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哈佛大學(xué)流行一句名言:“教育的真正目的就是讓人不斷提出問題和思索問題?!奔丛趯W(xué)習(xí)中思索、研究;在思索、研究中學(xué)習(xí)。高中化學(xué)課程標準將科學(xué)探究擺上重要的地位。高中化學(xué)探究教學(xué)通常表現(xiàn)為實驗探究與問題探究兩種基本模式,它一般包括猜想假設(shè)、制定計劃、收集證據(jù)、解釋結(jié)論、評價交流幾個基本環(huán)節(jié),實施高中化學(xué)探究教學(xué)的核心在于建立假設(shè)與實驗驗證。
一、高中化學(xué)探究教學(xué)的理論基礎(chǔ)
認識的過程一般都遵循著“實踐-認識-再實踐-再認識……”的總規(guī)律,但科學(xué)探究作為一種特殊性的認識,其認識過程模式一般為:
科學(xué)認識論強調(diào),真正的學(xué)習(xí)已不僅僅是指知識本身,而且還包括獲得知識的過程和方法。知識的再生過程應(yīng)當以適當?shù)男问街匮葜R的生成過程;學(xué)生所認識的知識,雖然相對于人類而言是已知的,但對學(xué)生而言卻是未知的。因此學(xué)生要想認識知識,也必須按照認識的一般過程來進行探索。
二、高中化學(xué)探究教學(xué)的基本模式
探究教學(xué)的教學(xué)模式多種多樣,但是實質(zhì)和特征都基本相同,只是在形式上略有差異。在高中化學(xué)的探究教學(xué)中應(yīng)該根據(jù)教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的認知基礎(chǔ)等因素的不同進行選擇。一般來說主要包括“實驗探究”和“問題探究”兩種基本模式。
(一)實驗探究模式
“實驗探究模式”是指學(xué)生在教師的引發(fā)下,運用已有的知識和技能,充當新知識的探索者和發(fā)現(xiàn)者的角色,根據(jù)自己設(shè)計方案,通過實驗探索進行積極主動的分析和思考,去探求未知和解決問題的一種教學(xué)模式。其一般流程為:
其主要步驟包含:①在教師指導(dǎo)下進行有針對性的實驗,并對結(jié)果進行分析;②提出問題或問題的關(guān)鍵所在,從而明確問題;③根據(jù)自身已有的認知經(jīng)驗提出解答問題的猜測和假設(shè);④搜集資料或收集必要的材料設(shè)計實驗,驗證假設(shè);⑤作出判斷,形成結(jié)論,并進行合理的評價并與他人交流。
案例1:褪色原因的探究
實驗情景:在NaOH溶液加幾滴酚酞溶液,溶液變紅,再加幾滴新制氯水,變無色。
提出問題:為什么試管中的酚酞最終變?yōu)闊o色?
提出假設(shè):①NaOH與氯水中HCl、HCIO發(fā)生中和反應(yīng),使C(OH-)減小,酚酞褪色。
②氯水中HCIO氧化酚酞使其結(jié)構(gòu)破壞而褪色。
實驗探究:①在含酚酞的NaOH溶液申,滴入HCl溶液至溶液褪色,返滴NaOH溶液,又呈紅色。
②在含酚酞的NaOH溶液中,滴入氯水至溶液褪色,再滴NaOH溶液,溶液不變紅色。
交流評價:學(xué)生在討論、交流基礎(chǔ)上獲得共識。
得出結(jié)論:新制氯水使NaOH的酚酞溶液褪色,是由于HCIO的氧化漂白作用。
(二)問題探究模式
“問題探究模式”是指以學(xué)生為主體,以學(xué)生主動探索問題的實踐活動為策略,使學(xué)生在學(xué)習(xí)中理解并初步嘗試科學(xué)研究的基本過程。此模式教學(xué)貫徹“問題解決”這一中心,其根本目的是為了能達到學(xué)生知識的主動構(gòu)建。其一般流程為:
其主要步驟包含:①教師設(shè)計適當?shù)膯栴}情景,使學(xué)生發(fā)生認知沖突;②運用猜想與假設(shè),與認知結(jié)構(gòu)中的前概念建立聯(lián)系;③在對各種假設(shè)整理歸納的基礎(chǔ)上,鼓勵學(xué)生設(shè)計出合理的探究方案;④通過實驗探究或邏輯推理,驗證假設(shè),尋求認知沖突的解決;⑤引導(dǎo)學(xué)生以科學(xué)概念代替錯誤概念,達到認知重組。
案例2:苯的結(jié)構(gòu)的探究
提出問題:苯分子具有怎樣的結(jié)構(gòu)?
討論交流:學(xué)生討論交流,對給予的大量信息做初步的分類與思維加工。
形成假設(shè):假設(shè)一:若苯分子為鏈狀結(jié)構(gòu)。(試根據(jù)苯的分子式寫出二種可能
的結(jié)構(gòu))
假設(shè)二:若苯分子為環(huán)狀的結(jié)構(gòu)。(試畫出可能的結(jié)構(gòu))
設(shè)計方案:①能否使溴水褪色?
②能否使酸性高錳鉀溶液褪色?
