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研究性学习,从广义来说,它是一种学习方式,是学生在教师的引导、启发下,积极主动地获取化学知识,认识和解决化学问题的学习实践活动。从狭义来说,是学生在教师的指导下开展的科学探究活动或课题研究。《全日制义务教育化学课程标准》(以下简称《课标》)明确指出:“新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发,发挥学科自身的优势,将科学探究作为课程改革的突破口”,“倡导以科学探究为主的多样化的学习方式”,“探究活动包括实验、调查、讨论等多种形式”。由此可见,如何引导学生进行研究性学习,是新时期化学教师的一个重要教研课题,下面,本文拟就初中化学教学中如何引导学生进行科学探究或课题研究,作些粗浅的探讨。
一、适时进行科学探究
化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验是进行科学探究的重要方式,它的功能是其他教学手段无法替代的。作为化学教师,一是要依据《课标》要求和教材特点,结合本校实际,明确哪些实验适合让学生开展探究活动;二是要明确探究的基本方法和过程。
⒈依据《课标》和教材,结合本校实际,选定探究内容
《课标》在“内容标准”中对各部分的教学内容提出了活动与探究建议,教材编写者对《课标》所提出的活动与探究建议作了必要的取舍和补充,然而各校实验条件各异,特别是农村中学,实验条件与城镇中学相距甚远。因此,化学教师要依据本校实际有计划、有目的、有针对性地选择一些实验引导学生开展实验探究活动。例如“地球周围的空气”课题,实验条件较差的农村中学,可将氧气、二氧化碳的性质实验改为探究性实验让学生探究,还可开展实验探究空气中氧气的体积分数;而实验条件较好的城镇中学,除完成上述实验探究外,还可“小组协作设计并完成实验,探究空气中二氧化碳相对含量的变化”。
⒉明确科学探究的基本方法与过程
一个完整的科学探究活动,其过程要素可概括为:提出问题→猜想与假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流。
例如在学习“质量守恒定律”课题时,可开展“实验探究化学反应中的质量关系”的活动,其基本过程与方法如下:
(1)提出问题:反应前后,反应物的质量关系总和与生成物的质量总和存在什么样的关系?
(2)猜想与假设:存在三种可能,即:①反应物质量总和>生成物质量总和;②反应物质量总和<生成物质量总和;③反应物质量总和=生成物质量总和。
⑶制定计划:在小组讨论基础上,在教师的指导下,选定“白磷燃烧”和“铁钉跟硫酸铜反应”作为探究对象,并拟订实验方案。
⑷进行实验:实验方案经教师审定后,按设计的方案进行实验。
⑸收集证据:①观察锥形瓶内白磷燃烧的现象;②观察天平是否保持平衡;③观察铁钉浸入硫酸铜溶液后的溶液颜色的变化;④待溶液颜色不再改变时,称量,观察天平是否仍保持平衡。
⑹结论与解释:①反应前后,反应物质量总和=生成物质量总和;②化学反应的过程,就是参加反应的各物质(反应物)的原子,重新组合而生成其他物质(生成物)的过程。在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子的质量也没有改变。
⑺反思与评价:①在实验过程中,本组成员的实验操作还存在哪些不足;②这两个实验还可作哪些改进;③能否设计其他的实验来验证猜想是否正确。
⑻表达与交流:由小组长向全班同学汇报实验结论并解释之。
必须指出的是,以上实验探究的8个过程要素也并非一成不变,实验活动中包含的探究要素可多可少,有时可以是其中的某一两个环节,要依具体情况而定,在探究活动中各要素的呈现顺序也是可以变换的,如“进行实验”既可作为收集证据的途径,也是提出问题作出猜想假设的一种依据。
例如第八章第四节《常见的碱》,教材中介绍了氢氧化钠跟硫酸、二氧化碳的反应,这两个反应均没有明显的现象。在学习这一内容时,教师适时提出问题:你能设计实验证明氢氧化钠跟硫酸、二氧化碳确实发生了反应吗?问题提出后,学生兴趣高涨,自发地组成了几个合作小组展开了激烈的讨论,设计了如下几个实验方案:
证明氢氧化钠跟硫酸发生反应的实验方案有:
取少许NaOH溶液,滴入2滴酚酞,溶液变红色。然后逐滴加入稀H2SO4,溶液红色逐渐消失,证明NaOH和H2SO4发生了化学反应。
证明氢氧化钠跟二氧化碳发生反应的实验方案有:
方案一:在一个干燥的矿泉水瓶中装满CO2气体,加入5ml氢氧化钠溶液后迅速密闭,振荡,看矿泉水瓶是否变形。
