化学探究实验中教师指导策略的研究

化学探究实验中教师指导策略的研究王爱民义务教育阶段化学课程中的科学探究，是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及提出问题、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、表达与交流等要素。学生通过亲身经历和体验科学探究活动，激发化学学习的兴趣，增进对科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，初步形成科学探究能力。——化学课程标准初中化学课程把科学探究作为课程改革的突破口，从“增进对科学探究的理解”、“发展科学探究能力”、“学习基本的（化学）实验技能”三个方面提出具体要求。要求通过初中化学的学习，帮助学生理解什么是科学探究；在实际的探究活动中体验科学探究的过程，初步掌握探究学习的学习方式，初步形成科学探究能力。我们知道，对化学而言，实验是该学科形成和发展的基础，是培养学生严谨的科学态度、审慎的科学思维与思辩的科学方法的重要媒介；科学探究是新课程倡导的学习方式，是激发学生主动学习、善于学习、乐于学习的重要手段，是发展学生创新精神和实践能力的重要方法，当两者在化学学科中融合，便形成了一个新颖而充满魅力的词汇——化学探究实验。在新课程开展的今天，对于化学教师而言，化学探究实验是耳熟能详并且已经成为师生共同学习不可或缺的一种方式，也正因为如此，其效果与质量成为衡量化学课堂教学实效性的重要指标之一。然而，由于众多原因，迄今为止，仍有相当数量的实验探究活动仍然在“探而不究”、“低效甚至无效的探究”的尴尬境地徘徊。为什么探究活动会丧失了优势、弱化了功能、降低了价值？通过对课堂教学过程的分析，存在着多方面的因素，而其中最为重要的因素之一是执教者对化学实验探究活动中教师角色、功能与价值的漠视与丧失。因此今天我想就该问题与大家进行一些浅显的交流。分为两部分：一部分是自己对探究教学的一些认识，一部分是探究教学中教师的指导策略。首先谈一谈自己对探究教学的一些认识。1．探究教学的类型包括形式探究型、亚探究型、实质探究型与二次探究型。形式探究型是指只具备探究型学习的形式，而没有触及科学探究的本质。如，在一些教师的所谓探究学习中，也有从提出问题到交流与评价等六个或七个结构要素，甚至用标题将其标出，但是在重要的实施环节中，我们看到的仍然是教师严格的控制着思想、方法、步骤与结论，仍然用完全讲授的方式向叙述传达一个又一个指令，仍然只关注学生的学习效果而忽略了过程与方法，仍然只关注预设之内的教学内容。亚探究是指具有探究的意味，但仍在探究的全部功能与价值、过程与方法方面有所残缺的类型。初中教科书与现在教师进行的大部分探究都属于此类。这类探究的优点首先在于它与验证性实验相比有了很大进步。我们知道传统的验证性实验都是先知道实验现象与结论，然后再做实验，但是亚探究则是虽然知道了操作的步骤，并对于现象与结论有一定的预计，但还需要通过实验进一步进行确认，这样，与形式型探究相比，已经从封闭化走向开放化，从唯一化走向多元化，从固定化走向动态化。其次，这类实验通常较为简单，结论较为明显，有利于增加学生探究活动能够的成功率，获得探究学习的动力，提高探究学习的兴趣，初步培养探究能力。再次，这类实验通常短小精悍，可以根据教师的教学意图进行调整，针对性强，有利于教师调控与课堂实施，因此也深受一线教师喜欢。但是其缺点在于这种探究类型容易使学生丧失对科学探究的整体认识，不能应对复杂的探究主题与探究内容，在学习科学探究的初期效果较好，但随着学习的深入，还应向实质探究转化。值得一提的是，在我国，包括科学探究在内的众多领域，研究者们都是先设计好方案，再对其进行思考。而西方都是先有思想，再有方案。如著名的心理学实验：桑代克的猫，斯金纳的老鼠与苛勒的猩猩实验，都是构筑好了原理，再去调整方案，因此他们才能做得如此成功。而亚探究是无法达到这一层次的。