化學(xué)實驗與研究性學(xué)習(xí)
時間:2022-03-11 03:54:00
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一、化學(xué)實驗是研究性學(xué)習(xí)的一種重要途徑
研究性學(xué)習(xí)是學(xué)生自主地獲取知識和技能、體驗和了解科學(xué)探究的過程和方法、形成和提高創(chuàng)新意識、樹立科學(xué)的價值觀的活動過程?;瘜W(xué)實驗是學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)中的能動的實踐活動形式。化學(xué)實驗為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了親身參與實踐的情境,經(jīng)常讓學(xué)生在實驗教學(xué)過程中欣賞感受化學(xué)美,就會消除對化學(xué)的誤解,激發(fā)探索化學(xué)的濃厚興趣,產(chǎn)生熱愛生活、愉悅和諧、樂觀向上等積極的情緒,具有獲知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。化學(xué)實驗的功能和探究性學(xué)習(xí)的特征決定了化學(xué)實驗必然是探究性學(xué)習(xí)的重要途徑。
1.化學(xué)的學(xué)科特征決定了化學(xué)實驗可以作為研究性學(xué)習(xí)的途徑
“以實驗為基礎(chǔ)”是化學(xué)學(xué)科的基本特征?;瘜W(xué)實驗是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的最現(xiàn)實、最生動、最有效的物質(zhì)載體。學(xué)科的基本特征決定了學(xué)科的學(xué)習(xí)特點,在實驗中學(xué)習(xí)化學(xué)無疑是最有效而又最重要的化學(xué)學(xué)習(xí)方法之一。在化學(xué)實驗中,學(xué)生通過實驗研究和認識物質(zhì),掌握化學(xué)基本原理和基本技能,初步學(xué)會化學(xué)研究的實驗方法?;瘜W(xué)科學(xué)以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科特征,更有利于學(xué)生進行化學(xué)研究性學(xué)習(xí)。
2.化學(xué)實驗本身就是科學(xué)研究的過程
化學(xué)實驗是人們認識和研究物質(zhì)的一種科學(xué)方法,是人們根據(jù)研究的對象和研究的目的,創(chuàng)造性地運用科學(xué)知識和實驗手段,有計劃地實施探究性實踐活動的過程。因此,化學(xué)實驗的過程本身就是一個創(chuàng)造性地探究的過程?;瘜W(xué)發(fā)展的歷史也充分證明:化學(xué)科學(xué)的任何一項重大的突破,無一例外地是經(jīng)過化學(xué)實驗而取得的。正如波義耳所說,沒有實驗,任何新的東西都不能深知。中學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)中的化學(xué)實驗,雖然絕大多數(shù)是對物質(zhì)及其變化的再認識,但從本質(zhì)上看,這一過程與科學(xué)家進行的科學(xué)研究中的化學(xué)實驗是一致的。當(dāng)化學(xué)實驗被用作探究性學(xué)習(xí)的途徑時,化學(xué)實驗的創(chuàng)造性和探究性便充分顯示出來。學(xué)生在實驗過程中積極地動腦動手,體驗科學(xué)家科學(xué)研究的過程和方法,獲得科學(xué)研究的樂趣和成功的喜悅。所以,在學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)過程中,完全可以利用實驗這個手段進行探究性學(xué)習(xí)。
3.化學(xué)實驗為探究性學(xué)習(xí)中驗證假說提供了科學(xué)方法
和科學(xué)家進行的科學(xué)探究一樣,探究性學(xué)習(xí)也具有問題特征、收集信息特征、假設(shè)特征、驗證特征和評價反饋特征。學(xué)生在探究性學(xué)習(xí)中,針對發(fā)現(xiàn)的問題,在回憶總結(jié)已有的知識和經(jīng)驗、收集和整理信息的基礎(chǔ)上,作出大膽假設(shè)或猜想,并通過化學(xué)實驗對提出的假設(shè)或猜想進行證實或證偽。所以,化學(xué)實驗不僅是學(xué)生探究性學(xué)習(xí)時驗證假設(shè)或猜想的主要方法,也為學(xué)生將來從事科學(xué)研究提供了一種方法。