方案二:如图所示,在烧瓶里收满二氧化碳气体,烧瓶用带导管(导管一端事先绑好一个小气球)的橡皮塞塞紧。当拨开塞子迅速倒入
NaOH溶液后,立即振荡,观看小气球的变化。
二、开展调查活动
开展调查活动,就是根据当地实际,结合所学化学内容选定主题,让学生走出课堂,深入社会生活实际去获取第一手的信息,借助已学的知识和各种教育资源(包括图书馆、互联网)对调查结果进行分析和归纳,发现问题,提出解决问题的合理建议。开展调查活动一般过程可概括为:选定调查主题→制订调查方案→实施调查方案→分析处理调查数据→撰写调查报告→成果交流。
例如在学习《认识化学元素》课题时,其调查活动简述如下:
⑴选定调查主题:将全班学生按自由组合的原则分成三个组,各组在充分讨论的基础上自定调查主题。结果,三个组选定的主题分别为“常见食品组成元素的调查”、“地壳中含量较大的几种元素及其存在形式”、“人体新陈代谢必需的微量元素”。
⑵制订调查方案:调查方案要考虑调查对象、调查方法、成员分工及时间安排等。如“常见食品组成元素的调查”,课题组成员分为3个小组,一小组到两个超市对食品的组成元素进行考察,一小组到网上查阅资料,一小组到图书馆查阅资料,调查时间为一个星期。
⑶实施调查方案:调查方案经指导教师审定同意后,就要认真付诸实施,小组成员要团结合作,努力按计划完成调查任务。教师要加强指导,对调查过程中可能会遇到的困难,事先要充分预料,采取措施加以解决。
⑷分析、处理调查数据:如“常见食品组成元素的调查”,三个小组对调查所获得的资料、数据用列表的形式加以统计、说明。
⑸撰写调查报告:每个课题组安排1~2位文字数据处理能力强的成员负责各小组调查资料、数据的综合处理,在此基础上形成调查报告。
⑹成果交流:各课题组由于选定的主题不同,所采取的调查方法、调查对象会有较大的差异。及时进行成果交流,有利于各课题组之间相互启发、相互借鉴,实现资源共享。例如“常见食品的组成元素调查”和“人体新陈代谢必需的微量元素调查”两个课题成果交流后,可给人们改善饮食结构提供很好借鉴,也可为当地食品加工部门改良食品品种提供决策参考。
此外,辩论也是一种很好的探究方式。辩论可以培养学生的口头表达能力和搜集、处理有效信息的能力。在辩论前,教师要教给学生辩论的方法,使辩论双方明确主辩、助辩的角色特点,教给学生搜集、处理有效化学信息的方法,为辩论准备充分的化学素材;辩论中,当正、反双方脱离主题走入误区时,教师要及时引导,使双方始终围绕主题辩论;辩论后,教师要及时总结,使学生形成正确的知识结构,使教学活动达到《课标》规定的目标要求。
最后,值得指出的是:引导学生利用课外时间开展课题研究或项目设计是必要的,但这不是研究性学习的主旋律,在实际教学中应尽可能创造条件,多开展课堂内的、体现学生自主性的微型探究活动。另外,我们强调科学探究活动,并不意味着每一节课、每一个教学内容都要让学生去探究,探究必须是适合学生探究的内容和教学过程中可能做到的,即“可以和可能”的有机结合。
(作者单位:湖南省耒阳市教研室)
一、适时进行科学探究
化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验是进行科学探究的重要方式,它的功能是其他教学手段无法替代的。作为化学教师,一是要依据《课标》要求和教材特点,结合本校实际,明确哪些实验适合让学生开展探究活动;二是要明确探究的基本方法和过程。
⒈依据《课标》和教材,结合本校实际,选定探究内容
《课标》在“内容标准”中对各部分的教学内容提出了活动与探究建议,教材编写者对《课标》所提出的活动与探究建议作了必要的取舍和补充,然而各校实验条件各异,特别是农村中学,实验条件与城镇中学相距甚远。因此,化学教师要依据本校实际有计划、有目的、有针对性地选择一些实验引导学生开展实验探究活动。例如“地球周围的空气”课题,实验条件较差的农村中学,可将氧气、二氧化碳的性质实验改为探究性实验让学生探究,还可开展实验探究空气中氧气的体积分数;而实验条件较好的城镇中学,除完成上述实验探究外,还可“小组协作设计并完成实验,探究空气中二氧化碳相对含量的变化”。
⒉明确科学探究的基本方法与过程
一个完整的科学探究活动,其过程要素可概括为:提出问题→猜想与假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流。
例如在学习“质量守恒定律”课题时,可开展“实验探究化学反应中的质量关系”的活动,其基本过程与方法如下:
(1)提出问题:反应前后,反应物的质量关系总和与生成物的质量总和存在什么样的关系?
