化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中科學(xué)探究能力的培養(yǎng)

郝蘊(yùn)英

化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的課程目標(biāo)以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨?？茖W(xué)探究活動(dòng)能使學(xué)生主動(dòng)地獲取化學(xué)科學(xué)知識(shí),體驗(yàn)科學(xué)過程與運(yùn)用一定的科學(xué)方法,能更好地理解科學(xué)的本質(zhì),有助于形成一定的科學(xué)探究能力以及科學(xué)態(tài)度、情感與價(jià)值觀,發(fā)展創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力?？梢妼W(xué)習(xí)化學(xué)的一個(gè)重要途徑是科學(xué)探究,實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要手段和載體?？茖W(xué)探究包括提出問題、猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、搜集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流等多種要素。如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有效培養(yǎng)學(xué)生的探究能力是每一位化學(xué)教師義不容辭的責(zé)任。

1 創(chuàng)設(shè)情境,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力

1.1 鼓勵(lì)學(xué)生從日常生活中發(fā)現(xiàn)和提出問題例如“燒不壞的手帕”,根據(jù)學(xué)生的經(jīng)驗(yàn),衣物之類的物品遇火易燃燒,明明看到手帕在熊熊燃燒,怎么火焰熄滅后,手帕卻完好無損呢?“紫色蘿卜汁染成的小花滴加食醋變紅”,紫色小花為什么會(huì)變紅呢?這些問題學(xué)生輕輕松松就可以提出來,而且有利地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的濃厚興趣和強(qiáng)烈的求知欲。

1.2 營造和諧氣氛,鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑在創(chuàng)設(shè)問題情境的基礎(chǔ)上,鼓勵(lì)學(xué)生大膽想象、質(zhì)疑、勇于求異,主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和提出問題。對(duì)敢于質(zhì)疑的學(xué)生給予及時(shí)肯定和表揚(yáng),努力建立一種平等、信任、理解的新型師生關(guān)系,營造一種民主、和諧、寬松、自由的課堂教學(xué)氣氛,讓學(xué)生消除思想障礙,敢于質(zhì)疑。讓問題成為學(xué)生感知和思維的對(duì)象,使學(xué)生在問題中求知,在問題中發(fā)展,不斷提高發(fā)現(xiàn)和提出問題的能力。

1.3 化學(xué)新課程中所倡導(dǎo)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題,應(yīng)“有探究?jī)r(jià)值”所謂探究?jī)r(jià)值,是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題一定要滿足化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體——學(xué)生——發(fā)展科學(xué)探究能力的需要,對(duì)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要的意義和作用。所以,教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究問題時(shí)主要考慮學(xué)生主體的需要,還要考慮學(xué)校是否具有實(shí)驗(yàn)探究的條件。

2 適度引導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生的猜想與假設(shè)能力

猜想與假設(shè)是實(shí)驗(yàn)探究能力的構(gòu)成要素,是制訂計(jì)劃的重要依據(jù),也是學(xué)生創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)。所謂假設(shè),是指根據(jù)一定的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和證據(jù),運(yùn)用已有的科學(xué)理論,充分發(fā)揮思維的想象力和創(chuàng)造力,對(duì)所要解決的問題提出的一種初步設(shè)想。當(dāng)所要探究的問題確定以后,學(xué)生自然要思考如何解決問題。這時(shí),學(xué)生就要從大腦中回憶或提取與所要解決的問題有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),對(duì)解決問題的思路或切入點(diǎn)等進(jìn)行綜合思考,并提出一些初步的設(shè)想,這些初步的設(shè)想就是假設(shè)。

案例1 二氧化碳能否與水反應(yīng)

在學(xué)習(xí)二氧化碳能否與水反應(yīng)的性質(zhì)時(shí),由于學(xué)生在日常生活中沒有這方面的知識(shí)積累,所以讓學(xué)生在知識(shí)儲(chǔ)備不足的情況下獨(dú)立提出猜想與假設(shè)是有一定困難的,這時(shí)就需要教師適度的引導(dǎo)。

筆者在溶有二氧化碳的水中滴加紫色石蕊溶液,讓學(xué)生觀察紫色石蕊溶液顏色變化情況。結(jié)果紫色石蕊溶液變紅,于是反問學(xué)生紫色石蕊溶液為什么變紅,到底是液體中的哪些物質(zhì)使紫色石蕊變紅。引導(dǎo)學(xué)生分析:溶有二氧化碳的水中滴加紫色石蕊溶液后,假設(shè)物質(zhì)之間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng),液體中一共有幾種物質(zhì)?它們分別是什么物質(zhì)?學(xué)生非常容易地得出液體中含有3種物質(zhì),分別是水、二氧化碳、紫色石蕊。這時(shí)候再提問到底是液體中的哪種物質(zhì)使紫色石蕊變紅,學(xué)生就可以輕松說出自己的猜想:1)可能是水使紫色石蕊變紅;2)可能是二氧化碳使紫色石蕊變紅;3)也可能是二氧化碳與水反應(yīng)生成的新物質(zhì)使紫色石蕊變紅。

