2023年新课程标准下开展探究性化学实验教学的实践与探索天津魏欣.doc

新课程标准下，开展探究性化学实验教学的实践与探索 魏 欣 王立新 〔天津市河西区教育中心300202 天津市实验中学 300201〕 摘 要 新课程强调以学生的身心素质开展为目的教育思想。积极开展以实验为根底的探究活动,实施探究性化学实验教学,不仅是实验操作方式上的改变，更重要的是从鼓励参与、强调过程、突出开放的教学情境中，促使学生积极融入，主动探究，联系实际解决问题，从而培养学生的创造潜能。选择以实验为根底的研究课题，克服了注入式教学弊端,通过以探究为主的学生活动，便于培养学生的创新精神和实践能力。 关键词 新课程 探究 化学实验 创新能力 化学是一门以实验为根底的自然学科，实验是中学生获取化学经验知识和检验化学知识的重要手段，是提高科学素质的重要内容和途径，贯穿中学化学教学的全过程。这符合新课程强调的以学生的身心素质开展为目的教育思想。我区围绕“探究性化学实验〞这个中心进行了为期三年的研究，对探究性化学实验教学有了一些体会，并取得了明显的效果。 一‌、课题的提出， 实验是化学学科的重要特征。化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用，它有助于激发学生学习化学的兴趣，通过创设生动活泼的教学情景，帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，培养学生的科学态度和价值观。探究性化学实验中，学生要运用所学化学理论知识，自主设计实验方案、按规程进行操作、观察实验现象、记录实验结果、处理分析实验数据、对实验结果进行理论解释等等。所以，通过以探究为主的学生活动，便于培养学生的创新精神和实践能力。 旧教材的特点是知识系统性强，内容较多，涉及的理论知识较深，但探究性的少，学的知识不够灵活；为此如何培养学生的探究能力已成为新教材实践中的关键问题，能不能尽快寻找到一种能被广阔师生所接受、离现行课堂教学距离较近且广泛推广的学习模式，值得我们去探讨。 以教材为载体，以实验为途径，在探究性学习过程中培养学生的创新精神和实践能力，是此课题目的之所在。 二、探究性化学实验的教学原那么 1．体现实验的根底性 化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用。我们要求教师教学尽可能用实验来展开，把实验作为提出问题、探究问题的重要途径和手段，使学生亲自参与实验；帮助学生理解和掌握化学知识和技能，引导学生根据实验事实或实验史实，运用实验方法论来探究物质的本质及其变化规律；注重创设问题情境，启迪学生的科学思维，训练学生的科学方法，充分发挥学生的实验能动性，培养学生的科学态度和价值观。 2．凸显学生的主体性 学生是探究实验教学的主体，要想有效地实施探究化学实验教学,就必须增强学生的主体意识，充分发挥他们的主观能动性。为此，教师首先要注意激发和培养学生的探究兴趣,这是充分发挥学生的主观能动性的重要前提和根底；其次，要为学生提供更多的时机,如变变验证性实验为探究性实验、改实验习题为当堂分组实验、增加探索性实验等，让学生亲自动手进行探究；再次，教师应充分调动学生主动参与探究学习的积极性，引导学生通过实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论等多种方式，在提出问题、猜测与假设、制定方案、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等活动中，使学生始终处于积极的探索之中，增进对科学探究的理解，开展科学探究能力。 3．强调教学的探究性 科学教学的探究性是“作为探究的科学〞和“作为探究的教学〞两者相结合的必然产物。科学教学过程也应当看作是一种探究过程，也正是在探究的过程中蕴含着教育的本质。 学生探究能力的形成和开展是一个逐步提高、持续进步的过程。