二次探究型主要指在探究实验过程中因出现了未知物质、异常现象、意外失败等从而引起教师、学生对其进行再次探究。例如，下面两题：（2007全国化学竞赛卷）甲、乙、丙、丁四位同学在探究碱溶液与酚酞作用的实验时，发现了一个意外现象：氢氧化钠溶液溶液滴入了酚酞试液，溶液变成了红色，可是过了一会儿红色就消失了，这是什么原因呢？他们依据自己学过的知识，分别对这种意外现象的成因作了如下猜想：甲：可能是酚酞变质造成的；乙：可能是氢氧化钠溶液与二氧化碳反应造成的；丙：可能是酚酞与空气中的氧气反应使红色消失；丁：可能与氢氧化钠的浓度大小有关系。（1）甲同学刚提出自己的猜想，就遭到其他同学的反对，三位同学的理由是。（2）丙同学认为乙同学的猜想也不对，他的理由是。（3）四位同学认为，要论证丙同学的猜想，还需要做以下实验，你知道实验的目的吗？实验步骤实验目的1．将配制的氢氧化钠溶液加热2．在加热后的溶液中，滴加酚酞，并在上方滴一些植物油。通过以上实验，同学们观察到，溶液变成了红色，过了一会儿红色仍然消失了。（4）若丁同学的方案正确，大家能设计实验证明吗？实验方法可能观察到的实验现象（2007年常州中考卷）安多夫是一种嫩肉粉，其主要成分碳酸氢钠（NaHCO3）可破坏肉质纤维结构、促进肉类吸收水分，从而使肉质松软，达到鲜嫩爽滑的目的。小于发现将拌了安多夫粉的肉类放到锅中并加入食醋等调料烧煮时产生了大量气体，他对此颇感兴趣，决定对其进行探究。Ⅰ.小于对气体的成分进行了猜测：气体中除了醋酸气体之外，还可能含有水蒸气和CO2。他设法收集气体样品并除去醋酸气体后，用右图实验装置进行验证。装置a中盛放的试剂是。Ⅱ.小于对二氧化碳的来源作了两种猜测：猜测①：；猜测②：二氧化碳可能是由碳酸氢钠受热分解产生的。针对以上猜测，小于设计了以下实验：实验步骤实验现象实验结论实验1。猜想①正确实验2取碳酸氢钠样品少许加入试管中，加热使之充分反应，并把产生的气体通入澄清石灰水。试管口出现小水珠，澄清石灰水变浑浊。猜想②正确实验结论：猜想①、②都正确Ⅲ.实验2中，小于发现充分反应后，试管中仍留有一些白色粉末，他猜测可能是氢氧化钠或碳酸钠，请用物理、化学方法各1种进行鉴别。（1）物理方法：；（2）化学方法：。2．探究教学的特征：（1）阶段性。探究实验教学的推进应具有一定的阶段性，这是由于：其一，探究的过程是由若干不同环节构成，各个环节彼此相关却又各有差异；其二，学生对科学探究的认识是逐步发展的，它是建立在对科学探究反复使用、不断感悟、不断反思、总结、探索的基础之上的，这也是人们认识事物的普遍规律；其三，学生的探究能力的养成也是以时间与经验为代价的，不可能一蹴而就。这种阶段性当我们对比初中、高中对科学探究的不同要求时可以清晰地感受出来。因此，教师要把握好这个阶段性。如学生刚开始接触科学探究时，我们仅要求他们能感知科学探究的各个要素，初步知道各个要素在探究中的重要作用，知道科学探究可以按照一定的方法进行，而一个阶段之后，我们可能进一步要求学生了解科学探究的一般步骤，认识各个步骤使用的一般方法，能进行简单的科学探究或部分科学探究，而到学年的结束，我们就要求学生理解科学探究的结构要素，初步形成科学探究所必须的比较、归纳、分析、综合与评价能力，并能根据情景对生产、生活中的物质与现象做比较深入的探究。（2）目的性。探究实验教学应根据教学目的与教学需求进行调整。可大可小，可分散也可集中、可部分可整体，但必须有全局观。可大可小是指可以选择大课题，也可选择小课题，刚开始时选择小课题为宜，在一个阶段之后，可逐渐选择大课题以促进学生的深化学习。可分散可集中是指可以分散进行，也可集中进行，如可以是在平时的课堂中渗透培养探究的精神与方法，也可以在某一个阶段广泛选题，强化学生的认识与理解。可部分可整体是指可以做包含所有探究要素在内的大课题，也可以针对学生的某一薄弱环节专门做专题的小课题。（3）动态性。