中學化學探究教學的實踐與思考

1、中學化學探究教學的實踐與思考摘要：新一輪課程改革創(chuàng)導自主的、合作的、探究的學習方式。在中學化學課堂教學中深入開展探究教學可以有效地改變教師的教學方式和學生的學習方式，從而提高課堂教學效率，使化學教學與新課程改革相適應。本文結合化學教學，旨在通過實驗教學、概念教學和問題解決中的探究教學，力求為中學化學探究教學拓展實踐范例。關鍵詞：探究教學；化學教學；實踐。一、課堂教學中的探究認識探究即探索和研究之意；探究教學即以探究為主的教學，教學過程是在教師的啟發(fā)誘導下，以學生自主學習和合作討論為前提，以教材為基本探究內容，以學生周圍世界和生活實際為參照對象，為學生提供充分自由表達、質疑、探究、討論問題的時機

2、，讓學生通過個人、小組、集體等多種解難釋疑嘗試活動，將自己所學知識應用于解決實際問題的一種教學形式。相對于傳統(tǒng)的以教師、課堂、書本為中心的傳遞性教學而言，探究教學強調了學習的主體性，有利于調動學習積極性，活躍課堂氣氛，培養(yǎng)學習能力與創(chuàng)新能力。新一輪課程改革要突破的重點、難點之一就是轉變學生的學習方式，倡導自主、合作的探究學習。中學化學教學是以物質元素化合物、有機物為載體、以實驗為基礎、以基本概念、基本原理為中心開展教學，以培養(yǎng)學生問題意識和問題解決能力為目標，探究教學亦如此。在探究教學中有必要處理好以下關系：1、目標與內容在課程設計的層面理想的課程，根據課程總目標，確定具體目標，再根據具體目標

3、，確定各水平階段的內容標準。在課程規(guī)劃的層面規(guī)劃的課程，要根據課程的總目標、具體目標和內容標準來制訂水平教學計劃，以便從總體上把握課程目標的全面達成。在教學實施的層面實施的課程，在一節(jié)課的具體教學中，教學目標和教學內容要根據具體的教學實踐和學生的具體發(fā)展情況制訂，一節(jié)課的目標與內容是具體的、相輔相成的；教學目標統(tǒng)領教學內容，教學內容又是達成教學目標的載體。2、內容與形式一堂課的好與壞，關鍵在于教學內容是否豐厚、新穎和生動，能否給人有益的啟迪。在內容與形式之間教學內容才是核心，形式是為內容和目標服務的。因此探究教學應注重形式之外的內涵，充分考慮到教學的內容和實際需要，切不可使其與教學內容相脫節(jié)，

4、為“探究”而“探究”。3、過程與結果過程和結果在教學上是一個統(tǒng)一體，關注過程與兼顧結果是一種動態(tài)的關系。體驗和生成是探究教學過程性價值的核心，在活動過程中，所體驗的也許是痛苦的、失敗的經歷或感受，但對學生的未來發(fā)展與成長來說則會產生積極的作用。這種作用往往表現在學生對事物的認識、實踐能力和思想意識等方面。隨著學生經驗的不斷豐富以及知識水平和認識能力的發(fā)展，高中階段處理過程與結果的過程中應有所不同，增強對活動結果的關注度，以保證探究教學的有效性。當然，堅持“關注過程，兼顧結果”的基本原則，以致于體驗性目標和生成性目標的實現，即實現探究教學的過程價值。二、實驗教學中的發(fā)散探究化學是一門實驗為基礎的

5、科學，怎么強調實驗都不會過分。化學教科書中的實驗主要是以驗證或穩(wěn)固相應知識為基本出發(fā)點來設置的驗證性實驗，學生只要根據給定的實驗方案操作，并把觀察到的實驗現象記錄于給定的實驗冊中，再填空式地寫上可預期的實驗結論和解釋，就算完成了實驗。盡管教學實驗已經過挑選，但不是每一個都能在較短時間內順利完成的，常需要教師在課前找條件、作改進，解決阻礙成功的問題。實際上這樣刻意去做，不僅費時費力，而且抹殺了學生探究、創(chuàng)造的時機。1、以實驗的現象發(fā)散探究探究是科學實驗最本質特征之一。如何將驗證性實驗轉化為探究性實驗，以實驗培養(yǎng)學生的探究能力，是教師在教學中應當要思考的問題。將問題直接暴露在學生面前，可以促使他們

