，在“科學(xué)使用含氯消毒劑”教學(xué)中，通過視頻播放里約奧運(yùn)會(huì)泳池變綠事件，和專家、奧組委、路人在事件剛發(fā)生時(shí)對(duì)此作出的原因推測，引導(dǎo)學(xué)生從視頻中提取出池水變綠的相關(guān)信息，再結(jié)合資料，提出對(duì)泳池變綠原因的猜想：1.H2O2分解產(chǎn)生了大量O2，促進(jìn)藻類快速生長。2.含氯消毒劑與過氧化氫發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量的O2，促進(jìn)藻類快速生長。3.H2O2與殘余的含氯消毒劑發(fā)生反應(yīng)，二者對(duì)藻類生長的抑制作用減弱或消失，藻類快速增長。最終通過師生交流論證得出池水變綠是加錯(cuò)消毒劑導(dǎo)致的。接下來教師引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)化合價(jià)和種類的角度對(duì)次氯酸鈉和過氧化氫可能發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行推理預(yù)測，預(yù)測次氯酸鈉與過氧化氫反應(yīng)是否能發(fā)生以及反應(yīng)的生成物。然后，再次通過播放實(shí)驗(yàn)視頻，展示反應(yīng)中溶液的pH 變化曲線和水中溶解氧的變化曲線，證明次氯酸鈉和過氧化氫反應(yīng)的確生成了氫離子和氧氣，驗(yàn)證學(xué)生們的猜測，并在此過程中逐步建立預(yù)測陌生物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的思維模型。基于上述探究實(shí)驗(yàn)的完成，可以認(rèn)為誤加入游泳池中的過氧化氫與泳池中的含氯消毒劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致溶液pH 下降，余氯不足，無法抑制藻類生長，進(jìn)而導(dǎo)致池水變綠。通過上述過程，使學(xué)生對(duì)NaClO 的化學(xué)性質(zhì)以及84 消毒液的性質(zhì)有了更全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)84 消毒液的使用說明從化學(xué)學(xué)科的角度有了更準(zhǔn)確的理解和認(rèn)識(shí)，體會(huì)化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)實(shí)際生產(chǎn)生活的指導(dǎo)價(jià)值。

上述教學(xué)過程中通過微課激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生探究興趣，引導(dǎo)學(xué)生提出相關(guān)問題：泳池變綠的原因是什么，以及由此延伸如何科學(xué)使用含氯消毒劑的問題。這兩個(gè)問題既能激發(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)問題意識(shí)，又能作為教學(xué)主線驅(qū)動(dòng)整節(jié)課教學(xué)。

（二）設(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案

科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案是實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究的藍(lán)圖。因此培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力繞不開培養(yǎng)他們?cè)O(shè)計(jì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的能力。教師需要通過微課的教學(xué)模式，利用課前10 分鐘或者課堂10 分鐘的時(shí)間，讓學(xué)生對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性學(xué)習(xí)，通過視頻的形式，幫助其分化、理解化學(xué)的相關(guān)重難點(diǎn)知識(shí)，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ玫亻_展探究實(shí)踐活動(dòng)。［2］

例如，在“氫氧化亞鐵的制備實(shí)驗(yàn)”教學(xué)中，首先，教師通過課前微課引導(dǎo)學(xué)生找到“氫氧化亞鐵極易被氧氣氧化為氫氧化鐵”這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，確定“如何隔絕氧氣”是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、確定實(shí)驗(yàn)思路的關(guān)鍵。其次，學(xué)生在分組討論中確定實(shí)驗(yàn)原理與方案，之后，教師對(duì)所有的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行對(duì)比和評(píng)價(jià)，引導(dǎo)學(xué)生交流、研討并改進(jìn)之前的方案，以實(shí)現(xiàn)能夠穩(wěn)定觀察到白色氫氧化亞鐵沉淀的目的。然后，在研討過程中，教師伺機(jī)穿插通過微課展示實(shí)驗(yàn)效果，對(duì)比學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，引導(dǎo)其找出異同，改進(jìn)自己的實(shí)驗(yàn)方案。最后，學(xué)生動(dòng)手操作，實(shí)施自己的實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證微課視頻實(shí)驗(yàn)，對(duì)兩種結(jié)果進(jìn)行比較，從實(shí)驗(yàn)操作的便捷性和現(xiàn)象的明顯程度，反思自己的實(shí)驗(yàn)方案并總結(jié)制備氫氧化亞鐵的合適方案。

（三）課中觀摩，提高實(shí)踐操作能力

學(xué)生的實(shí)際操作能力是科學(xué)探究能力的有力抓手。涉及以提高學(xué)生實(shí)踐操作能力為目的的微課往往在實(shí)驗(yàn)課中進(jìn)行。在課中主要是給學(xué)生進(jìn)行操作規(guī)范的演示，提示操作細(xì)節(jié)，避免學(xué)生由于操作錯(cuò)誤導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)探究失敗，無法得到成功體驗(yàn)；或者將微課與學(xué)生的典型操作進(jìn)行對(duì)比，找出異同，糾正學(xué)生操作中的不良習(xí)慣與下意識(shí)動(dòng)作。