實驗驗證:通過實驗這些結(jié)構(gòu)又一一被推翻了。
史實情景:介紹化學(xué)史實。
討論交流:學(xué)生討論并預(yù)測結(jié)論。
結(jié)論階段:確切地表示苯分子的結(jié)構(gòu)。
三、高中化學(xué)探究教學(xué)的基本程序
1.創(chuàng)設(shè)問題、引發(fā)探究。學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就是一個不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題和再去認識更高層次問題的過程。問題對于學(xué)習(xí)過程來說,有著至關(guān)重要的引導(dǎo)作用。以問題為中心,圍繞科學(xué)的并能激發(fā)學(xué)生思維的問題展開教學(xué),也是探究教學(xué)的重要特征。創(chuàng)設(shè)探究情境就是創(chuàng)設(shè)一種提出問題、探索問題的教學(xué)情境。
2.活動探究、探索問題。明確問題之后,教師要組織學(xué)生圍繞問題進行活動探究,該過程是整個探究教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它一般包括猜想假設(shè)、制定計劃、收集證據(jù)、解釋結(jié)論、評價交流幾個基本要素。探究活動中可以突出其中的一個或幾個要素,各個要素的順序也可以因探究的內(nèi)容不同作適當調(diào)整。
3.評價教學(xué)、完善探究。教學(xué)評價是教學(xué)各環(huán)節(jié)中必不可少的一環(huán),一般包括學(xué)生自我評價與教師評價。學(xué)生自我評價就是學(xué)生對探究學(xué)習(xí)過程和結(jié)果的反思與評價、表達與交流的過程。評價的內(nèi)容主要涉及學(xué)生的探究活動準備情況、對探究內(nèi)容的興趣度、探究過程中的參與度、探究活動中合作交流情況、對探究活動結(jié)果的正確性及滿意度等。教師評價是教師對學(xué)生探究學(xué)習(xí)進行評價,可以采用書面測試、活動表現(xiàn)評價等方式。
四、高中化學(xué)探究教學(xué)中的兩個關(guān)鍵:假設(shè)與驗證
探究教學(xué)的過程一般包括“提出問題-查詢資料-建立假設(shè)-實驗驗證-形成結(jié)論-評價交流”等幾個基本環(huán)節(jié)?;瘜W(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,其探究活動的核心應(yīng)該是“建立假設(shè)”與“實驗驗證”兩個環(huán)節(jié)。
(一)建立假設(shè)
“假設(shè)”是指學(xué)生根據(jù)已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗,對需要探究的問題猜想出來的一種或多種可能的答案或結(jié)論,它是科學(xué)探究的重要特征之一。教師要對學(xué)生提出的假設(shè)不要做太多的評價,但是要引導(dǎo)他們對種種假設(shè)進行整理歸納,教師對學(xué)生因知識上的欠缺而產(chǎn)生離題的假設(shè)要給予必要的啟發(fā),為學(xué)生提出恰當?shù)募僭O(shè)鋪路搭橋。一般可以運用歸納法、演繹法、分類法、類比法等方法引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè),現(xiàn)以歸納法為例予以說明。
案例3:鹽類水解的探究
實驗情景:醋酸鈉、氯化銨、氯化鈉三種鹽的水溶液分別滴加酚酞和石蕊試劑。
明確問題:醋酸鈉、氯化銨、氯化鈉三種鹽的水溶液酸堿性為什么不同?
分析討論:醋酸根與水電離的氫離子結(jié)合生成弱電解質(zhì)醋酸,所以溶液顯堿性。
歸納假設(shè):某鹽離子能與水電離出的氫離子結(jié)合生成弱電解質(zhì),則溶液顯弱堿性;某鹽離子能與水電離出的氫氧根離子結(jié)合生成弱電解質(zhì),則溶液顯弱酸性。
實驗驗證:通過實驗驗證假說的正確性,明確適用范圍并形成理論體系。
交流運用:應(yīng)用于解決實際問題。
(二)實驗驗證
任何假設(shè)與猜想都必須通過實驗進行驗證,在這個過程中要把假設(shè)變成可行的、具體的實驗方案。學(xué)生要選擇實驗的用品和設(shè)計實驗的步驟,對學(xué)生而言這一步難度較大,教師不僅要給予學(xué)生知識上的鋪墊,還要給學(xué)生探究方法上的指導(dǎo)。學(xué)生自行設(shè)計實驗方案后,首先要討論其安全性;可行性、簡約性。對有些不能解決的問題教師要及時給予點撥,激活學(xué)生思路的中斷點,引導(dǎo)學(xué)生克服思維定勢,尋找解決問題的方法。在點撥學(xué)生時,不宜多講更不能代勞,只要把關(guān)鍵的問題點到即可。
案例4:苯酚與鈉的實驗探究
設(shè)計方案1:直接加熱苯酚,使其熔化,然后再加入鈉進行反應(yīng)。
學(xué)生評價:苯酚有毒、易氧化,苯酚在加熱時顏色會發(fā)生變化,而影響實驗效果。
設(shè)計方案2:用乙醇把苯酚溶解,形成苯酚溶液,然后再加入鈉進行反應(yīng)。
學(xué)生評價:苯酚和乙醇都與鈉反應(yīng)都產(chǎn)生氣體,氣泡不能證明是苯酚與鈉反應(yīng)。
教師評價:關(guān)鍵要選擇一個合適的溶劑,既能溶解苯酚,又不與鈉反應(yīng)。讓學(xué)生
合作討論,交流,經(jīng)過實驗比較。
得出結(jié)論:苯比乙醇合適。
著名的教育學(xué)家弟斯多惠曾說:“教學(xué)的藝術(shù)不在傳授本領(lǐng),而在于激勵、呼喚?!痹诟咧谢瘜W(xué)探究教學(xué)過程中,教師的職責不在于傳授給學(xué)生多少化學(xué)知識,教師要回歸一個激勵思考的引導(dǎo)者、交換意見的參與者、組織活動的協(xié)調(diào)者的角色。