6、去思考、去提問?！咎骄空n例1】酸與鋁的反應過程教學活動發(fā)現問題某同學在進行Al的性質實驗時發(fā)現，用已去除氧化膜的大小相同的Al片分別與H+濃度相同的稀HCl和稀H2SO4反應，發(fā)現存在明顯不同的實驗現象：鋁片跟稀鹽酸反應快，產生氣泡多；鋁片跟稀硫酸反應慢，產生氣泡很少。提出假設鋁片跟稀鹽酸反應快是稀鹽酸中的氯離子對反應有促進作用；鋁片跟稀硫酸反應慢是稀硫酸中的硫酸根離子對反應有抑制作用。實驗探究在鋁跟稀硫酸的溶液中加入固體食鹽，發(fā)現反應明顯加快；在鋁跟稀鹽酸的溶液中加入固體硫酸鈉，發(fā)現反應幾乎沒有什么影響。得出結論氯離子對鋁片跟H+反應有促進作用。資料：氯離子會破壞鋁的致密氧化膜結構總結應用為

7、什么鋁制品除了不能盛放酸堿之外，也不宜長期盛放咸菜等腌制食品？結合鋁對人體的危害，理解食品包裝及與飲食有關的物品不能用鋁制品。由此可見，化學實驗中的意外現象、學生生活中遇到一些化學問題，都是進行探究的好素材。【探究課例2】Fe2+和Fe3+的轉化條件蘇教版化學1P73任務：用鐵粉、FeCl3、FeCl2、KSCN溶液、新制氯水探究Fe2+和Fe3+的轉化條件。過程教學活動發(fā)現問題實驗：在盛有少量FeCl2溶液的試管中滴入數滴KSCN溶液Fe2+不能使KSCN溶液變血紅色，再向混合液中加入一定量的新制氯水希望能看血紅色，證明產生了Fe3+?，F象：加入少量新制氯水時，并沒有想象中的血紅色，而是有一

8、點點淺紅色。建構假說SCN-被后加入的氯水反應掉Cl2的氧化性比(SCN)2要強；Fe2+與SCN-反應生成了一種難與氯水反應的物質一點點淺紅色。兩種可能在共同起作用。驗證假說在上述淺紅色混合液加入了大量的KSCN溶液，結果還是沒有出現血紅色。查找數據：Fe2+與SCN-的反應資料，電極電勢的變化，認為有一定的可信度。實驗改進在盛有少量0.1 mol·L-1 FeCl2溶液的試管中滴入數滴KSCN溶液，沒有血紅色，證明無Fe3+；再取少量0.1 mol·L-1 FeCl2溶液，先加入少量新制氯水，再滴入數滴KSCN溶液，出現血紅色，證明氯水能將Fe2+氧化成Fe3+。探究反

9、思在實驗中要注意試劑的加入順序，順序不同會導致結果不同。如在SO42-的檢驗時，加入試劑的順序應是HCl BaCl2，出現白色沉淀，證明有SO42-。如果是BaCl2HCl，出現的白色沉淀除BaSO4，還可能是AgCl、H2SiO3等。在探究性實驗的假說驗證過程中會遇到各種困難，以高中生所擁有的知識水平，很難得出完全符合實際的正確的結論，這既是探究性實驗的特點，更是探究教學的精髓，注重結果更注重過程。2、以實驗的裝置發(fā)散探究化學實驗裝置往往由常見的玻璃儀器拼湊而成：一種裝置可能有多種功能，一種任務可以由不同的裝置來完成。因此，利用實驗裝置進行有效的探究教學為化學實驗教學開辟了新的途徑，也為探究

10、教學找到了新的切入點。一種裝置的多種功能往往通過歸納綜合而得來，一種任務的多種途徑往往通過分析解剖或裝置改進而得來。【探究課例3】利用一種裝置制取多種氣體如利用右圖簡易裝置通過固體與液體不用加熱來制備下表10種氣體的11種方法。氣體原料氣體原料氣體原料H2鋅與稀硫酸H2SFeS與稀H2SO4Cl2KMnO4與濃HClO2Na2O2與H2OMnO2與H2O2NH3濃氨水與堿石灰HCl濃HCl與濃H2SO4NO2Cu與濃HNO3SO2Na2SO3與濃H2SO4CO2大理石與鹽酸C2H2電石與水如果放寬條件至可以加熱，其制備氣體的種類和方法將大大增多?！咎骄空n例4】利用相同原理改進不同裝置過程裝置、

