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[教学论文]问题·猜想·实验——引导探究的教学

2013-06-26 01:08

问题·猜想·实验——引导探究的教学尝试

 摘要：引导探究是化学课堂教学中开展探究的主要方式，以科学探究中的基本环节——提出问题、猜想假设、设计实验等引导学生开展探究，从而将课堂教学与探究活动结合起来，既有效地落实了课堂教学的三维目标，也促进了学生的全面发展。
 关键词：化学教学；探究；问题；猜想；实验
 
 新课程改革倡导自主、合作、探究的学习方式[1]，探究也成了新课程实施的一个关键词。这既是教学理念的一次新的突破，更应该是教学实践的一次新的变革。按照探究的自主和开放程度来划分，有自主探究和引导探究[2]，其中自主探究更适合于学生开展研究性学习，而引导探究则更适合于课堂教学。因此，在课堂教学中广泛开展引导探究必将有利于实现课程改革的目标。而如何引导学生开展探究则成为每一位化学教师思考的问题和实践的起点。
 进行科学探究的方式是多种多样的。一般说来，其基本过程具有六个要素：提出科学问题；进行猜想和假设；制定计划，设计实验；观察与实验，获取事实与证据；检验与评价；表达与交流。[3]为了引导学生开展有效的探究活动，我们以问题、猜想和实验引导学生进行探究活动，增进学生对探究过程和方法的理解，收到了较好的成效。
1 以问题引导探究
 美国心理学家布鲁纳认为，在教学过程中，学生不是知识的被动接受者，而是主动的、积极的探索者，教师的作用是要形成一种使学生独立探究的情境，而不是提供现成的知识，要让学生自己去思考，参与知识获得的过程[4]。因此，在教学过程中，教师通过提出具有典型性、启发性、挑战性的问题，引导并启发学生由易到难、由简到繁、由浅入深、由形象到抽象的层层递进地思维，带领学生由“未知区”向“最近发展区”靠拢，最后达到将“未知区”转化为“已知区”的目的。 （转载自http://zw.ＮＳＥaＣ.com科教作文网）
 将教学内容设计成一个个问题呈现给学生，问题与问题之间紧密联系，环环相扣，层层递进，形成问题链，让学生在问题链的引导下展开讨论，自主地解决问题，并在讨论中获取知识。如在学习“镁的提取及应用”[5]时，我们设计了如下问题链（表1），让学生围绕着这些问题展开探究。
表1 “镁的提取及应用”中的问题链设计
编号 问题 意图
① 海水中含有大量的Mg2+，能不能像制取粗盐一样采用蒸发结晶的方法制取MgCl2？ 认识Mg2+的水解
② 如何实现Mg2+的富集和分离？ 了解Mg2+的富集
③ 是不是直接往海水中加沉淀剂？ 
④ 从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？为什么？ 选择合适的试剂
⑤ 如何由贝壳制取氢氧化钙？ 
⑥ 如何由氢氧化镁制得无水MgCl2？ 实现Mg的转化
⑦ 采用什么方法可以实现由无水MgCl2到Mg的转化？为什么？ 
⑧ 设计完整的从海水中提取镁的流程。电解产生的Cl2如何处理？ 归纳Mg的提取
⑨ 镁有哪些性质？ 了解Mg的性质
⑩ 镁在空气中燃烧的产物有哪些？含量如何？ 
    通过一个接一个问题向前推进，学生沿着问题所提供的线索自主探究，主动获取知识，教师所设计的问题在这个过程中起到了引领和导航的作用，教师在其中所做的适当讲解则起到了支持作用。在这样的学习中，教师也才真正成了学生学习的引导者和支持者。
2 以猜想引导探究
 科学的发展从某种意义上来说，是猜想不断被证实的过程，因此，猜想是自然科学发展的一种途径。学生在学习中也可以根据已知的实验事实和化学知识，对未知的物质及其变化规律做出的合理的判断。但猜想并不是毫无根据的幻想，更不是胡思乱想，在教学中要不断地引导学生提出假设，适时地点拨，充分调动学生主动参与的心理，明确因果联系，强调逻辑推理，同时容许学生有多种不同的猜测、想象。通过猜想引导学生探究，不仅训练了学生思维，同时又在不断地在对信息的收集、分析和解释中多角度地获得知识、训练技能、增强体验。