实验探究教学是以实验的方式由学生自主研究问题的过程，在该过程中，由于学生的生活经验、智力结构、技能结构与情感结构的差异，由于各种环境因素的影响、各种仪器、药品的影响以及实验自身复杂性的影响，学生在科学探究的过程中可能会出现各种突发性事件，教师对这些事件不可能有完全的预见，因此，课堂就具有了不确定因素而呈现出动态性特点。（4）开放化。探究教学的开放化主要体现在形式的开放化、内容的开放化、过程的开放化、结果的开放化、情景的开放化与环境的开放化。形式的开放化是指探究教学不必按照固定的形式、固定的框架展开，从一至二、从二至三的进行。内容的开放化指探究的内容可以多种多样，这个问题在稍后展开。过程的开放化指在探究的过程中，学生可以根据自己的需要，在可能的情况下选择探究所需的工具、仪器，自主决定开展的过程与步骤等。结果的开放化指需要有探有究，即有反思有结果，但可以不强求统一的、标准化结论。（5）多元化4．去模式化。探究教学乃至探究性试题被模式化，虽然便于操作了，但本身是对科学探究的弱化与异化，应打破这个固有模式，把探究的意识融合到课堂教学的每个方面，有时候一个小问题就是一个探究的契机。（蒸发与蒸馏）5．指导不是指令。一、不和谐的音符——异化的科学探究案例1在科学探究习题课上，老师对学生说：“如果要求你对一段描述提出探究性问题，你只要把题中与结论相关的陈述句改为疑问句即可，当然，还可以把其中大小、多少等字眼进行变更。如：“人体呼吸作用时，呼出的气体中可能比吸入的气体含较多的水蒸气。”可以改成：“人体呼吸作用时，呼出的气体中可能比吸入的气体含较多的水蒸气吗？”或者“人体呼吸作用时，呼出的气体中可能比吸入的气体含较少的水蒸气吗？”…………案例分析：提出问题是科学探究中较为简单的一个步骤。教师在教学中通不会过于在意，也不会花过多的时间帮助学生训练。上述的处理方法可能是经常被老师们所使用的方式。可是这样的方式符合新课程对课堂教学的要求？符合对探究实验的要求吗？这样的处理方式能否体现探究的真正价值，能否真正培养学生的探究能力，习得科学探究的方法呢？可能并不是这样。这种方式的弊端也是显而易见的。其一，模式化、固定化的方式显然违背了新课程所提倡的让学生体验学习的过程、让学生以适合自己的方式自主地、个性化地、独立地学习的理念，在实质上又重新回到了标准化、唯一化、应试化的状况；其二，模式化、固定化的方式显然无法培养学生分析、问题解决的能力，不利于学生思维能力与创新能力的培养，更容易在情感上造成一种被动接受、消极等待与依赖性在增强；其三，这种似乎看起来是“万金油”式的所谓的应对技巧其实并不足以解决所有此类问题，尤其是问题较为隐蔽的情景必须要学生通过阅读、分析、理解、综合才能提出具有探究价值的问题。如以下2题。在介绍量筒的使用时，老师强调：它只能量取常温下的液体，否则将引起较明显的误差。老师这么说的原因是什么，你想提出的问题是？实验课上，某同学将一小段镁条放入装有硫酸铜溶液的试管中，发现悬在溶液中的镁条表面有许多小气泡产生，镁条在溶液中上上下下，不停的浮动，过一会儿，镁条下沉。若硫酸铜溶液呈酸性，据此，你想提出的问题是？有的老师会说，这没关系，有多少种类型的问题我就可以总结出多少种应对模式，让学生一一记忆下来，一样可以解决问题。可是，我想问的是，老师是否可以穷举所有的类型，即使能穷举所有的类型，是否又能总结出真正有效的解决模型？一共可能产生多少种模型，学生能把这些模型都记忆下来吗？即使能记得下来，值得吗？可能这并不是最终的解决之道吧。案例2探究课题《质量守恒定律》《质量守恒定律》一课的学习之中，教师与学生已经完成了“提出问题”与“猜想与假设”的步骤。但教师似乎仍然对学生不甚放心，所以，她把教科书上的2个实验的探究步骤都详细地一一书写在黑板上，其中，包括怎样在这个实验中更合理地使用天平，包括怎样装样品、组仪器，以得到完全如书上的实验装置。而后，在学生开始实验之后，她又不断地发现学生在实验中仍然不停现新状况，因此，她不得不多次停下，反复强调一些实验的细节、重复重要的实验要求。…………案例分析这也是在实验探究课上经常出现的一个镜头。透过案例我们可以发现什么？教师对学生的不信任、教师对自身的不信任以及教师对学生指导缺乏计划性、目的性