11、操作及問題裝置圖起始問題裝置：固體與液體不用加熱來制備氣體時的裝置。操作：先加固體，再倒入液體，然后迅速塞上帶導管的單孔塞。問題：在加入液體與塞塞子之間可能會有氣體逸出，有時還會手忙腳亂的，會對實驗產生一定的影響。制H2S則會影響較大。改進之一裝置：把單孔塞改成帶有玻璃導管和長頸漏斗的雙孔塞操作：先塞塞子再加液體。問題：如用鋅與稀硫酸制H2時，產生的氣泡會從長頸漏斗的底部出口處逸出。改進之二裝置：在長頸漏斗底部出口處套上小試管，起到液封的作用操作：先塞塞子再加液體。問題：在實際操作中發(fā)現液體加入的量難控制，反應不能隨開隨用，隨關隨停。改進之三裝置：把長頸漏斗改為分液漏斗。操作：打開分液漏斗活塞

12、，有效防止產生的氣泡從分液漏斗的底部出口處逸出。問題：在氣壓大時分液漏斗內液體不能順利流下。改進之四裝置：在分液漏斗口與燒瓶之間接上連通裝置。操作：使內外氣壓保持相等，使分液漏斗內液體能順利流下。問題：裝置較為復雜等。其他改進通過以上對制氣實驗裝置的改進探究，不僅讓學生從原理上理解了裝置功能與優(yōu)劣，還可拓展學生的視野，培養(yǎng)學生積極思考的發(fā)散思維，因為發(fā)散思維是創(chuàng)造性思維的重要組成。教學中的有效做法有：有意暴露教學實驗中的矛盾，引導學生發(fā)現問題進行探究；多做設計性、探究性實驗，增強實驗內容的探究性等是培養(yǎng)學生探究能力的有效途徑。探究的內容可以是條件、裝置、步驟、產物、異?，F象、失敗原因的探究，也

13、可以是實驗綠色化、趣味化、生活化、現代化的探究等等。三、概念教學中的整合探究強調“雙基”教學，一直是我國基礎教育的特色。在教學中，教師希望對每一個基本概念都能講解深而透，只怕學生一知半解，有時會出現過分注重概念本身的含義與科學性，過分的精細，從而容易產生從“概念到概念”的偏差。1、以聯系的觀點整合探究概念與概念之間存在某些必然的聯系，有并列關系，也有上下位關系，充分利用這些關系是有效實施課堂教學的關鍵，也是開展探究教學的一個研究視角?！咎骄空n例5】膠體概念的形成過程教學活動創(chuàng)設情境復習：比照已有的溶液與濁液知識，再比照是否透明的特征：觀察泥漿濁液與CuSO4溶液，用激光燈照射，發(fā)現溶液能透光，

14、濁液光線不能透過。深入：光是一種波，濁液顆粒大而反射不能透過，溶液顆粒小發(fā)生衍射透過。發(fā)現問題實驗：用激光燈照射氫氧化鐵膠體外表特征與溶液一樣，發(fā)現有一條光亮的通路。學生的認識與原有認知發(fā)生沖突，無法同化，激起學生探究的欲望分析本質演示：動畫演示丁達爾現象把學生的注意力從觀察事物的表象引向觀察事物質本質特征。深入：得出膠體顆粒的大小與光波長近似而發(fā)生散射。尋找證據資料：可見光波長約10-7m100nm級。閱讀：教材。歸納總結比較：引導學生分析、比較上述各種分散系的現象異同與本質原因抽象：抽象出它們的種種共性與異性，綜合它們的性質，表達：用語言加以表達，對膠體概念進行界定，關鍵是顆粒大小。拓展應

15、用分散系的別離，過濾與滲析。有機結構教學中有很多相互聯系結構關系值得在教學中以聯系的觀點整合探究，如官能團間的相互影響：從甲烷、苯的性質，到甲苯的性質，發(fā)現甲基變活潑，能被酸性高錳酸鉀氧化，苯環(huán)的鄰對位性質變活潑，能與硝酸生成三硝基甲苯；從醇羥基到苯酚羥基變活潑了，酸性增強，在空氣中易被氧化成苯醌，苯環(huán)的鄰對位性質變活潑，能與濃溴水生成三溴苯酚；而溴苯中苯環(huán)卻是使溴鈍化，所以溴乙烷在NaOH溶液中會水解，而溴苯中溶有的溴用NaOH溶液洗時溴苯是不會水解的；等等。在教學活動中教師是一名參與者、幫助者、指導者和鼓勵者，化學實驗、多媒體等資源為學生的自主學習、進行有意義的建構提供了有力的支持，對促進

