利用課堂實驗教學開展研究性學習

鄭瑾

利用課堂實驗教學開展研究性學習

鄭瑾

（清江中學江蘇淮安223001）

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，加強實驗教學，更好地發揮實驗的教育功能是一個重要的研究課題。如何在中學化學課堂實驗教學中，讓學生有更多的機會主動地體驗探究的過程，在知識的形成、聯系、應用過程中掌握科學方法，培養科學的態度？文章就中學化學實驗中融入研究性學習進行了初步的探討。

中學化學；課堂實驗教學；研究性學習

在《普通高中“研究性學習”實施指南(試行)》中對研究性學習給予了課程定義，即“研究性學習是學生在教師指導下，從自然、社會和生活中選擇和確定專題進行研究，并在研究過程中主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動”。從我國各地開展研究性學習的情況來看，有含有課程意義的必修課“研究性學習”，有寫進課本的“研究性學習”課題及課堂教學中的“研究性學習”三種形式。其中以課堂實驗教學進行研究性學習的方式是目前開展研究性學習的主要形式。

如何在課堂教學中應用化學實驗開展好研究性學習呢？對此我們做一些有益的探索。

一、實驗教學中蘊藏著豐富的研究性學習的素材

中學化學教材(初中全一冊、高中必修本、選修本)中共有189個演示實驗，46個學生實驗，可見實驗在中學化學教學中的重要性。首先化學實驗中有不少可以讓學生親身體驗化學知識、原理的形成和發展過程的題材。其次，實驗的影響因素往往比較復雜，因此常有現象不明顯甚至異?，F象出現，實驗失敗、重現性差的現象也不少見。這里有很多問題可探討可研究，說明化學實驗教學中有開展研究性學習的豐富素材。

二、中學課堂實驗教學的常見模式及特點

中學實驗一般分為驗證性實驗和探究性實驗。驗證性實驗的內容設計是按“問題—原理—結論—實驗證明”的程序進行教學。這種形式簡明、清晰，它有利于學生對相關結論的認可、理解和記憶，也有利于教師對整個教學過程的控制，其教學步驟的設計和實施可以得到完整的實現。但其缺點顯而易見：一是學生按指定實驗步驟要求進行實驗，而教師讓學生思考的問題又與實驗過程無關，其結果只能是機械記憶、機械操作，在很大程度上抑制了學生的興趣，造成學生因已掌握新知識而在實驗中缺乏新奇感的負效應，根本談不上能力的培養。二是學生在實驗中被動性強，實驗材料、實驗步驟是設計好的，時間是給定的，一切按老師及教材指令來做，學生做實驗沒有時間和機會去思考、詢問和嘗試，時間長了，學生將養成不良習慣，不利于學生創新意識、求是求真的品格和科學精神的養成。探究性實驗是按“實驗—問題—討論”或“問題—討論—實驗—結論”的程序進行教學的。與驗證性實驗相比，探究性實驗更能促進學生自主地發現問題、解決問題，更能激發學生的學習動機，對發展學生各方面的能力具有更重要的意義。結合兩種實驗模式的特征，在教學實踐中我們將研究性學習引入實驗教學進行了以下幾方面的大膽嘗試。

三、在實驗教學中組織學生開展研究性學習的方法與策略

1.轉變實驗演示形式

新課標不再硬性劃分演示實驗和學生實驗，而是給教師創造性和學生的主動性提供空間。教師可依據實驗內容，將實驗裝置化繁為簡，變為學生演示，教師邊講學生邊做實驗等多種形式，活躍課堂氣氛，激勵學生勤于動手的積極性。例如：在必修1的第一章第一節《化學實驗基本方法》中，教材并沒有硬性區分演示實驗和學生實驗，為了更好的提高學生的實驗能力，提倡教師多采用邊講邊實驗的教學方式。這樣有利于學生掌握實驗技能，培養觀察、思維、獨立操作等能力，容易獲得成功感。建議實驗1“粗鹽的提純”、實驗2“硫酸根離子的檢驗”作為邊講邊進行學生實驗，實驗3“實驗室制取蒸餾水”作為演示實驗，實驗4“萃取和分液”即需在老師的指導或示范下學生完成實驗。