二、化學(xué)實驗作為研究性學(xué)習(xí)途徑的教學(xué)策略
在化學(xué)教學(xué)中提倡和鼓勵學(xué)生通過化學(xué)實驗進行研究性學(xué)習(xí),要充分挖掘化學(xué)實驗在研究性學(xué)習(xí)中的功能,發(fā)揮化學(xué)實驗在研究性學(xué)習(xí)中創(chuàng)設(shè)問題情境、驗證假設(shè)或猜想等環(huán)節(jié)中的作用,研究開發(fā)探究性實驗,引導(dǎo)學(xué)生通過實驗去發(fā)現(xiàn)和研究解決問題的方法,在化學(xué)實驗中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),實現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由被動接受式學(xué)習(xí)向主動探究性學(xué)習(xí)的根本轉(zhuǎn)變。
1.以化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題情境
探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生在發(fā)現(xiàn)“問題”的情境下產(chǎn)生的一系列學(xué)習(xí)活動。問題激發(fā)起學(xué)生探究的欲望,問題引發(fā)了學(xué)生的探究活動。在化學(xué)學(xué)習(xí)中,除學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)問題外,教師更要通過各種途徑創(chuàng)設(shè)問題情境,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題。而化學(xué)實驗是最形象、最生動、最直觀的創(chuàng)設(shè)問題情境的方法之一。
以化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題的情境,要特別注重化學(xué)實驗中學(xué)生觀察和思維能力的培養(yǎng)?;瘜W(xué)實驗現(xiàn)象紛繁復(fù)雜,有目的、有條理的敏銳觀察和深刻的思考,才能從復(fù)雜的化學(xué)實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題。如在進行高中化學(xué)有關(guān)“原電池”的學(xué)習(xí)時,組織學(xué)生完成“將一根鐵絲和一根銅絲放入稀硫酸中,觀察實驗現(xiàn)象并與同學(xué)交流”的實驗,由于鐵絲和銅絲放置的位置問題,可能有些學(xué)生觀察到鐵絲上產(chǎn)生氣泡,銅絲上沒有氣泡產(chǎn)生;有些同學(xué)觀察鐵絲和銅絲上都有氣泡產(chǎn)生。而從觀察到鐵絲和銅絲上都有氣泡產(chǎn)生,到產(chǎn)生“為什么銅絲上也有氣泡產(chǎn)生”的問題,就需要敏銳的觀察和深刻的思維能力。
以化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題情境,要注意將與人類生產(chǎn)、生活密切聯(lián)系和學(xué)生熟悉、感興趣的內(nèi)容開發(fā)成化學(xué)實驗。因為學(xué)生在其感到熟悉和認為有用的情境中特別能發(fā)現(xiàn)問題和產(chǎn)生解決問題的迫切欲望。例如在進行初中化學(xué)的關(guān)于“燃燒條件”的學(xué)習(xí)時,從實驗室酒精燈的熄滅、燃燒木柴要把木柴架空、液化氣灶及煤爐都留有通風(fēng)口等學(xué)生非常熟悉的實驗情境出發(fā),引導(dǎo)學(xué)生思考,發(fā)現(xiàn)問題。
以化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題情境,要使化學(xué)實驗呈現(xiàn)的問題處于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。影響化學(xué)實驗現(xiàn)象的因素很多,產(chǎn)生的化學(xué)實驗現(xiàn)象也錯綜復(fù)雜。教學(xué)中要通過精心設(shè)計實驗方案、嚴(yán)格控制實驗條件等多種途徑,以最佳的實驗方式呈現(xiàn)化學(xué)問題,使學(xué)生通過努力能夠順利地解決化學(xué)實驗呈現(xiàn)的問題。如可用濃鹽酸、濃氨水、酒精等的揮發(fā)實驗來呈現(xiàn)構(gòu)成物質(zhì)的微粒是不停地運動的問題,用氯氣使潮濕的有色布條退色的實驗呈現(xiàn)次氯酸的漂白作用的問題等,都能使學(xué)生順利地發(fā)現(xiàn)和解決問題。2.以化學(xué)實驗驗證假說或猜想