16、學生的抽象思維能力的發(fā)展也大有裨益。2、以發(fā)展的觀點整合探究中學化學教學的培養(yǎng)對象是一些其身體、思維、認知、情感態(tài)度與價值觀等各方面都在發(fā)展中的學生，學生的認知發(fā)展處于階段性和過渡性，培養(yǎng)的目標是有助于學生主動去學習去建構，這就決定了中學化學教學的基礎性和發(fā)展性，概念也具有其發(fā)展性，因此在概念施探究教學也應根據學生實際作適當的延伸與拓展?！咎骄空n例5】電子式的書寫蘇教版 化學2過程教學活動創(chuàng)設情境概念：電子式是用“·”或“×”來表示原子的最外層電子，以簡明地表示原子、離子的最外電子層的電子排布。說明：一個原子最外層最多排8個電子，分別用小黑點寫在元素符號的上下左右四個位置，

17、每個位置最多排2個電子。舉例： 、 、 。 練習：嘗試寫出Mg、Al、Si、P、S的電子式。發(fā)現問題能成單盡量成單排布： 能成對盡量成對排布： 既有成單，又有成對：電子在位置上的不同排列交流討論取得共識：位置上的不同排列是等價的。從電子相互排斥及美觀的角度看，應盡可能對稱排列。存在爭議：盡可能成對還是成單排列？查閱資料成單排列：理論證據：電子相互排斥應盡可能分開排。模擬證據：假設有4個位置，你們只有兩個人，有必要擠在一起嗎？成對排列：理論證據：能量最低原理、泡利不相容原理與洪特規(guī)則。 事實證據：Mg的最外層電子是排在3s軌道上，是成對的。實踐應用應用電子式表示化合物的形成過程MgCl2的形成過

18、程中Mg原子電子式用 表示；在MgO的形成過程中Mg原子電子式用 來表示?；衔锏碾娮邮奖硎綜H4的電子式中的C用 ；C2H4中用 ；CO2中用 。NH3電子式中的用 ，而N2電子式中的N用 。反思創(chuàng)新哪為什么一種原子的電子式可以用多種方式來表示呢？原因：電子式的地位：是原子、離子最外電子層的電子排布簡明地表示方式，由此可見電子式只是一種應用工具，并不是一種完善的理論。簡明性是其主要要點，因此如何表示可以有多種寫法，要實事求是，因地制宜。另外電子式中描寫的是原子基態(tài)還是激發(fā)態(tài)也不同。中學化學中一些發(fā)展性的概念可采用模糊教學，不必苛責、“不求甚解”，在教學中靈活把握，才能表達教學的藝術。又如對元

19、素周期表模型的建構中要抓住了建模本質：排表原則元素隨原子序數的遞增從左到右排列，電子層數相同的排在同一橫行，最外層電子數相同的排在同一豎行和原子核外電子排布三原則，通過學生親身體驗、嘗試，不僅能加深對周期表理解，更能樹立結構決定性質的理念。三、問題解決中的變式探究復習是教學過程的重要組成部分，為了幫助學生突破重點、全面掌握化學知識和技能，提高復習的效率與針對性，在復習的過程中應以問題為導向，隨時回歸教材，找到知識在教材中的落腳點和延伸點，通過探究教學，不斷完善和深化中學化學知識。如在電化學專題復習教學中，筆者認為采用先以教材為本，后以問題解決中抓住其本質規(guī)律進行變式探究，在問題解決中要做到形變

20、而神不變，緊扣知識主線，通過知識培養(yǎng)能力，提高復習效率?！咎骄空n例7】電化學專題復習過程教學活動復習回憶以銅、鋅、硫酸原電池的復習引入，掌握電極、原電池的概念，學會判斷電子流動、電流流動與電解質溶液中離子流動的方向，完成有關的電極反應式與總的電池反應方程式。再從電子的反向流動中引出電解及陰陽兩電極的概念，掌握離子的放電次序等雙基知識。例題分析【例】如下列圖，當線路接通時，發(fā)現M用石蕊試液浸潤過的濾紙a端顯藍色，b端顯紅色，且知甲中電極材料是鋁、銅，乙中電極材料是銅、鉑，且乙中兩電極不發(fā)生變化。甲、乙分別是什么裝置？寫出A、B、C、D的電極名稱和電極材料。寫出電極反應式和電池反應方程式。設計意圖