2.改進演示實驗

教材內容一直是被學生奉為經典，不可篡改。因種種原因，教材上有些實驗往往存在不足。這時，教師應引導學生開動腦筋，對實驗進行科學合理的改進，使之更完善。在安全性、污染防治、節約原料、操作簡便、現象明顯等方面綜合考慮。例如：銅與稀硝酸反應的演示實驗，存在反應器試管中的空氣無法除去，生成的NO馬上和試管中的氧氣反應生成紅棕色的NO2，使學生無法很清楚地觀察到無色的NO的問題，另外，NO還可能造成環境污染。針對這一情況，我把教材中的實驗裝置展示給學生，請學生分析此裝置的不足，并讓學生設計改進的方案，學生通過觀察、分析、思考、交流等過程，設計出了很多方案。我先讓學生小組研討，相互評判，再讓學生把他們小組選出的比較理想的方案在全班學生面前展示，師生共同分享創新的成果，最后師生綜合考慮共同選出了一套比較理想的設計方案。該過程中，通過一系列的活動，學生真切的感受和體驗到了科學探究的過程，培養了學生的創新思維和科學精神。

3.根據教學實際調整知識教學與實驗教學的先后順序

改變以往先講結論，后上實驗課的順序，對于某些實驗，可以在實驗室先完成新課的學習，再進行探究性學習。如：在學習《堿金屬鈉》這節課時，提前布置任務，研究金屬鈉的物理性質、化學性質。首先讓學生討論一般情況下可以從哪些方面研究一種未知物質(鈉)，其次引導學生自己設計研究金屬鈉物理性質的實驗方案(包括顏色、狀態、硬度、密度、熔沸點等)，再對實驗方案進行分析、篩選，最后形成一種較完善的實驗方案。

總而言之，教育方式及學生自身等因素導致醫學生科研能力培養現狀不容樂觀，具體表現在以下幾方面：（1）科研意識缺乏；（2）科研精神不足；（3）信息獲取及利用能力匱乏；（4）科研選題能力差；（5）科研方法掌握不夠；（6）論文撰寫能力薄弱[2]。

4.變固定步驟實驗為開放式實驗

在進行學生分組實驗時，除了按課本計劃內容準備好“必備”的藥品和儀器供學生實驗外，還給學生準備一些“額外”的藥品和儀器，供學生們“自主”實驗。這些藥品、儀器大多與本實驗相關，但可以進行“延伸”和“拓展”。在實驗前，講明實驗目的，不告訴具體的操作方法和步驟，讓學生獨立探索，通過不斷地動手實踐來探究實驗過程。如：在高一教材學生分組實驗《堿金屬及其化合物的性質》中關于鈉的性質實驗，在講臺上準備了硫酸銅溶液，提示學生有先完成實驗的，可以再做鈉與硫酸銅的反應實驗。學生能觀測到與想象中不同的現象。

實驗1：將金屬鈉投入到盛有硫酸銅溶液的燒杯中

實驗現象：鈉在液面上快速地轉動，反應激烈，同時產生藍色的(夾有少量黑色)沉淀。

實驗2：將硫酸銅溶液滴入盛有金屬鈉的試管中

實驗現象：反應劇烈，溶液噴濺，試管壁有紅色的固體析出。

然后組織學生討論實驗現象，進行資料查閱，并在班級進行了講解，使學生進一步感到仔細觀察、深入探究，可以學習到很多化學知識。

在化學實驗教學中，能用于實驗探究的問題可能來自自然現象、社會生活和生產實踐，也可能來自學習的過程中，還有可能來自教師精心設計的問題情境，無論是什么情況，始終要讓學生產生發現問題和解決問題的渴求和欲望。對于教材中某些驗證性的實驗如果改為探究性的實驗，可將學生帶入科學探究的情境中，從而不斷增強他們發現問題和解決問題意識和能力。例如，對于必修1中的“Fe(OH)2的制備和性質”探究實驗，教師先講清楚Fe(OH)2的顏色、狀態及溶解性，然后演示新制的FeSO4與NaOH溶液反應，結果學生未能觀察到白色絮狀沉淀，而看到的卻是灰綠色沉淀。這一現象會立即引起學生的注意，教師要及時引導學生提出問題：①為什么要用新制的FeSO4溶液？②為何將滴管插入試管里溶液的底部，慢慢擠出NaOH溶液？③久置的NaOH溶液中溶解了什么物質？當學生通過分析認識到FeSO4、Fe(OH)2易被空氣中的氧氣所氧化時，換一瓶已煮沸過的NaOH溶液，以除去溶解的氧氣，再進行實驗，先得到了白色沉淀，但過一會兒就轉變成灰綠色，然后逐漸變為紅褐色，這一現象又引起了學生的疑問。教師進一步引導討論：采取什么方法能使生成的Fe(OH)2氧化速率減慢？經過一系列的思考、討論、比較，最后選用在新制FeSO4液面上，滴加幾滴苯作保護層，將滴管伸入試管底部;滴加煮沸過的NaOH溶液終于得到了白色Fe(OH)2沉淀，并保持了較長的時間。通過類似的實驗教學，最終會使學生發現問題和解決問題變成一種習慣，成為一種需要。

