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一、高中化学课堂探究学习设计的理念
不同学科课程标准对探究学习的基本要素的规定略有区别，就化学而言，其基本要素及程序为：引发问题－提出假设－探究科学－总结规律－拓展应用。其基本结构和教学程序如下：
1 引发问题
引发问题，就是为学生创设问题情境。问题情境，就是指个人自己觉察到的一种“有目的但不知如何达到”的心理困境。如何创设情境，首先要善于挖掘教材中的激励因素。只有学习者对学习的材料感兴趣了，学生的学习才会有成效。在教学中，可以经常通过提出一些与学生日常生活密切取系的问题来创设情境，这样会使学生因化学与生产生活的紧密联系产生了强烈的学习热情，从而提高单位时间内的学习效率。
例如，在酸类物质复习时，可以这样创设问题情境：“昨天老师买了一枚金戒指，我怀疑它不是真金而是黄铜的。你们能用自己学过的化学知识来帮助老师鉴定一下吗?”“首饰鉴定”问题已提出，学生立刻活跃起来，都渴望试一试。通过一个又一个的问题情境的设计，把学生引入了思考的空间隧道，学生的思维欲罢不能，这时，学生就会以积极态度参与到探究学习中来。
2 猜想与假设 所谓假设(或假说)就是人们根据已有知识对所研究的事物或现象做出初步的解释。在进行新知识探索时，教师可以提出各种可能的结论假说来刺激学生，保持学生的自主探究兴趣和注意力。使他们的思维自始至终处于高度的活化状态。要鼓励学生开动脑筋，收集相关信息，将已有的化学知识和问题相联系，尝试提出可以检验的猜想和假设，即猜想必须符合逻辑，同时叉能有所创新和突破，而且还必须考虑到是否可以检验，检验的形式可以是实验检验，也可以是资料的查阅检验，或者其他可以收集证据的检验。
3 科学探究
科学探究，即是指在教师的引导下，学生运用科学的学习方法、科学的实验方法和科学的观察方法进行实地探究的过程。在这个过程中，要求学生能针对探究目的和条件，选择合适的方法(实验、调查、访问、资料查询等)；设计可操作的步骤，运用可实现的器材、设备和技术，达成可实现的目标；考虑影响实际结果的主要因素，能确定需要测量的量，并采用适当的方法控制实验条件；有较详细的探究计划。在这个过程中，教师要分析学生设计的探究方案，挑选那些设计合理并具有创新性的方案，引导学生弄清楚实验目的、原理及实验对象和条件，要求学生遵循合理的顺序和步骤进行实验。引导学生仔细观察实验现象．尤其是要注意发现实验中的“异常”现象和实验数据的微小差异，并敢于追寻到底，不人云亦云；同时还要要求学生要认真作好实验现象的记录等等，以提高学生的科学素养。
4 总结规律 总结规律，即是探究学习中的一种重要策略，指教师引导学生从实验课题、实验方案、实验技能、实验操作情况、情感态度、科学方法、思维方式等方面进行总结和概括，对知识规律的系统整理过程。总结规律即是将学生从科学探究中获得的知识进行整合，使之更能为学生所接受、所理解。同时教师还应当根据教学目标和实验内容，提出讨论的纲要。由学生根据纲要，对实验事实进行思考、分析、讨论、归纳等，揭示实验现象产生的原因。
5 拓展应用 拓展应用，即知识规律的巩固和活化，学生的思维生长和发散，能力形成和发展的过程。在问题之后，教师可以根据学生的知识背景，设计一些开放性的问题。让学生继续探究，为学生的创造性活动以及思维发展开放空间、创造条件，使学生的探究活动得到真正的延伸。如通过“首饰鉴别”推广到一般金属的鉴别。
二、高中化学课堂探究学习设计的思路
1 在概念教学中如何实施探究学习