在教學(xué)的過程中,可通過具體的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng),使學(xué)生認(rèn)識(shí)猜想與假設(shè)的重要性,體會(huì)到猜想與假設(shè)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的重要且具體的學(xué)習(xí)方式;通過創(chuàng)設(shè)生動(dòng)活潑的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境,在實(shí)驗(yàn)探究的氛圍中,自然而然地引發(fā)學(xué)生的想象力,引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)、大膽地對(duì)所探究的問題進(jìn)行猜想與假設(shè);注意發(fā)揮實(shí)驗(yàn)探究小組的作用,使每一名學(xué)生在小組內(nèi)都有提出猜想與假設(shè)的機(jī)會(huì),都能對(duì)別人的猜想與假設(shè)發(fā)表個(gè)人的看法,這樣的交流與論證有利于學(xué)生取長補(bǔ)短、開闊思路。

3 合理啟發(fā),培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力

制訂計(jì)劃是科學(xué)探究能力的構(gòu)成要素之一,在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中體現(xiàn)這一要素,就是有目的、有計(jì)劃地發(fā)展學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,根據(jù)一定的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?運(yùn)用有關(guān)的化學(xué)知識(shí)與技能、科學(xué)過程與方法,對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器、裝置、步驟和操作方法所進(jìn)行的一種規(guī)劃?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力、提高他們的科學(xué)素養(yǎng)具有重要意義。在設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)時(shí),要注意幾條原則:1)科學(xué)性的原則,所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該符合科學(xué)道理,不能憑空捏造;2)對(duì)照性的原則,要設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)照性的實(shí)驗(yàn),要想這個(gè)實(shí)驗(yàn)更能夠說明問題,一定要有正反2個(gè)方面的實(shí)驗(yàn);3)等量性的原則,所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中的平行反應(yīng)、試劑的取用應(yīng)該是等量的;4)單因子的變量原則,對(duì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)的影響,會(huì)有很多的因素,實(shí)驗(yàn)正是要人為控制條件,使眾多變量中只能有一個(gè)因素是變量,其余幾個(gè)是一樣的。

案例2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳能與水反應(yīng)

取4朵被石蕊溶液染成紫色的小花。第一朵小花噴稀醋酸;第二朵小花噴水;第三朵小花直接放入盛滿二氧化碳的集氣瓶中;第四朵小花噴上水后,再放入盛滿二氧化碳的集氣瓶中。觀察4朵花的顏色變化。

案例3 鐵銹蝕

通過有關(guān)鋼鐵銹蝕造成經(jīng)濟(jì)損失資料的收集,由學(xué)生自主提出問題:1)如何防止鋼鐵生銹?2)鋼鐵為何會(huì)生銹?學(xué)生依據(jù)日常鋼鐵生銹的經(jīng)驗(yàn)及已有的化學(xué)知識(shí),提出以下可能假設(shè):1)鋼鐵銹蝕是鐵與空氣中氧氣作用的結(jié)果;2)鋼鐵銹蝕是鐵與空氣中水分作用的結(jié)果;3)鋼鐵銹蝕是鐵與空氣中氧氣與水分共同作用的結(jié)果。分組,由學(xué)生討論后,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)。

某組學(xué)生設(shè)計(jì)的方案:1)在第一支試管中放一枚鐵釘,注入蒸餾水,不要浸沒鐵釘,使鐵釘與空氣和水同時(shí)接觸;2)在第二支試管中放入一枚鐵釘,注入剛煮沸的蒸餾水至浸沒鐵釘,然后在水面上注入一層植物油,使鐵釘只與水接觸;3)第一支試管用酒精燈烘干,放入一枚干燥、潔凈的鐵釘,用橡皮塞塞緊試管口,使鐵釘只與干燥的空氣接觸。

一段時(shí)間后,學(xué)生觀察分析,得出結(jié)論:鋼鐵在潮濕的空氣中容易生銹。收集資料并交流討論,提出鋼鐵防銹的合理建議。

總之,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式,也是義務(wù)教育階段化學(xué)課程的重要內(nèi)容,對(duì)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用。積極開展科學(xué)探究活動(dòng),對(duì)于改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式和教師的教學(xué)模式具有重要意義。通過科學(xué)探究,可以使學(xué)生在獲得化學(xué)知識(shí)和技能的同時(shí),受到科學(xué)方法的訓(xùn)練,體驗(yàn)探究的樂趣,形成和發(fā)展探究能力。

(作者單位:河北省唐山市第十二中學(xué))