全國第十屆實(shí)驗教學(xué)創(chuàng)新研討會論文集-針對普通高中學(xué)生實(shí)際全面優(yōu)化實(shí)驗探究教學(xué)

針對普通高中學(xué)生實(shí)際全面優(yōu)化實(shí)驗探究教學(xué)張怡上海市永興高級中學(xué)200023摘要針對普通高中學(xué)生實(shí)際，對課堂實(shí)驗教學(xué)中的關(guān)鍵問題——探究式教學(xué)進(jìn)行探討。闡述了對例證性實(shí)驗教學(xué)與探究性實(shí)驗教學(xué)的理解，明確地指出當(dāng)前化學(xué)教學(xué)實(shí)驗教學(xué)中要處理好例證性實(shí)驗和探究性實(shí)驗的關(guān)系，要將例證性實(shí)驗適當(dāng)改變成探究性實(shí)驗接著從四個方面介紹了對優(yōu)化實(shí)驗探究教學(xué)的思考與探索。關(guān)鍵詞普通高中學(xué)生實(shí)驗教學(xué)探究性實(shí)驗例證性實(shí)驗化學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗通常被分為“驗證性實(shí)驗”和探究性實(shí)驗兩類。所謂“驗證性實(shí)驗”是指讓學(xué)生在已經(jīng)知道結(jié)果及過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗操作，以強(qiáng)化某些認(rèn)識為目的的實(shí)驗。其實(shí)，把這類實(shí)驗稱為“驗證性實(shí)驗”并不恰當(dāng)，稱為“例證性實(shí)驗”則比較準(zhǔn)確。吳俊明等．科學(xué)教育基礎(chǔ)．北京：科學(xué)出版社，2022．139吳俊明等．科學(xué)教育基礎(chǔ)．北京：科學(xué)出版社，2022．139“例證性實(shí)驗”準(zhǔn)確地明示了實(shí)驗的目的和功能，它以實(shí)例證明傳授內(nèi)容，注重的是探究結(jié)果（事實(shí)、概念、理論），而不是探究的過程，傳授的知識和科學(xué)過程分離，而且與實(shí)驗發(fā)生的背景無關(guān)。例證性實(shí)驗的教學(xué)模式通常是“告訴——驗證——應(yīng)用”，學(xué)生們用實(shí)驗驗證學(xué)習(xí)的原理、概念性質(zhì)或者規(guī)則、過程，這種“照方抓藥”模式是高度固定化的。目前，在高中化學(xué)課本中所涉及的學(xué)生實(shí)驗絕大部分仍是例證性實(shí)驗，不利于學(xué)生的主動探究學(xué)習(xí)。化學(xué)教學(xué)中的探究性實(shí)驗通過實(shí)驗來回答學(xué)生感興趣的問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，是一種具有參與性和體驗性，并且在教師指導(dǎo)下展開的活動。探究性實(shí)驗的教學(xué)模式一般是“發(fā)現(xiàn)問題——提出課題——實(shí)驗探究——形成結(jié)論”。它跟科學(xué)研究中的實(shí)驗活動比較接近，要對某些假說或認(rèn)識進(jìn)行檢驗。在這類實(shí)驗活動中，學(xué)生通過自主地參與獲得知識的過程，可以形成科學(xué)概念，養(yǎng)成一定的探究能力以及探索未知世界的積極態(tài)度。我校是一所普通高中，學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)不是很好，學(xué)習(xí)能力明顯不如重點(diǎn)中學(xué)的同學(xué)，作為老師，是無法選擇也不應(yīng)該選擇學(xué)生的，我們有責(zé)任將所有的學(xué)生都培養(yǎng)成社會需要的人才。這就要求我們老師能有意識地在課堂教學(xué)中滲透能力的培養(yǎng)過程，培養(yǎng)學(xué)生正確的、科學(xué)的思維方式和科學(xué)品質(zhì)?？紤]到學(xué)生現(xiàn)有的學(xué)習(xí)水平，在高三化學(xué)實(shí)驗復(fù)習(xí)教學(xué)中，我不是一味機(jī)械地重復(fù)舊知識，而是將高中教材中的有關(guān)例證性實(shí)驗適當(dāng)修改，對“例證性實(shí)驗”與“探究性實(shí)驗”進(jìn)行整合，采用引導(dǎo)探究式的教學(xué)模式，努力使學(xué)生在原有的認(rèn)知基礎(chǔ)上再上一個臺階，在鞏固“雙基”的基礎(chǔ)上，提升能力。通過實(shí)踐我感到，要全面優(yōu)化，才能真正使探究性實(shí)驗體現(xiàn)出它的價值。為此，有這樣幾點(diǎn)需要注意：1.創(chuàng)設(shè)好誘人的實(shí)驗探究情境，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用高中教材為我們提供的學(xué)生實(shí)驗往往著眼于單層次、單側(cè)面的實(shí)驗內(nèi)容，因而有著較大的局限性和單調(diào)性。