对于学生来说，概念是枯燥，也是难以记忆的。而且对于概念进行死记硬背也不是可取的办法。因而在概念教学中应该开展探究学习，用探究的方式让学生在研究的气氛更好更深入地掌握并理解概念。 对于如何在化学概念教学中开展探究学习，首先对概念进行分析，看这个概念是否可以提取出几个适合学生的探究性小课题；再由学生针对这几个小课题进行分析，推导出可行的研究方案；然后学生根据这几个研究方案进行实验探究，记录实验现象；最后通过分析实验现象，相互之间进行交流讨论，总结归纳出蕴藏在实验中的化学概念。即提出问题——分析研究——进行实验一归纳实验结果__-—交流讨论。如，在萃取的教学时，可以通过四氯化碳萃取水中溶解的溴的原理来设置实验，由学生对实验现象进行分析，最终根据实验现象归纳出萃取的概念。
2 在例题教学中如何实施探究学习
首先应从题目着手，将题目重新进行设计，与学生的日常生活紧密联系起来，或者设置一个类似于教师向学生求助的情境，使教学能够充分调动他们的学习研究积极性；然后在这样的问题情境下，由学生自己对研究内容进行猜想，考虑所有可能的方案；接着在适合、合理的条件下选出可行的方案；最后由学生根据这些方案进行讨论分析或是通过实验验证，并做出结论。在这个过程中，教师不应当去给学生答案，而应当引导学生去发现、去思考、去探究。同时还要以引导的方式将适合、合理的标准教给学生。整体的设计思路：提出问题——学生猜想——学生设计方案——学生针对方案进行讨论或通过实验验证——做出结论。
3 在复习教学中如何实施探究学习
化学复习课有很多的教学模式，比如将一单元的内容以提纲的形式展示给学生，然后根据提纲进行讲解；或通过校对试卷的形式与学生一起回顾单元知识等等。设计数个与单元相关的有研究性的问题，学生思考讨论回答，然后由教师引导学生进行延伸，在研究的气氛中巩固知识，是最有效的学习方式。其基本的设计思路：提出问题——学生回答——归纳延伸——巩固知识。例如，根据钠的性质，回答以下问题：(1)金属钠为什么应保存在煤油中?(2)金属钠暴露在空气中，为什么它的颜色和光泽会发生变化?(3)金属钠与水反应时，生成的气体是什么?用什么样的实验装置能够将钠与水反应生成的气体收集起来并进行实验?(4)金属钠与水反应时为什么滴有酚酞的水溶液的颜色会变红?(5)金属钠与水的反应和金属钠与氯气的反应都是氧化还原反应吗?
4 在实验教学中如何实施探究学习
化学是一门实验性很强的学科，教学中应给学生充足的时间，让学生“做一做”，让学生成为学习的主角，成为知识的主动探索者。以往的“演示实验”一般是由老师按部就班完成，有时效果并不太理想。开展探究学习可以对“演示实验”得到一些改进：一是让学生做或协助教师“演示”；二是对“演示”的药品、仪器等进行“改进”，启发学生参与改进创新；三是设计对比实验进行演示，以培养学生思维能力；四是启迪学生设计与演示实验类似的课外实验，培养学生的 探究能力。
现行教材中的学生实验大多是验证性实验，其实验课也很不理想。而探究实验是由师生共同提出实验课题，学生自己设计实验方案，列出所需仪器和药品，自己动手实验，正确处理实验结果的实验方式，依据“引发问题一提出假说一实验探究一总结规律一迁移创新”的基本思路。
5 在研究性课题中如何实施探究学习
在研究性课题的教学中，绝对不能像例题教学那样进行，而应以学生自主探究学习和合作讨论为主要组织形式，为学生提供充分的自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种探究学习活动，运用所学知识解决问题，以培养学生良好的理性思维习惯和创新意识。其基本思路：提出探究课题——大胆猜想可能方案——查阅文献资料——设计实验方案——观察实验现象——提出假设或推论一总结实验成果——归纳方法规律。
三、高中化学课堂探究学习实施的策略
1 探究学习中的情境创设
情境创设是探究教学过程的发动阶段，它的主旨是创设积极的富于驱动性的教学情境，帮助和促进学生形成并明确有价值有意义的问题，使学生参与到学习任务中来，使学生的注意力集中在物体、问题、情景或事件上。随着现代化教学手段的发展和运用，教师还可以借助于投影、录像、多媒体教学软件来创设问题情境，使之更有利于诱发学生自主探究学习的兴趣和动机，引发学生将对有关问题的已有认识，与过去和将要进行的活动产生联系，同时从自己的内心深处产生要继续探究和学习的冲动，明确进一步要研究的问题和学习目标。成功的参与可以使学生被学习活动所吸引并被驱使进入更自觉主动的学习活动中。