（科教作文网http://zw.ΝsΕac.cOM编辑）

 根据两个或两类不同物质所具有的某种共性，推出其中一个物质可能具有另一个物质所具有的性质而形成猜想。如在“弱电解质的电离平衡”[6]教学过程中，为了研究电离平衡的影响因素，我们创设了如下问题：
 醋酸溶液中加入少量的下列物质对醋酸的电离平衡有何影响？
 A．加Zn粉；B．盐酸；C．NaOH溶液；D．CH3COONa(s)；E．NaCl(s)；F．Na2CO3
 类比化学平衡猜测电离平衡的影响因素：①加Zn粉，向正方向移动；②加盐酸，向逆方向移动；③加NaOH溶液，向正方向移动；④加CH3COONa（s），向逆方向移动；⑤加NaCl（s），不移动；⑥加Na2CO3，向正方向移动。然后结合化学平衡移动的原理来验证这些猜想的准确性。
 又如在“含硫化合物的性质和应用” [7]教学中，针对SO2的性质，可以类比于CO2，让学生们展开的一些猜想：①SO2是非金属氧化物，类似于CO2，有可能是酸性氧化物，可以和水、碱、碱性氧化物等反应；②从SO2的化合价看，SO2中的S元素为+4价，化合价可以升高， SO2可能具有氧化性；③从SO2的化合价看，SO2中的S元素为+4价，化合价可以降低， SO2可能具有还原性；④SO2有漂白性（这一点可能是从预习课本知识得出）。
 从特殊、个别事实，所获得的认识或规律，通过归纳提高到一般的认识和规律，这又是猜想的一种方法。在学习有机物的时候，就可以根据几个具体物质的研究推导出一类物质的性质，如学习了溴乙烷的性质后，就可以推测出卤代烃的相关性质；学习了乙醇的性质后，就可以推测出醇的相关性质。在“钠、镁及其化合物” [8]教学过程中，我们根据已有Zn + FeSO4 = ZnSO4 + Fe等的知识，归纳“排在前面的金属能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来”的结论，从而猜想：Na排在金属的前面，应能把CuSO4 溶液中的Cu置换出来，实验中应该会出现红色的固体沉淀。由此设置“Na与CuSO4溶液发生怎样的置换反应？”的探究活动，从而认识金属和盐之间发生置换反应的普遍性与特殊性。 （科教范文网 fw.nseac.com编辑发布）
 同一类事物可能具有相同的性质，根据化学现象和资料的某些重要特征，通过分析现象、整理资料也是形成猜想的一种途径。如在“盐类的水解”[9]的教学中，为了探究不同溶液的酸碱性，我们引导学生先对物质进行分类，然后根据已有的知识或认识进行猜想（表2），然后进行实验验证，从而认识“谁强显谁性”的水解结果。
表2 对不同类型盐的水溶液酸碱性的猜想
组别 盐的代表 猜想及依据
强碱强酸盐 NaCl、KNO3 呈中性，NaCl水溶液呈中性
强碱弱酸盐 CH3COONa 、Na2CO3 呈碱性，Na2CO3俗称纯碱，可能显碱性
弱碱强酸盐 NH4Cl、Al2(SO4)3 呈酸性，弱碱强酸盐与强碱弱酸盐可能存在对应性
 在学生进行猜想时，教师要适当地鼓励学生大胆地猜想，同时又要引导学生回忆与猜想有关的已有知识，帮助学生将已有的知识与在猜想中获得的新知识整合起来。在验证后，还应要求学生将事实和原先的猜想进行对照和分析，从而增强学生批判和反思的能力。
3 以实验引导探究
 实验既是探究的基本环节，又是探究的有效载体，让学生通过实验来认识物质，学习化学是落实课程目标的有效途径。新课程从“提高学生的科学素养”出发，倡导“从实验中学习化学”。在苏教版教材中设置了“观察与思考”和“活动与探究”等栏目，旨在为学生提供更多的实验探究的机会。在“蛋白质”[10]的教学中，为研究蛋白质的性质，可以设置以下实验进行探究：
 实验1：取两支盛有蛋白质的试管，分别加入蒸馏水及饱和硫酸钠溶液；
 实验2：取3支试管，各装入3mL的鸡蛋白溶液，一支加热，一支加入少量乙酸铅溶液，另一支加几滴浓硝酸溶液后微热。
 实验3：用两把镊子分别夹一小块凝固的蛋白质与一根头发或一根棉纱线，在酒精灯上灼烧，闻其气味。 （转载自中国科教评价网http://www.nseac.com）
 又如在 “铝的氧化物与氢氧化物” [11]教学中，同样可以设计以下实验引导学生进行探究：
 实验1：①氧化铝和水；②氧化铝和酸；③氧化铝和碱。
 实验2：①氢氧化铝和水；②氢氧化铝和酸；③氢氧化铝和碱。
 实验3：①由氯化铝制氢氧化铝；②由偏侣酸钠制氢氧化铝。
 以实验引导探究，不仅创造条件让学生多动手参与实验操作，同时又努力发挥化学实验在探究学习中的作用，激励学生参与实验的设计，引导他们通过实验去发现和探究解决问题的方法，从而在实验探究中培养学生的科学素养，使学生的学习方式实现由被动接受向自主探究的变革。
 以问题、猜想和实验引导学生开展探究，只有遵循了知识的生成规律、化学的学科特点和学生的认知规律，才能真正体现“以学生为主体，以教师为主导”的教学观。

参考文献
[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中课程方案（实验）.北京：人民教育出版社，2003：2
[2]刘知新.化学教学论（第3版）.北京：高等教育出版社，2004：196
[3]中华人民共和国教育部制订.全日制义务教育科学（7~9年级）课程标准（实验稿）.北京：北京师范大学出版社，2001：11
[4]阎立泽，韩庆奎，于清江等.化学教学论.北京：科学出版社，2004：167
[5][7][8][11]王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·化学·化学1（必修）（第4版）.南京：江苏教育出版社，2007：55~56，88~90，49~50，65~67
[6][9]王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·化学·化学反应原理（选修）（第3版）.南京：江苏教育出版社，2008：60~62，74~76
[10]王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·化学·有机化学基础（选修）.南京：江苏教育出版社，2004：103~104