進(jìn)入高三實(shí)驗復(fù)習(xí)階段，為了達(dá)到讓學(xué)生會學(xué)、會做、能創(chuàng)新的目的，有必要對實(shí)驗內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣购脱a(bǔ)充，積極創(chuàng)設(shè)問題情境，形成探索的氛圍，使實(shí)驗過程成為師生共同參與的“研究”過程，盡量讓學(xué)生多層次、全方位地認(rèn)識化學(xué)原理，并滲透科學(xué)思想，啟迪學(xué)生科學(xué)的化學(xué)研究方法。為此，要從實(shí)驗涉及的知識和學(xué)生的生活經(jīng)驗、經(jīng)歷中去提出讓學(xué)生探究的問題，重視問題的開放性，創(chuàng)設(shè)情境引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗去探究、證明。課例：高三定量實(shí)驗復(fù)習(xí)課《銅片與濃硫酸反應(yīng)后余酸物質(zhì)的量的測定》【情境引入】——發(fā)現(xiàn)問題取6.4g銅片和濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱，直到反應(yīng)完畢，最后發(fā)現(xiàn)燒瓶中還有銅片剩余。從化學(xué)方程式的系數(shù)看，根據(jù)投入的銅片和硫酸的量，應(yīng)該是恰好完全反應(yīng)，那為什么銅片不能全部溶解呢？【追問】這個實(shí)驗結(jié)束后，燒瓶里的溶液中可能存在哪些微粒？【提出課題】能不能運(yùn)用定量實(shí)驗測定的三種方法設(shè)計實(shí)驗方案，測出銅片與濃硫酸反應(yīng)后剩余硫酸的物質(zhì)的量？【提示】銅片與濃硫酸的反應(yīng)是很復(fù)雜的，硫酸的濃度不同，可能會發(fā)生很多副反應(yīng)。【學(xué)生討論、交流】——設(shè)計方案①如何測量m（剩余Cu片）②如何測量m(SO2)（討論：用液體吸收劑還是固體吸收劑好？）③如何測量n(Cu2+)→m(CuO)④如何測量n(SO42-)→m(BaSO4)(討論加BaCl2還是加Ba(OH)2好？)⑤如何測量V(SO2)⑥如何測量n(H+)→V(H2)（討論：用怎樣的金屬好？）⑦如何測量n(H+)→V(NaOH)……在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，教師歸納，然后細(xì)化每種方法，并進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、升華，鞏固、提升學(xué)生對定量實(shí)驗設(shè)計三類方法的認(rèn)識。象這樣開放性的探究主題，通過多類知識聯(lián)系、多種實(shí)驗方案的設(shè)計，能讓學(xué)生的創(chuàng)新思維的多向性得到充分發(fā)揮，綜合能力不斷提高。學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，在教學(xué)中應(yīng)充分體現(xiàn)出來，實(shí)驗教學(xué)也是這樣，應(yīng)該鼓勵學(xué)生自己觀察、思考、提問，設(shè)計合理的實(shí)驗步驟并進(jìn)行操作，同時注意引導(dǎo)學(xué)生間相互幫助、相互協(xié)作，共同體驗科學(xué)探究的樂趣，才能體現(xiàn)探究學(xué)習(xí)的成效。2.創(chuàng)設(shè)好和諧的實(shí)驗探究氛圍，注重學(xué)生間的合作和交流在教學(xué)實(shí)踐中，民主、和諧的探究學(xué)習(xí)氛圍可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性提高，學(xué)生的思維也顯得特別活躍。所以，營造積極的課堂學(xué)習(xí)氛圍，努力創(chuàng)設(shè)“教師-學(xué)生”及“學(xué)生-學(xué)生”之間民主、平等、自由、寬容和諧的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生消除探究學(xué)習(xí)過程中的恐懼心理，有心理安全感，全身心投入學(xué)習(xí)探索與創(chuàng)造之中，是實(shí)驗探究的前提。在學(xué)生做實(shí)驗進(jìn)行探究的過程中，教師在教室里四處走動，與各小組進(jìn)行交流，傾聽學(xué)生的問題和想法，不時評價學(xué)生的探究進(jìn)程并確定適合學(xué)生的下一步學(xué)習(xí)計劃。教師要相信每一位學(xué)生都是天生的探索者，保護(hù)、支持學(xué)生的興趣，尊重學(xué)生的觀點(diǎn)和思維，尊重學(xué)生在探究活動中的個性發(fā)現(xiàn)。在平等、自由的氛圍下，學(xué)生的探究意識才能被激活，使探究成為自身發(fā)展的一種需求，只有這樣提高探究的有效性才成為可能。交流與合作是科學(xué)學(xué)習(xí)的重要途徑，對普通中學(xué)的學(xué)生尤為重要。通過交流與合作，可以使學(xué)生貢獻(xiàn)出經(jīng)驗和發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同完成單個學(xué)生無法完成的復(fù)雜任務(wù)。