创设问题隋境还应该注意以下几个方面：(1)问题情境设计要多角度、多形式、多方式进行，新颖趣味，能益智活思。(2)问题设置要充分关注学生的已有经验和个人认识，符合学生现有认知结构、心理水平、要落在学生的“最近发展区”，贴近学生。(3)要确定好问题设置的难度，使问题的难度呈梯状表现，使问题不至于太难，也不至于太简单，使学生对问题的解决充满信心，充分发挥学生主观能动性。
2 探究学习中的学生活动
在探究学习活动中，随着问题情境的形成，学生在教师的启发点拨下，对问题相关知识进行信息检索，主动阅读搜集各种资料，提出解决问题的多种假设或可能，设计多个实验研究方案，通过师生之间、同学之间的交流讨论，以及实验验证假设。此时，学生活动多以小组合作的方式，根据他们自己对现象和问题的想法进行探究，明确自己和小组的观点，进行猜想、假设和预测、设计和制订探究方案、进行实验或实施调查、观察记录实验现象、收集处理数据资料、思考证据与假设和结果的关系、进行初步的分析和解释、在小组内交流和讨论。
对于学生实验，既可以是在教师示范和指导后的学生实验，也包括那些教师提出探究主题，由学生完成实验的设计和实验操作的实验。在这一过程中，要求学生发挥主动性和创造性，积极参与实验方案的设计及实验仪器的安装，正确进行实验操作，在科学思想、科学态度的调控下，达到智能与技能的融合统一。从培养学生实验能力的全过程来看，学生独立操作实验一般要经历这样—个过程：先是模仿练习阶段，继而过渡到有指导的操作实验，最终才能达到完全独立的操作阶段。在整个过程中，学生的实验活动虽称之为独立，但并没有完全地真正地独立，整个活动始终都离不开教师的指导、点拨、激励、评价等。
3 探究学习中的教师引导
在整个探究学习活动过程，教师的引导共有启发讲授、教师示范和学生活动指导三个方面。在整个活动中，通过教师的启发讲授，能够使课堂上诸多的知识内容及讨论话题，在学生的思维中巧妙地联结起来，帮助学生正确理解实验的教学目的或目标，启迪和引导学生进行有效观察和有序的操作，适时而随机地纠正学生的错误操作，解答学生在实验中遇到的疑难，引导学生结合实验现象进行总结和概括等等。
在探究学习中，教师的演示和示范操作会对学生以后的操作产生很大的影响，所以教师示范给学生的第一印象非常重要。因此，教师的演示及示范必须做到：①示范时的操作必须规范、准确无误；②操作要领必须同教材中的内容保持一致；3范必须严谨，并条理严密；④示范应主要尽量让所有学生都看清楚：⑤示范操作的动作快慢要适中，语言简明。同时教师要参与到学生活动之中，与学生一起讨论、合作、探究、交流，分享知识并获得情感体验。指导学生对存在问题的探究环节进行修正；指导学生自己得出问题的结论，教师不要过早地或代替学生对问题下结论；通过点评等方式指导学生规范结论，以建立科学的、符合教学要求的知识体系。
4 探究学习中的评价与反思
教学反思与评价可以是随机的，依教学进程而展开；也可以在其他阶段之后进行总结性的反思与评价。其中学生的自我反思是最关键的，学生的自我评价和小组内的相互评价是最重要的，教师给予的有针对性的指导性评价也是必不可少的。教师要引导学生既对自己探究和学习的结果进行评价，更需要对学生的认识建构过程、探究活动的态度、方式和效果、合作的情况、学习的感受以及在前面的教学过程中各个方面的表现进行反思总结。如学生根据其他解释对自己的解释进行评价。交流结果还能够引出新问题，引发进一步地探究。
总之，探究学习的应用打破了“讲解——接受”的传统教学模式，学生由被动接受逐渐向主动探索，通过探究前的“假设”“设计”创设探究情境，通过小组之间的交流、分析、实验，使学生产生积极的情绪和体验。充分发挥了学生的学习潜能，激发了学生的创新性思维，将对学生的发展产生极其深远的影响。