在日常教学中以各校的备课组为根本单位，深入研究教材，提炼教学内容中的某些方法要素，并在教学设计中予以渗透，让学生在探究活动中体验科学方法的运用，能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化；能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理；能对实验现象做出合理的解释，运用比拟、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律〞，并通过探究活动“发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并进行实验探究〞。 实验探究活动是化学科学创新的根底。 4．注重“三维教学目标〞在探究过程的统一性 传统的化学教学片面强调知识和技能目标，无视了全面提高学生的科学素养。为此，要领会课程改革的思想，贯彻本标准的具体要求和建议，必须把培养学生学习化学的兴趣、提高科学素养放在首要的位置。在制订教学目标以及实施教学时，要全面考虑“知识与技能〞、 “过程与方法〞、“情感态度与价值观〞三方面的课程目标。 三、探究性化学实验教学策略和教学模式 在化学教学中提倡和鼓励学生通过化学实验进行探究性学习，要充分挖掘化学实验在探究性学习中的功能，鼓励学生对实验现象的观察和分析，对实验装置的设计，对反响条件的控制，对反响机理的研究。发挥化学实验在探究性学习中创设问题情境、验证假设或猜测等环节中的作用，研究开发探究性实验，引导学生通过实验去发现和探究解决问题的方法，在化学实验中培养学生的科学素质，实现学生的学习方式由被动接受式学习向主动探究性学习的根本转变。 探究性实验的程序类似科学研究的程序和方式，其程序、功能和目标如以下列图所示： 程序 三维目标 情景与问题 建立 假设 发现问题 验证 假说 总结 交流 搜集 资料 迁移 创新 创设 情景 明确 目标 实验 探究 获得 结论 发现 新知 开展 能力 过程与方法 反思与感悟 功能 探究性实验教学大致可分为三个阶段：发现问题→解决问题→总结交流。经过“提高实验根本操作能力〞、“掌握实验研究的方法〞、“培养学生创新意识〞、“学到知识〞几个步骤，逐步到达质的飞跃，它归宿点是三维目标的实现。 根据科学研究的一般过程和具体的教学内容的特点,我们认为,探究的化学实验教学模式主要有如下两种模式： 化学实验问题 化学实验事实 科学抽象 科学结论 交流与应用 Ⅰ 化学实验问题 提出化学假设 科学结论 验证化学假设 交流与应用 Ⅱ 模式Ⅰ是探究性化学实验教学的根本模式，“化学实验问题〞是学生进行探究的根源，是学生通过实验要解决的问题；“实验事实〞既可以是学生在实验中看到的实验现象，也可以是从书本上或其他媒体获得的间接事实。然后学生根据以前所掌握的知识，利用这些知识对实验现象进行讨论、探究，从而得出结论，进行应用。教师要根据教学重点设计实验，提出富有启发性的问题，引导学生积极思维，如将课本中的验证性实验转化为探究性实验〔如例如Ⅰ〕。高中必1和必2及选4和选5中很多元素化合物知识、化学概念、定律、原理等都可以通过此模式来获得。模式中的“实验事实〞，既包括学生直接从实验中获得的直接实验事实，又包括从书本上或其他媒体获得的间接事实。 模式Ⅱ通过实验论证推断的合理与否，这样可以提高学生的学习的积极性、主动性和创造性；验证包括实验验证和理论验证，其中实验验证是最直接、最可靠、最有力的方式。这种探究性实验，融合了化学知识、技能和方法，表现出了一定的新颖性、综合性和开放性。可作为优生学课外活动的素材，如“活动与探究〞、 “科学探究〞和“家庭小实验〞等内容。在实验探究过程中，学生遇到的或许是一个简单的问题，但要求通过多种途径去研究，体现思维的开放性和综合性〔如例如Ⅱ〕；也可以将教材中出现的实验问题及为解决教学中的难点而增加的实验设计为探究性实验〔如例如Ⅲ〕。 