6.開發差異性實驗

教師可以利用差異性實驗的證偽功能來引發學生的研究性學習，如：含有酚酞的氫氧化鈉的溶液中，滴加新制氯水，邊滴邊振蕩，直到紅色褪去，在未學習HClO具有強氧化性之前，大部分學生認為紅色消失的原因是氯氣與水反應生成的HCl和HClO中和了NaOH所致。如向上述剛好褪色的溶液中再滴加一些NaOH溶液，若紅色重現，則是因為HCl和HClO的酸性所致。然而實驗的結果是紅色不再重現，差異性實驗的結果證偽了學生先前想法(正確的解釋是HClO具有強氧化性使紅色酚酞變成了無色物質)，向學生的思考提出了挑戰。同時這樣的研究也較為真實地模擬了科學探究的歷程，讓學生體驗到科學研究的方法，能有效的激發學生進行研究性學習的興趣，發展他們的科學探究能力。

7.優選反應條件改進常規實驗

教師要適當關注教學中常規的學生實驗，選取一些反應條件較復雜或成功率不高的實驗，針對影響該實驗的諸多因素展開研究，優選其反應條件，并將實驗研究的成果應用到實際教學中，將實驗研究和實驗教學有效的結合起來。如：過氧化氫制氧氣最佳催化劑的探究。首先讓學生一起準備實驗涉及的各種催化劑：①活性炭;二氧化錳;土豆顆粒;②金屬氧化物Cr2O3、Fe2O3、CuO;再指導學生進行定性研究和定量研究：取等質量的上述催化劑置于試管中，分別加入等量的1%H2O2溶液，觀察、記錄實驗現象，定性記錄反應速度以及反應時間。取各種催化劑0.4g和10% H2O2溶液4mL于試管中，按一定裝置進行試驗，記錄反應的時間t和相應的量氣管讀數V，求出氣體產生的速度(V2-V1/t)，記錄結果。最后師生共同得出結論，在相同的實驗條件下，以活性炭作催化劑，H2O2分解的速度最適中，產生的氣體最均勻，反應的時間也較長。

四、改革原有的實驗教學評價方式

研究性學習特有的屬性決定了它的教學評價應決定于學生的認知過程。所以對學生的評價應該做到全程評價，也就是對學生的學習評價不僅要重視對科學知識獲取，更要重視學生在知識獲取過程中的興趣、探究欲、問題的提出與思考、問題的解決與表達、知識的積累與應用等諸方面因素。如在一次某校實驗檢查中，抽到了幾位被教師認為的“差生”，但實驗檢測的結果令大家感到意外，這幾位“差生”所測得的成績比班干部還高，從這里我們不難發現，所謂的“差生”其實并不差，就看我們用怎樣的標準去衡量。結合研究性學習的特點，我們可以把對學生的評價過程設計為：自我體驗報告→小組集體評議→教師出具意見書→三方對話→結論。真正的做到了這一點，能更好地調動和保護學生的學習積極性，有利于鼓勵他們更好地投入研究性學習。

［1]曾建波.在中學化學實驗教學中實施探究性學習的研究［D].湖南：湖南師范大學，2007

［2]靳玉樂.探究教學論［M].重慶：西南師范大學出版社，2001.7

［3]胡久華，王磊，胡曉紅.探究式教學模式的課堂教學策略的初步研究［J].化學教育，2002，（11）

1008-0546（2011）02-0023-02

G632.41

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.02.011