在研究性學(xué)習(xí)中,學(xué)生針對提出的問題,經(jīng)過多渠道的收集信息和深入的思考,將會提出有關(guān)問題解決的方案和問題答案的假設(shè)或猜想。通過化學(xué)實驗對提出的猜想或假設(shè)進行驗證,是學(xué)生進行化學(xué)探究性學(xué)習(xí)常用的方法。
以化學(xué)實驗驗證假說或猜想,要面向全體學(xué)生,讓每個學(xué)生都有體驗和經(jīng)歷用化學(xué)實驗驗證假說和猜想的機會。教師要指導(dǎo)學(xué)生,特別是要幫助和指導(dǎo)那些有困難的學(xué)生完成設(shè)計方案并進行實驗。如在初中化學(xué)中物質(zhì)構(gòu)成微粒知識學(xué)習(xí)時,對“構(gòu)成物質(zhì)的微粒之間是有空隙的”的假設(shè)的驗證,學(xué)生在設(shè)計方案時可能產(chǎn)生一定的困難,這時老師就可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計“一定體積的水和酒精混合”的實驗方案和“氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)物質(zhì)的壓縮”實驗進行驗證。
以化學(xué)實驗驗證假說或猜想,要注重引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一些與假設(shè)或猜想“相違背”的實驗方案和采用反證的實驗方案,以培養(yǎng)學(xué)生的分析綜合、抽象演繹的思維方法和批判性思維能力。如學(xué)生在進行質(zhì)量守恒定律的學(xué)習(xí)時,可能會提出化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量會增大、不變和減少三種不同的假設(shè),并根據(jù)假設(shè)設(shè)計實驗方案進行實驗驗證。在驗證的過程中,教師就可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一些如“鎂條在空氣中燃燒質(zhì)量增加”,“木炭在空氣中燃燒質(zhì)量減少”等“反?!钡膶嶒灧桨?,讓學(xué)生在探究中產(chǎn)生新的問題,以提高研究性學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效果。
以化學(xué)實驗驗證假說或猜想,實驗中要嚴(yán)格控制實驗條件。探究性學(xué)習(xí)中驗證假說或猜想的實驗方案,在不同的條件下,可能會產(chǎn)生不同的實驗現(xiàn)象,要使實驗?zāi)軌蛴脕眚炞C假說或猜想,實驗條件必須與題設(shè)條件相吻合。通過實驗驗證過程中對實驗條件的控制和選擇,使學(xué)生在探究過程中了解到實驗條件控制是實驗的靈魂,從而有效地掌握科學(xué)研究的方法。
3.充分發(fā)揮化學(xué)實驗的探究功能
在化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中,長期以來人們過分夸大了實驗所起的驗證原理、通過形象直觀的方式獲取知識和培養(yǎng)實驗技能的作用。以化學(xué)實驗作為研究性學(xué)習(xí)的途徑,就必須變“驗證性實驗”為“探究性實驗”,恢復(fù)化學(xué)實驗探究性的本來面貌。
充分發(fā)揮化學(xué)實驗的探究功能,要不斷研究開發(fā)適合于探究性學(xué)習(xí)的化學(xué)實驗,要注意從生產(chǎn)、生活實際中挖掘素材設(shè)計實驗方案,因為來源于生產(chǎn)生活實際的實驗探究性強,能極大程度的調(diào)動學(xué)生探究的主動性,使學(xué)生產(chǎn)生強烈的探究欲望。如鋼鐵的銹蝕和防護、燃燒和滅火、金屬的活動順序、氣體和固體物質(zhì)在水中的溶解等都可以設(shè)計成很好的探究性實驗。
三、借助典型化學(xué)實驗,加強思想道德教育
第一,借助典型實驗,恰當(dāng)滲透辯證唯物主義觀點。例如借助葡萄糖跟新制Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)的實驗,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出:有機物的官能團結(jié)構(gòu)是化學(xué)變化的內(nèi)因,而反應(yīng)條件是外因。反應(yīng)條件不同,有機物表現(xiàn)的性質(zhì)就不同。葡萄糖在常溫下跟Cu(OH)2懸濁液反應(yīng)生成降藍色溶液,是多羥基表現(xiàn)的性質(zhì)。從而樹立外因通過內(nèi)因而起作用和量變引起質(zhì)變的辯證觀點。
