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    化學實驗是探究性學習的重要途徑,養學生的科學素質

    化學實驗是探究性學習的重要途徑,養學生的科學素質
    在中學化學教學中,充分利用化學學科「以實驗為基礎」的基本特徵,挖掘和開發化學實驗在探究性學習中的功能,對於改變學生的學習方法,形成終身學習的能力具有重要的意義。本文擬對化學實驗作為探究性學習途徑的有關問題作初步探討。

      一、化學實驗是探究性學習的一種重要途徑

      探究性學習是學生自主地獲取知識和技能、體驗和瞭解科學探究的過程和方法、形成和提高創新意識、樹立科學的價值觀和活動過程。化學實驗是學生化學學習中的能動的實踐活動形式。化學實驗為學生創設了親身參與實踐的情境,具有獲知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。化學實驗的功能和探究性學習的特徵決定了化學實驗必然是探究性學習的重要途徑。

      1.化學的學科特徵決定了化學實驗可以作為探究性學習的途徑

      「以實驗為基礎」是化學學科的基本特徵。即使在由經驗化學向理論化學發展的今天,化學實驗仍然是化學學科發展的最現實、最生動、最有效的物質載體。

      學科的基本特徵決定了學科的學習特點,在實驗中學習化學無疑是最有效而又最重要的化學學習方法之一。在化學實驗中,學生通過實驗研究和認識物質,掌握化學基本原理和基本技能,初步學會化學研究的實驗方法。化學科學以實驗為基礎的學科特徵,更有利於學生進行化學探究性學習。

      2.化學實驗本身就是科學探究的過程

      化學實驗是人們認識和研究物質的一種科學方法,是人們根據研究的對象和研究的目的,創造性地運用科學知識和實驗手段,有計劃地實施探究性實踐活動的過程。因此,化學實驗過程本身就是一個創造性地探究的過程。化學發展的歷史也充分證明:化學科學的任何一項重大的突破,無一例外地是經過化學實驗而取得的。正如波義耳所說,沒有實驗,任何新的東西都不能深知。中學生化學學習中的化學實驗,雖然絕大多數是對物質及其變化的再認識,但從本質上看,這一過程與科學家進行的科學研究中的化學實驗是一致的。當化學實驗被用作探究性學習的途徑時,化學實驗的創造性和探究性便充分顯示出來。學生在實驗過程中積極地動腦動手,體驗科學家科學探究的過程和方法,獲得科學探究的樂趣和成功的喜說。所以,在學生的化學學習過程中,完全可以利用實驗這個手段進行探究性學習。

      3.化學實驗為探究性學習中驗證假 供了科學方法

      和科學家進行的科學探究一樣,探究性學習也具有問題特徵、收集信息特徵、假設特徵、驗證特徵和評價反饋特徵。學生在探究性學習中,針對發現的問題,在回憶總結已有的知識和經驗、收集和整理信息的基礎上,作出大膽假設或猜想,並通過化學實驗對提出的假設或猜想進行證實或證偽。所以,化學實驗不僅是學生探究性學習時驗證假設或猜想的主要方法,也為學生將來從事科學研究提供了一種方法。

      二、化學實驗作為探究性學習途徑的教學策略

      在化學教學中提倡和鼓勵學生通過化學實驗進行探究性學習,要充分挖掘化學實驗在探究性學習中的功能,發揮化學實驗在探究性學習中創設問題情境、驗證假設或猜想等環節中的作用,研究開發探究性實驗,引導學生通過實驗去發現和探究解決問題的方法,在化學實驗中培養學生的科學素質,實現學生的學習方式由被動接受式學習向主動探究性學習的根本轉變。

      1.以化學實驗創設問題情境

      探究性學習是學生在發現「問題」的情境下產生的一系列學習活動。問題激發起學生探究的慾望,問題引發了學生的探究活動。在化學學習中,除學生自主地發現問題外,教師更要通過各種途徑創設問題情境,引導學生發現和提出問題。而化學實驗是最形象、生動、直觀的創設問題情境的方法之一。

      以化學實驗創設問題的情境,要特別注重化學實驗中學生觀察和思維能力的培養。化學實驗現象紛繁複雜,有目的、有條理的敏銳觀察和深刻的思考才能從複雜的化學實驗現象中發現問題。如在進行高中化學有關「原電池」的學習時,組織學生完成「將一根鐵絲和一根銅絲放入稀硫酸中,觀察實驗現象並與同學交流」的實驗,由於鐵絲和銅絲放置的位置問題,可能有些學生觀察到鐵絲上產生氣泡,銅絲上沒有氣泡產生;有些同學觀察鐵絲和銅絲上都有氣泡產生。而從觀察到鐵絲和銅絲上都有氣泡產生,到產生「為什麼銅絲上也有氣泡產生的問題」就需要敏銳的觀察和深刻的思維能力。

      以化學實驗創設問題情境,要注意將與人類生產、生活密切聯繫和學生熟悉、感興趣的內容開發成化學實驗。因為學生在其感到熟悉和認為有用的情境中特別能發現問題和產生解決問題的迫切慾望。例如在進行初中化學的關於「燃燒條件」的學習時,從實驗室酒精燈的熄滅。燃燒木柴要把木柴架空、液化氣灶及煤爐都留有通風口等學生非常熟悉的實驗情景出發,引導學生思考,發現問題。