(2)猜想与假设:存在三种可能,即:①反应物质量总和>生成物质量总和;②反应物质量总和<生成物质量总和;③反应物质量总和=生成物质量总和。
⑶制定计划:在小组讨论基础上,在教师的指导下,选定“白磷燃烧”和“铁钉跟硫酸铜反应”作为探究对象,并拟订实验方案。
⑷进行实验:实验方案经教师审定后,按设计的方案进行实验。
⑸收集证据:①观察锥形瓶内白磷燃烧的现象;②观察天平是否保持平衡;③观察铁钉浸入硫酸铜溶液后的溶液颜色的变化;④待溶液颜色不再改变时,称量,观察天平是否仍保持平衡。
⑹结论与解释:①反应前后,反应物质量总和=生成物质量总和;②化学反应的过程,就是参加反应的各物质(反应物)的原子,重新组合而生成其他物质(生成物)的过程。在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子的质量也没有改变。
⑺反思与评价:①在实验过程中,本组成员的实验操作还存在哪些不足;②这两个实验还可作哪些改进;③能否设计其他的实验来验证猜想是否正确。
⑻表达与交流:由小组长向全班同学汇报实验结论并解释之。
必须指出的是,以上实验探究的8个过程要素也并非一成不变,实验活动中包含的探究要素可多可少,有时可以是其中的某一两个环节,要依具体情况而定,在探究活动中各要素的呈现顺序也是可以变换的,如“进行实验”既可作为收集证据的途径,也是提出问题作出猜想假设的一种依据。
例如第八章第四节《常见的碱》,教材中介绍了氢氧化钠跟硫酸、二氧化碳的反应,这两个反应均没有明显的现象。在学习这一内容时,教师适时提出问题:你能设计实验证明氢氧化钠跟硫酸、二氧化碳确实发生了反应吗?问题提出后,学生兴趣高涨,自发地组成了几个合作小组展开了激烈的讨论,设计了如下几个实验方案:
证明氢氧化钠跟硫酸发生反应的实验方案有:
取少许NaOH溶液,滴入2滴酚酞,溶液变红色。然后逐滴加入稀H2SO4,溶液红色逐渐消失,证明NaOH和H2SO4发生了化学反应。
证明氢氧化钠跟二氧化碳发生反应的实验方案有:
方案一:在一个干燥的矿泉水瓶中装满CO2气体,加入5ml氢氧化钠溶液后迅速密闭,振荡,看矿泉水瓶是否变形。
方案二:如图所示,在烧瓶里收满二氧化碳气体,烧瓶用带导管(导管一端事先绑好一个小气球)的橡皮塞塞紧。当拨开塞子迅速倒入
NaOH溶液后,立即振荡,观看小气球的变化。
二、开展调查活动
开展调查活动,就是根据当地实际,结合所学化学内容选定主题,让学生走出课堂,深入社会生活实际去获取第一手的信息,借助已学的知识和各种教育资源(包括图书馆、互联网)对调查结果进行分析和归纳,发现问题,提出解决问题的合理建议。开展调查活动一般过程可概括为:选定调查主题→制订调查方案→实施调查方案→分析处理调查数据→撰写调查报告→成果交流。
例如在学习《认识化学元素》课题时,其调查活动简述如下:
⑴选定调查主题:将全班学生按自由组合的原则分成三个组,各组在充分讨论的基础上自定调查主题。结果,三个组选定的主题分别为“常见食品组成元素的调查”、“地壳中含量较大的几种元素及其存在形式”、“人体新陈代谢必需的微量元素”。
⑵制订调查方案:调查方案要考虑调查对象、调查方法、成员分工及时间安排等。如“常见食品组成元素的调查”,课题组成员分为3个小组,一小组到两个超市对食品的组成元素进行考察,一小组到网上查阅资料,一小组到图书馆查阅资料,调查时间为一个星期。
⑶实施调查方案:调查方案经指导教师审定同意后,就要认真付诸实施,小组成员要团结合作,努力按计划完成调查任务。教师要加强指导,对调查过程中可能会遇到的困难,事先要充分预料,采取措施加以解决。
⑷分析、处理调查数据:如“常见食品组成元素的调查”,三个小组对调查所获得的资料、数据用列表的形式加以统计、说明。
⑸撰写调查报告:每个课题组安排1~2位文字数据处理能力强的成员负责各小组调查资料、数据的综合处理,在此基础上形成调查报告。
⑹成果交流:各课题组由于选定的主题不同,所采取的调查方法、调查对象会有较大的差异。及时进行成果交流,有利于各课题组之间相互启发、相互借鉴,实现资源共享。例如“常见食品的组成元素调查”和“人体新陈代谢必需的微量元素调查”两个课题成果交流后,可给人们改善饮食结构提供很好借鉴,也可为当地食品加工部门改良食品品种提供决策参考。
此外,辩论也是一种很好的探究方式。辩论可以培养学生的口头表达能力和搜集、处理有效信息的能力。在辩论前,教师要教给学生辩论的方法,使辩论双方明确主辩、助辩的角色特点,教给学生搜集、处理有效化学信息的方法,为辩论准备充分的化学素材;辩论中,当正、反双方脱离主题走入误区时,教师要及时引导,使双方始终围绕主题辩论;辩论后,教师要及时总结,使学生形成正确的知识结构,使教学活动达到《课标》规定的目标要求。
最后,值得指出的是:引导学生利用课外时间开展课题研究或项目设计是必要的,但这不是研究性学习的主旋律,在实际教学中应尽可能创造条件,多开展课堂内的、体现学生自主性的微型探究活动。另外,我们强调科学探究活动,并不意味着每一节课、每一个教学内容都要让学生去探究,探究必须是适合学生探究的内容和教学过程中可能做到的,即“可以和可能”的有机结合。
(作者单位:湖南省耒阳市教研室)