例如，在“蠟燭及其燃燒”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講解當(dāng)中，首先，教師通過微課的模式，讓學(xué)生觀看蠟燭燃燒的正確實(shí)驗(yàn)步驟，在專業(yè)人士的操作下，讓學(xué)生更好地記錄實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不斷彌補(bǔ)自己操作上的不足。學(xué)生通過觀看實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作產(chǎn)生更直觀地了解，減少對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的恐懼心理。其次，學(xué)生以合作小組的模式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同學(xué)A 點(diǎn)燃蠟燭，同學(xué)B觀察蠟燭的顏色、形態(tài)和硬度，將蠟燭的變化情況記錄下來，同學(xué)C 再把蠟燭投入水中，同學(xué)B 觀察蠟燭的顏色和形態(tài)變化并記錄。這個(gè)過程可以鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力、配合能力和觀察、記錄能力。當(dāng)蠟燭吹滅瞬間，小組成員可以利用火柴去點(diǎn)燃燭焰上的白煙，以此來檢測蠟燭是否能夠重新燃燒。然后，教師再向?qū)W生講述相關(guān)的實(shí)驗(yàn)原理，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的操作和結(jié)果與微課的標(biāo)準(zhǔn)操作進(jìn)行對(duì)比和反思，并對(duì)學(xué)生的疑惑進(jìn)行解答，不斷地提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。

觀看微課是靜態(tài)的體驗(yàn)，而探究活動(dòng)動(dòng)態(tài)的實(shí)踐。部分學(xué)校目前沒有配備完善化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生沒有辦法得到充足的實(shí)踐練習(xí)。教師可以圖文并茂，向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)的原理和過程，提高學(xué)生的理解能力，再通過微課的形式，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)有更直觀的感受，間接增強(qiáng)學(xué)生的操作技能。實(shí)現(xiàn)在有限的條件下將靜態(tài)的體驗(yàn)和動(dòng)態(tài)的實(shí)踐感受結(jié)合起來。［3］

（四）培養(yǎng)科學(xué)反思能力

反思是主體對(duì)客體認(rèn)識(shí)的操作內(nèi)化的過程，是對(duì)自身的思維過程、思維結(jié)果再認(rèn)識(shí)與檢驗(yàn)的過程。反思能力是主體對(duì)問題或事物、主體思想或行為、所處的情境、與客體之間的關(guān)系進(jìn)行批判式、深刻地思考的能力，是科學(xué)探究能力重要組成部分。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有無反思、如何反思以及反思后怎么做等，都是學(xué)習(xí)過程中不能忽視的問題。新課標(biāo)下化學(xué)探究教學(xué)中注重學(xué)生反思能力的培養(yǎng)，不僅能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，提高綜合素質(zhì)，更是以人為本，以學(xué)生發(fā)展為本的教育理念的具體實(shí)踐。［4］

在“二氧化硫的制備”教學(xué)中，可以將“氨氣的制備”和“二氧化碳的制備”微課作為學(xué)生課后反思的對(duì)比素材，另外提供二氧化硫、氨氣、二氧化碳三種氣體通常狀況下在水中的溶解度數(shù)據(jù)，目的是通過已有的經(jīng)驗(yàn)和微課引導(dǎo)學(xué)生在反思過程中對(duì)比二氧化硫制備與二氧化碳制備、氨氣制備的不同點(diǎn)和相似點(diǎn)。重點(diǎn)思考制備二氧化硫時(shí)為什么使用較濃硫酸并加熱，這一操作與氨氣的制備有共通之處。學(xué)生通過觀看微課后反思自身課堂實(shí)驗(yàn)中未能完全成功的原因是二氧化硫和氨氣一樣是極易溶于水的氣體。要獲得能觀察到明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的二氧化硫量，實(shí)驗(yàn)就應(yīng)該在水較少的環(huán)境和加熱同時(shí)存在的條件下進(jìn)行，有利于二氧化硫氣體的逸出。當(dāng)學(xué)生通過微課引導(dǎo)反思明白這一點(diǎn)后，就可以很容易對(duì)今后類似實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，避免失誤。

三、總結(jié)

中學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)正處于學(xué)科知識(shí)的起始構(gòu)建階段，學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)和方法、學(xué)科基本思維和素養(yǎng)在這一階段開始逐漸形成。教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者，在這一階段以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為主。微課教學(xué)模式，避免單一枯燥的“講授式”教學(xué)，把抽象的知識(shí)形象具體化，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)操作細(xì)節(jié)和規(guī)范化的理解，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。開展有效的微課教學(xué)，能夠不斷豐富現(xiàn)有的教學(xué)式，打破時(shí)間與空間的限制，既可以在課堂教學(xué)中進(jìn)行，也可以在課前、課后或在家中進(jìn)行補(bǔ)充。總之，微課教學(xué)不拘泥于形式，不受限于時(shí)空，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化學(xué)生作為學(xué)習(xí)主導(dǎo)者的地位，提高教學(xué)的有效性。