      以化學實驗創設問題情境,要使化學實驗呈現的問題處於學生的最近發展區。影響化學實驗現象的因素很多,產生的化學實驗現象也錯綜複雜。教學中要通過精心設計實驗方案、嚴格控制實驗條件等多種途徑,以最佳的實驗方式呈現化學問題,使學生通過努力能夠順利地解決化學實驗呈現的問題。如可用濃鹽酸、濃氨水、酒精等的揮發實驗來呈現構成物質的微粒是不停地運動的問題,用氯氣使潮濕的有色布條褪色的實驗呈現次氯酸的漂白作用的問題等,都能使學生順利地發現和解決問題。

      2.以化學實驗驗證假說或猜想

      在探究性學習中,學生針對提出的問題,經過多渠道的收集信息和深入的思考,將會提出有關問題解決的方案和問題答案的假設或猜想。通過化學實驗對提出的猜想或假設進行驗證,是學生進行化學探究性學習常用的方法。

      以化學實驗驗證假說或猜想,要面向全體學生,讓每個學生都有體驗和經歷用化學實驗驗證假說和猜想的機會。教師要指導學生,特別是要幫助和指導那些有困難的學生完成設計方案並進行實驗。如在初中化學中物質構成微粒知識學習時,對「構成物質的微粒之間是有空隙的」的假設的驗證,學生在設計方案時可能產生一定的困難,這時老師就可以引導學生設計「一定體積的水和酒精混合」的實驗方案和「氣態、液態和固態物質的壓縮」實驗進行驗證。

      以化學實驗驗證假說或猜想,要注重引導學生設計一些與假設或猜想「相違背」的實驗方案和採用反證的實驗方案,以培養學生的分析綜合、抽象演繹的思維方法和批判性思維能力。如學生在進行質量守恆定律的學習時,可能會提出化學反應前後物質的總質量會增大、不變和減少三種不同的假設,並根據假設設計實驗方案進行實驗驗證。在驗證的過程中,教師就可以引導學生設計一些如「鎂條在空氣中燃燒質量增加」,「木炭在空氣中燃燒質量減少」等「反常」的實驗方案,讓學生在探究中產生新的問題,以提高探究性學習的質量和效果。

      以化學實驗驗證假說或猜想,實驗中要嚴格控制實驗條件。探究性學習中驗證假說或猜想的實驗方案,在不同的條件下,可能會產生不同的實驗現象,要使實驗能夠用來驗證假說或猜想,實驗條件必須與題設條件相吻合。通過實驗驗證過程中對實驗條件的控制和選擇,使學生在探究過程中瞭解到實驗條件控制是實驗的靈魂,從而有效地掌握科學研究的方法。

      3.充分發揮化學實驗的探究功能

      在化學教學領域中,長期以來人們過分誇大了實驗所起的驗證原理、通過形象直觀的方式獲取知識和培養實驗技能的作用。以化學實驗作為探究性學習的途徑,就必須變「驗證性實驗」為「探究性實驗」,恢復化學實驗探究性的本來面貌。

      充分發揮化學實驗的探究功能,要不斷研究開發適合於探究性學習的化學實驗,要注意從生產、生活實際中挖掘素材設計實驗方案,因為來源於生產生活實際的實驗探究性強,能極大程度的調動學生探究的主動性,使學生產生強烈的探究慾望。如鋼鐵的鏽蝕和防護、燃燒和滅火、金屬的活動順序、氣體和固體物質在水中的溶解等都可以設計成很好的探究性實驗。

      三、通過化學實驗進行探究性學習應注意的問題

      1.引導學生通過多種途徑進行探究性學習

      化學實驗是探究性學習的重要途徑,但並非是惟一的途徑。有些內容用探究性學習並不一定需要通過化學實驗來進行,特別是對學生具有較多知識背景的內容和物質微觀結構的學習更是如此。如學生對原子結構模型提出質疑,我們無法通過實驗進行探究,但可以通過化學史料,沿著科學家的研究足跡,去想像、去思考。有些內容的探究性學習可以通過包括化學實驗在內的多種途徑來進行。因此,在化學教學中,要根據學生的實際情況、具體學習內容和學校的教學條件等,引導學生科學、合理地選擇探究性學習的途徑。

      2.營造良好的探究性學習的氛圍

      學生對事物有天然的好奇心和探究的願望,學習的進行很大程度上取決於這種自然傾向的激發。教師必須注意給學生營造寬鬆、民主、自由的氣氛。英國哲學家約翰·密爾曾說過:天才只能在自由的空氣裡自由自在地呼吸。在通過化學實驗進行探究性學習過程中,鼓勵學生大膽地提出實驗方案,即使是在對學生提出的不全面、不完善甚至錯誤的實驗方案,也要以表揚鼓勵為主,充分肯定學生在提出實驗方案過程中的主動參與精神和創新意識。另外,教師應保護學生的好奇心、探究欲和探究性行為,允許他們在保證安全的前提下按照自己的方案進行探究活動,讓學生在探究過程中經受挫折的磨練,並體驗探究的樂趣和成功的喜悅。

      3.注意在化學實驗中培養學生的科學素質

      化學實驗是一種重要的科學活動,可以把觀察、實驗控制、收集事實、分析和統計結果等科學方法融於一體。在實驗中應引導學生逐步掌握科學研究方法。通過化學實驗還可以培養學生實事求是、嚴謹求實的科學精神,一絲不苟的科學態度和團結協作的科學作風,這些是探究性學習的必要條件,也是學生在未來社會全面發展所必需的基本素質。

      化學實驗以它特有的魅力在探究性學習中佔有一席之地,為學生形成探究性學習的方式,培養學生解決問題的能力提供了條件。所以,應該提倡利用化學實驗進行探究性學習,使學生掌握科學的學習方法,形成終身學習的意識和能力。


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