例如Ⅰ 高中化学选修5有机化学根底中苯酚化学性质的教学片段： 过程 教学活动 发现问题 曾经学过的水、乙醇均含有羟基，均可以与钠反响，那么苯酚是否也可与钠发生置换反响，产生氢气；是否能象酸中的氢发生电离呢？ 实验事实 ①取少量的苯酚于试管中，加热融化后参加一小块钠，发现钠和苯酚也可以反响； ②在苯酚的水溶液中参加石蕊，观察石蕊是否变红； ③取少量的苯酚固体于试管中，参加浓的氢氧化钠溶液，观察苯酚是否溶解。 科学抽象 酚羟基中的氢原子也具有一定的活性，也可以被活泼金属置换、且具有弱酸性。 科学结论 乙醇属于非电解质，其羟基氢原子尽管具有一定的活性，但不能发生电离；酚羟基具有弱酸性，可以微弱地电离，说明苯环活化了羟基。 交流 应用 有机物基团之间有可能相互影响，如曾经学过的甲苯当中，苯环活化了甲基，使其能被酸性高锰酸钾氧化，甲基也活化了苯环，使甲基在苯环上邻对位的氢易被取代，可以生成2,4,6-三硝基甲苯。那么在苯酚中既然苯环活化了羟基，羟基也有可能活化苯环。通过进一步对苯酚溶液和浓溴水的实验研究说明，酚羟基确实也活化了苯环。 此例探究性实验说明：在化学教学过程中,老师要注意教材的内容的前后关系，巧妙在学生已有知识的根底上找到新知识的生长点，充分挖掘实验在教学中的探究功能、实践功能和化学知识的直接生成功能，让学生在学习中体验到创造和成功和喜悦，从而实现对学生三维目标的达成。 2. 运用模式Ⅱ 例如Ⅱ 必读1第三章金属及其化合物第二节学完铝的重要化合物后，讨论制备氢氧化铝的途径片段： 过程 教学活动 提出 问题 如何制备氢氧化铝？ 提出 假设 ①可溶性铝盐溶液与少量弱碱〔NH3·H2O〕反响至与过量弱碱〔NH3·H2O〕反响； ②弱碱〔NH3·H2O〕与少量可溶性铝盐溶液反响至与过量铝盐溶液反响； ③可溶性铝盐溶液与少量强碱〔NaOH溶液〕反响至与过量强碱〔NaOH溶液〕反响； ④强碱〔NaOH溶液〕反响与少量可溶性铝盐溶液反响至与过量铝盐溶液反响。 建构 假说 如果用①能生成氢氧化铝，那么能用向可溶性铝盐溶液中参加弱碱〔NH3·H2O〕制备； 如果用②能生成氢氧化铝，那么能用向弱碱〔NH3·H2O〕中参加可溶性铝盐溶液制备； 如果用③能生成氢氧化铝，那么能用向可溶性铝盐溶液中参加强碱〔NaOH溶液〕制备； 如果用④能生成氢氧化铝，那么能用向强碱〔NaOH溶液〕中参加可溶性铝盐溶液制备。 实验 探究 ①在装有适量AlCl3溶液的试管中逐滴滴加稀NH3·H2O溶液并至过量； ②在装有适量稀NH3·H2O溶液的试管中逐滴滴加AlCl3溶液至过量； ③在装有适量AlCl3溶液试管中，逐滴滴加NaOH溶液至过量； ④在装有适量NaOH的试管中，逐滴滴加AlCl3 溶液到过量。 通过实验观察发现，实验中①②都生成了白色氢氧化铝，③④生产的白色氢氧化铝最终都溶解了。 得出 结论 学生经过分析以后得出结论:制取氢氧化铝最好的方法是用可溶性铝盐和弱碱溶液反响制得。 总结 应用 两性氢氧化物Al(OH)3，在常温下它既能与强酸，又能与强碱反响。但是制取Al(OH)3要用可溶性铝盐和弱碱溶液反响制得，是因Al(OH)3可溶于强碱溶液，它不溶弱碱。 Al3＋＋3NH3·H2O＝Al(OH)3↓＋3NH4＋ Al(OH)3＋OH－＝AlO2－＋2H2O 整个实验过程让学生自由、主动独立地探究，使学生成为探究的主体。 例如Ⅲ 初中上册第六单元的家庭小实验鸡蛋壳的主要成份的教学片段： 过程 教学活动 创设情境 复习：含CO32-的化合物能与酸发生反响产生使澄清的石灰水变浑浊的气体二氧化碳。 发现问题 实验：鸡蛋泡在食醋中，蛋壳能慢慢变软，而且鸡蛋会在装有白醋的玻璃杯中出现上浮与下沉的现象。 提出假设 鸡蛋壳的主要成份为含有CO32-的化合物。 寻找证据 ①含CO32-的化合物能与酸发生反响产生使澄清的石灰水变浑浊的气体二氧化碳。 ②CO2既不燃烧，也不支持燃烧。 实验探究 ①取一只鸡蛋放入白醋中，并用外表涂有澄清石灰的玻璃片盖住，观察现象。 ②取一只鸡蛋放入白醋中，待瓶中出现较多气泡时，将燃着的木条伸到瓶子上方，观察现象。 观察现象 ①