21、：穩(wěn)固雙基并對雙基知識進行靈活應用。變式探究之一【變式1】如果把甲池中的電解液換成NaOH 濃HNO3 時，是否能構成原電池？假設能，請寫出甲池的電極反應式和電池反應方程式。設計意圖：通過改變電解質溶液NaOH，復習有關鋁與堿反應的知識點；當改變電解質溶液濃HNO3時，則銅變成了負極，當銅鋁有足夠的量時，會產生以下三種情況：變式探究之一a、正極反應是濃HNO3中的H+與NO3-共同反應去得電子b、隨著濃HNO3的不斷消耗，溶液變成了稀HNO3，則此時鋁又變成了負極，銅變成了正極，正極反應是稀HNO3中的H+與NO3-共同反應去得電子c、當稀HNO3消耗完后，溶液變?yōu)镃u(NO3)2，正極反應是

22、Cu2+得電子通過此變式練習，拓展了電極判斷的方法，還能培養(yǎng)過程思維，動態(tài)的去看問題。從總的反應結果來看，是鋁與濃硝酸的反應，銅在這反應中相當起到催化劑的作用，而上面的過程分析，相當于是銅作催化劑的機理探究。變式探究之二【變式2】如果改變乙池中的電極材料，判斷電極反應是否發(fā)生變化？假設有變化寫出電極反應式。乙池的Cu電極換成Fe電極(強化陰極不參與反應的知識，電極反應與陰極材料無關)乙池的Pt電極換成Ag電極(練習電解時陽極由惰性電極向活性電極的轉變，防止思維定勢)變式探究之三【變式3】如果改變乙池中的電解液，判斷其電極反應是否發(fā)生變化？假設有變化寫出電極反應式和電池反應的離子方程式。乙池電解

23、液換成 KOH 或Na2SO4 乙池電解液換成MgCl2(3)乙池電解液換成AgNO3 (4) 乙池電解液換成CuCl2設計意圖：通過此變式練習強化了離子放電次序，全面穩(wěn)固了電解的四種類型：a、活潑金屬的含氧酸鹽包括強堿與含氧酸：電解的是水b、活潑金屬的的無氧酸鹽：電解的是電解質與水c、不活潑金屬的含氧酸鹽：電解的是電解質與水d、不活潑金屬的無氧酸鹽：電解的是電解質本身 注：從反應角度把F-歸為含氧酸根通過以問題導向的探究教學可以理清問題脈搏，抓住問題關鍵，提高解決問題的效率。尤其總復習，是中學化學學習非常重要的時期，也是穩(wěn)固基礎、優(yōu)化思維、提高能力的重要階段。在總復習時對典型習題、代表性習題

24、或小專題更要多下功夫，不僅一題一得，更要一題多得，既能促使知識得到不斷地彌補、完善，又能舉一反三，從方法上領會解題過程中的審題、破題、答題的方式和奧秘等，以此培養(yǎng)良好的思維品質(嚴密性、敏捷性、深刻性、創(chuàng)造性和廣闊性)。長期堅持，就能化平凡為神奇：能掌握化學知識及其運用的內在規(guī)律和聯系，善于抓住關鍵，靈活地解決化學問題；能駕御化學問題的全貌，抓聯系、作比較、會歸納、能延伸；能另辟蹊徑、不拘一格地解決實際問題。五、教學實踐后的探究反思探究教學能讓學生感受、理解知識產生和發(fā)展的過程，培養(yǎng)學生的科學精神和創(chuàng)新思維習慣，重視培養(yǎng)學生收集處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表

25、達能力以及團結協作和社會活動的能力。探究教學所強調的學生自主探索、問題解決、發(fā)現學習、科學精神等必將為創(chuàng)新教育開拓新的路徑，使創(chuàng)新教育能夠真正付諸于現實。新課程的化學教科書在內容編制上就很能表達探究教學理念，如蘇教版中的“你知道嗎”、“活動與探究”、“交流與討論”、“問題解決”、“回憶與總結”等欄目，表達了從原有知識經驗進行建構，到激發(fā)探究欲望，引領學生積極投身實踐活動，進行自主探究，享受發(fā)現的快樂。通過探究，幫助學生開啟化學思維，培養(yǎng)知識遷移能力和問題解決能力，增加了學習中的自我反思和自我評價。其中最為核心的欄目“活動與探究”在化學1中有對膠體性質、常見物質的檢驗、溴碘的提取、碳酸鈉的性質、鋁的氫氧化物、鋁的性質、不同價態(tài)鐵化合物的相互轉化、氯化鐵與銅的反應、鋼鐵的腐蝕、銨鹽的性質等共10處?；瘜W2中有鈉鎂鋁單質活動性強弱、硅磷硫氯非金屬性強弱、11-17號元素性質的遞變規(guī)律、A族元素非金屬性強弱變化規(guī)律、C4H10分子模型的建構、影響過氧化氫分解反應速率的因素、FeCl3溶液與KI溶液、