不同学科课程标准对探究学习的基本要素的规定略有区别，就化学而言，其基本要素及程序为：引发问题－提出假设－探究科学－总结规律－拓展应用。其基本结构和教学程序如下：
1 引发问题
引发问题，就是为学生创设问题情境。问题情境，就是指个人自己觉察到的一种“有目的但不知如何达到”的心理困境。如何创设情境，首先要善于挖掘教材中的激励因素。只有学习者对学习的材料感兴趣了，学生的学习才会有成效。在教学中，可以经常通过提出一些与学生日常生活密切取系的问题来创设情境，这样会使学生因化学与生产生活的紧密联系产生了强烈的学习热情，从而提高单位时间内的学习效率。
例如，在酸类物质复习时，可以这样创设问题情境：“昨天老师买了一枚金戒指，我怀疑它不是真金而是黄铜的。你们能用自己学过的化学知识来帮助老师鉴定一下吗?”“首饰鉴定”问题已提出，学生立刻活跃起来，都渴望试一试。通过一个又一个的问题情境的设计，把学生引入了思考的空间隧道，学生的思维欲罢不能，这时，学生就会以积极态度参与到探究学习中来。
2 猜想与假设 所谓假设(或假说)就是人们根据已有知识对所研究的事物或现象做出初步的解释。在进行新知识探索时，教师可以提出各种可能的结论假说来刺激学生，保持学生的自主探究兴趣和注意力。使他们的思维自始至终处于高度的活化状态。要鼓励学生开动脑筋，收集相关信息，将已有的化学知识和问题相联系，尝试提出可以检验的猜想和假设，即猜想必须符合逻辑，同时叉能有所创新和突破，而且还必须考虑到是否可以检验，检验的形式可以是实验检验，也可以是资料的查阅检验，或者其他可以收集证据的检验。
3 科学探究
科学探究，即是指在教师的引导下，学生运用科学的学习方法、科学的实验方法和科学的观察方法进行实地探究的过程。在这个过程中，要求学生能针对探究目的和条件，选择合适的方法(实验、调查、访问、资料查询等)；设计可操作的步骤，运用可实现的器材、设备和技术，达成可实现的目标；考虑影响实际结果的主要因素，能确定需要测量的量，并采用适当的方法控制实验条件；有较详细的探究计划。在这个过程中，教师要分析学生设计的探究方案，挑选那些设计合理并具有创新性的方案，引导学生弄清楚实验目的、原理及实验对象和条件，要求学生遵循合理的顺序和步骤进行实验。引导学生仔细观察实验现象．尤其是要注意发现实验中的“异常”现象和实验数据的微小差异，并敢于追寻到底，不人云亦云；同时还要要求学生要认真作好实验现象的记录等等，以提高学生的科学素养。
4 总结规律 总结规律，即是探究学习中的一种重要策略，指教师引导学生从实验课题、实验方案、实验技能、实验操作情况、情感态度、科学方法、思维方式等方面进行总结和概括，对知识规律的系统整理过程。总结规律即是将学生从科学探究中获得的知识进行整合，使之更能为学生所接受、所理解。同时教师还应当根据教学目标和实验内容，提出讨论的纲要。由学生根据纲要，对实验事实进行思考、分析、讨论、归纳等，揭示实验现象产生的原因。
5 拓展应用 拓展应用，即知识规律的巩固和活化，学生的思维生长和发散，能力形成和发展的过程。在问题之后，教师可以根据学生的知识背景，设计一些开放性的问题。让学生继续探究，为学生的创造性活动以及思维发展开放空间、创造条件，使学生的探究活动得到真正的延伸。如通过“首饰鉴别”推广到一般金属的鉴别。
二、高中化学课堂探究学习设计的思路
1 在概念教学中如何实施探究学习
对于学生来说，概念是枯燥，也是难以记忆的。而且对于概念进行死记硬背也不是可取的办法。因而在概念教学中应该开展探究学习，用探究的方式让学生在研究的气氛更好更深入地掌握并理解概念。 对于如何在化学概念教学中开展探究学习，首先对概念进行分析，看这个概念是否可以提取出几个适合学生的探究性小课题；再由学生针对这几个小课题进行分析，推导出可行的研究方案；然后学生根据这几个研究方案进行实验探究，记录实验现象；最后通过分析实验现象，相互之间进行交流讨论，总结归纳出蕴藏在实验中的化学概念。即提出问题——分析研究——进行实验一归纳实验结果__-—交流讨论。如，在萃取的教学时，可以通过四氯化碳萃取水中溶解的溴的原理来设置实验，由学生对实验现象进行分析，最终根据实验现象归纳出萃取的概念。