第二,借助典型實驗,增強愛國意識。例如借助侯氏制堿法實驗原理介紹侯德榜的感人事跡和我國純堿工業(yè)的發(fā)展概況,激發(fā)學(xué)生建設(shè)祖國的使命感。
第三,借助典型實驗,培養(yǎng)良好的品德和行為習(xí)慣。例如結(jié)合每一個演示實驗的特點有側(cè)重地對學(xué)生進行艱苦奮斗、勤儉節(jié)約、遵規(guī)守紀(jì)、不怕挫折、保護環(huán)境的教育。介紹化學(xué)家鉆研實驗要著重加強愛護公物、尊重他人、樂于協(xié)作、注意安全、整潔有序的品德教育,大力糾正學(xué)生在實驗中浪費藥品、亂放亂倒等不良實驗習(xí)慣。
四、通過化學(xué)實驗進行研究性學(xué)習(xí)時應(yīng)注意的問題
1.引導(dǎo)學(xué)生通過多種途徑進行研究性學(xué)習(xí)
化學(xué)實驗是研究性學(xué)習(xí)的重要途徑,但并非是惟一的途徑。有些內(nèi)容用探究性學(xué)習(xí)并不一定需要通過化學(xué)實驗來進行,特別是對學(xué)生具有較多知識背景的內(nèi)容和物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)更是如此。如學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)模型提出質(zhì)疑,我們無法通過實驗進行探究,但可以通過化學(xué)史料,沿著科學(xué)家的研究足跡,去想象、去思考。有些內(nèi)容的研究性學(xué)習(xí)可以通過包括化學(xué)實驗在內(nèi)的多種途徑來進行。因此,在化學(xué)教學(xué)中,要根據(jù)學(xué)生的實際情況、具體學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)校的教學(xué)條件等,引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)、合理地選擇研究性學(xué)習(xí)的途徑。
2.營造良好的研究性學(xué)習(xí)的氛圍
學(xué)生對事物有天然的好奇心和探究的愿望,學(xué)習(xí)的進行很大程度上取決于這種自然傾向的激發(fā)。教師必須注意給學(xué)生營造寬松、民主、自由的氣氛。英國哲學(xué)家約翰•密爾曾說過:天才只能在自由的空氣里自由自在地呼吸。在通過化學(xué)實驗進行探究性學(xué)習(xí)過程中,鼓勵學(xué)生大膽地提出實驗方案,即使是在對學(xué)生提出的不全面、不完善甚至錯誤的實驗方案,也要以表揚鼓勵為主,充分肯定學(xué)生在提出實驗方案過程中的主動參與精神和創(chuàng)新意識。另外,教師應(yīng)保護學(xué)生的好奇心、探究欲和探究性行為,允許他們在保證安全的前提下按照自己的方案進行研究活動,讓學(xué)生在探究過程中經(jīng)受挫折的磨練,并體驗研究的樂趣和成功的喜悅。
3.注意在化學(xué)實驗中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)
化學(xué)實驗是一種重要的科學(xué)活動,可以把觀察、實驗控制、收集事實、分析和統(tǒng)計結(jié)果等科學(xué)方法融于一體。在實驗中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握科學(xué)研究方法。通過化學(xué)實驗還可以培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴(yán)謹求實的科學(xué)精神,一絲不茍的科學(xué)態(tài)度和團結(jié)協(xié)作的科學(xué)作風(fēng),這些是研究性學(xué)習(xí)的必要條件,也是學(xué)生在未來社會全面發(fā)展所必需的基本素質(zhì)。
化學(xué)實驗以它特有的魅力在研究性學(xué)習(xí)中占有一席之地,為學(xué)生形成探究性學(xué)習(xí)的方式,培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力提供了條件。所以,應(yīng)該提倡利用化學(xué)實驗進行探究性學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。