2 在例题教学中如何实施探究学习
首先应从题目着手，将题目重新进行设计，与学生的日常生活紧密联系起来，或者设置一个类似于教师向学生求助的情境，使教学能够充分调动他们的学习研究积极性；然后在这样的问题情境下，由学生自己对研究内容进行猜想，考虑所有可能的方案；接着在适合、合理的条件下选出可行的方案；最后由学生根据这些方案进行讨论分析或是通过实验验证，并做出结论。在这个过程中，教师不应当去给学生答案，而应当引导学生去发现、去思考、去探究。同时还要以引导的方式将适合、合理的标准教给学生。整体的设计思路：提出问题——学生猜想——学生设计方案——学生针对方案进行讨论或通过实验验证——做出结论。
3 在复习教学中如何实施探究学习
化学复习课有很多的教学模式，比如将一单元的内容以提纲的形式展示给学生，然后根据提纲进行讲解；或通过校对试卷的形式与学生一起回顾单元知识等等。设计数个与单元相关的有研究性的问题，学生思考讨论回答，然后由教师引导学生进行延伸，在研究的气氛中巩固知识，是最有效的学习方式。其基本的设计思路：提出问题——学生回答——归纳延伸——巩固知识。例如，根据钠的性质，回答以下问题：(1)金属钠为什么应保存在煤油中?(2)金属钠暴露在空气中，为什么它的颜色和光泽会发生变化?(3)金属钠与水反应时，生成的气体是什么?用什么样的实验装置能够将钠与水反应生成的气体收集起来并进行实验?(4)金属钠与水反应时为什么滴有酚酞的水溶液的颜色会变红?(5)金属钠与水的反应和金属钠与氯气的反应都是氧化还原反应吗?
4 在实验教学中如何实施探究学习
化学是一门实验性很强的学科，教学中应给学生充足的时间，让学生“做一做”，让学生成为学习的主角，成为知识的主动探索者。以往的“演示实验”一般是由老师按部就班完成，有时效果并不太理想。开展探究学习可以对“演示实验”得到一些改进：一是让学生做或协助教师“演示”；二是对“演示”的药品、仪器等进行“改进”，启发学生参与改进创新；三是设计对比实验进行演示，以培养学生思维能力；四是启迪学生设计与演示实验类似的课外实验，培养学生的 探究能力。
现行教材中的学生实验大多是验证性实验，其实验课也很不理想。而探究实验是由师生共同提出实验课题，学生自己设计实验方案，列出所需仪器和药品，自己动手实验，正确处理实验结果的实验方式，依据“引发问题一提出假说一实验探究一总结规律一迁移创新”的基本思路。
5 在研究性课题中如何实施探究学习
在研究性课题的教学中，绝对不能像例题教学那样进行，而应以学生自主探究学习和合作讨论为主要组织形式，为学生提供充分的自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种探究学习活动，运用所学知识解决问题，以培养学生良好的理性思维习惯和创新意识。其基本思路：提出探究课题——大胆猜想可能方案——查阅文献资料——设计实验方案——观察实验现象——提出假设或推论一总结实验成果——归纳方法规律。
三、高中化学课堂探究学习实施的策略
1 探究学习中的情境创设
情境创设是探究教学过程的发动阶段，它的主旨是创设积极的富于驱动性的教学情境，帮助和促进学生形成并明确有价值有意义的问题，使学生参与到学习任务中来，使学生的注意力集中在物体、问题、情景或事件上。随着现代化教学手段的发展和运用，教师还可以借助于投影、录像、多媒体教学软件来创设问题情境，使之更有利于诱发学生自主探究学习的兴趣和动机，引发学生将对有关问题的已有认识，与过去和将要进行的活动产生联系，同时从自己的内心深处产生要继续探究和学习的冲动，明确进一步要研究的问题和学习目标。成功的参与可以使学生被学习活动所吸引并被驱使进入更自觉主动的学习活动中。
创设问题隋境还应该注意以下几个方面：(1)问题情境设计要多角度、多形式、多方式进行，新颖趣味，能益智活思。(2)问题设置要充分关注学生的已有经验和个人认识，符合学生现有认知结构、心理水平、要落在学生的“最近发展区”，贴近学生。(3)要确定好问题设置的难度，使问题的难度呈梯状表现，使问题不至于太难，也不至于太简单，使学生对问题的解决充满信心，充分发挥学生主观能动性。
2 探究学习中的学生活动
在探究学习活动中，随着问题情境的形成，学生在教师的启发点拨下，对问题相关知识进行信息检索，主动阅读搜集各种资料，提出解决问题的多种假设或可能，设计多个实验研究方案，通过师生之间、同学之间的交流讨论，以及实验验证假设。此时，学生活动多以小组合作的方式，根据他们自己对现象和问题的想法进行探究，明确自己和小组的观点，进行猜想、假设和预测、设计和制订探究方案、进行实验或实施调查、观察记录实验现象、收集处理数据资料、思考证据与假设和结果的关系、进行初步的分析和解释、在小组内交流和讨论。
对于学生实验，既可以是在教师示范和指导后的学生实验，也包括那些教师提出探究主题，由学生完成实验的设计和实验操作的实验。在这一过程中，要求学生发挥主动性和创造性，积极参与实验方案的设计及实验仪器的安装，正确进行实验操作，在科学思想、科学态度的调控下，达到智能与技能的融合统一。从培养学生实验能力的全过程来看，学生独立操作实验一般要经历这样—个过程：先是模仿练习阶段，继而过渡到有指导的操作实验，最终才能达到完全独立的操作阶段。在整个过程中，学生的实验活动虽称之为独立，但并没有完全地真正地独立，整个活动始终都离不开教师的指导、点拨、激励、评价等。
3 探究学习中的教师引导
在整个探究学习活动过程，教师的引导共有启发讲授、教师示范和学生活动指导三个方面。在整个活动中，通过教师的启发讲授，能够使课堂上诸多的知识内容及讨论话题，在学生的思维中巧妙地联结起来，帮助学生正确理解实验的教学目的或目标，启迪和引导学生进行有效观察和有序的操作，适时而随机地纠正学生的错误操作，解答学生在实验中遇到的疑难，引导学生结合实验现象进行总结和概括等等。
在探究学习中，教师的演示和示范操作会对学生以后的操作产生很大的影响，所以教师示范给学生的第一印象非常重要。因此，教师的演示及示范必须做到：①示范时的操作必须规范、准确无误；②操作要领必须同教材中的内容保持一致；3范必须严谨，并条理严密；④示范应主要尽量让所有学生都看清楚：⑤示范操作的动作快慢要适中，语言简明。同时教师要参与到学生活动之中，与学生一起讨论、合作、探究、交流，分享知识并获得情感体验。指导学生对存在问题的探究环节进行修正；指导学生自己得出问题的结论，教师不要过早地或代替学生对问题下结论；通过点评等方式指导学生规范结论，以建立科学的、符合教学要求的知识体系。
4 探究学习中的评价与反思
教学反思与评价可以是随机的，依教学进程而展开；也可以在其他阶段之后进行总结性的反思与评价。其中学生的自我反思是最关键的，学生的自我评价和小组内的相互评价是最重要的，教师给予的有针对性的指导性评价也是必不可少的。教师要引导学生既对自己探究和学习的结果进行评价，更需要对学生的认识建构过程、探究活动的态度、方式和效果、合作的情况、学习的感受以及在前面的教学过程中各个方面的表现进行反思总结。如学生根据其他解释对自己的解释进行评价。交流结果还能够引出新问题，引发进一步地探究。
总之，探究学习的应用打破了“讲解——接受”的传统教学模式，学生由被动接受逐渐向主动探索，通过探究前的“假设”“设计”创设探究情境，通过小组之间的交流、分析、实验，使学生产生积极的情绪和体验。充分发挥了学生的学习潜能，激发了学生的创新性思维，将对学生的发展产生极其深远的影响。