在整個探究過程中，教師必須在引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立探究的基礎(chǔ)上，重視引導(dǎo)學(xué)生開展討論和交流活動。教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)的過程中切不可直接提供給學(xué)生實(shí)驗時所需要的儀器以及實(shí)驗的方法、步驟，而要引導(dǎo)學(xué)生開展討論和交流活動，使學(xué)生發(fā)表自己的探究成果和方法、傾聽他人的探究經(jīng)驗，并進(jìn)行客觀的比較和鑒別，從不同的角度改進(jìn)，提高認(rèn)識，克服獨(dú)立探究中的片面性和局限性，正確理解所獲得的知識。只有協(xié)調(diào)的合作行為，才能真正達(dá)成科學(xué)探究的目的。3.給予學(xué)生充足的探究時間，確保實(shí)驗探究有效很多時候，我們教師為了保證課堂的完整性，探究活動尚未完成就喊停。學(xué)生剛進(jìn)入探究關(guān)鍵階段，教師就急于要整理材料，致使探究成了一個形式，匆匆地走過場。這樣的探究怎么能培養(yǎng)出學(xué)生的科學(xué)探究精神呢？在課堂中，教師要減少不必要的講解時間，把課堂時間的支配權(quán)給學(xué)生，給學(xué)生以充足的時間沉浸在科學(xué)活動中，讓他們感受“研究”是一件快樂的事，只要學(xué)生愿意，就應(yīng)為他們適當(dāng)延長探究時間。不同的探究實(shí)驗需要的時間是不同的。參與同一個實(shí)驗，每一個學(xué)生所需的時間不相同，在這個環(huán)節(jié)上教師要多關(guān)注進(jìn)度慢的學(xué)生，及時幫助他們解決疑難，同時又注意引導(dǎo)速度快的學(xué)生及時整理實(shí)驗結(jié)果，凝煉對研究過程的體驗和結(jié)果。更重要的是，在教學(xué)時間有限的情況下，要精心選擇探究內(nèi)容，使其能起到“舉一反三”作用。4.搞好探究性實(shí)驗和例證性實(shí)驗優(yōu)化和整合例證性實(shí)驗的改進(jìn)：增加問題的探究性、開放性對于象我校這樣基礎(chǔ)較薄弱的高三學(xué)生來說，教師不能以為學(xué)生能力有限，不能開展探究式學(xué)習(xí)、不會自主學(xué)習(xí)、難以達(dá)成教學(xué)目標(biāo)而放棄對學(xué)生能力培養(yǎng)的每一個契機(jī)和載體。采用低水平的反復(fù)習(xí)題操練來提高高考的成績，其實(shí)就忽視了以學(xué)生發(fā)展為本。對于知識要求和能力要求較高的教學(xué)內(nèi)容，教師要通過逐步增加問題的探究性、開放性，并且選用合適的教學(xué)方法，兼顧兩者的落實(shí)。課例：高三復(fù)習(xí)Fe3＋、Fe2＋的轉(zhuǎn)換片段1.通過設(shè)計簡單實(shí)驗：(1)證明Fe3+有氧化性(2)證明Fe2+有還原性提供可選藥品試劑有：FeCl3溶液、FeSO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、Zn粉、Fe粉、Cu粉、淀粉溶液、CCl4溶液、氯水、酸性KMnO4溶液片段2綜合運(yùn)用,拓展提高如何通過設(shè)計簡單實(shí)驗，比較Fe3+、Br2、I2的氧化性強(qiáng)弱提供實(shí)驗藥品和試劑：FeCl3溶液、FeSO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、CCl4溶液、溴水、NaBr溶液片段3回歸生活，學(xué)以致用家用“84消毒液”的主要成分是：NaClO，如何用今天所學(xué)到的鐵的化合物的性質(zhì)設(shè)計實(shí)驗證明84消毒液具有強(qiáng)氧化劑？高三復(fù)習(xí)時，我把實(shí)驗手冊上原有的例證性實(shí)驗進(jìn)行改編，增加了實(shí)驗操作的開放性和探究性，讓學(xué)生在原有的認(rèn)知基礎(chǔ)上，通過設(shè)計原理正確、過程簡單、操作方便、現(xiàn)象明顯的化學(xué)實(shí)驗，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，感悟探求和掌握知識的一般方法。作為教師，我們要創(chuàng)造機(jī)會，把握每一個培養(yǎng)學(xué)生能力的途徑，充分利用好教材，讓學(xué)生通過主動學(xué)習(xí)，積極思維，獲取知識，培養(yǎng)能力。探究性實(shí)驗的優(yōu)化：分層次分解，注意教學(xué)內(nèi)容的滲透、落實(shí)為了同樣達(dá)到高三化學(xué)教學(xué)最后一輪復(fù)習(xí)的要求，既落實(shí)高考考綱知識的要求，同時又提升學(xué)生的能力，對于《銅片與濃硫酸反應(yīng)后余酸物質(zhì)的量的測定》這樣較高要求的定量實(shí)驗設(shè)計的復(fù)習(xí)課，我采用“問題驅(qū)動——引導(dǎo)探究”教學(xué)模式，以“問題驅(qū)動”作為切入點(diǎn)，精心設(shè)置問題，適時引導(dǎo)，層層設(shè)疑，把大問題化為小問題，驅(qū)動學(xué)生參與到課堂探究活動中來，從而推動課堂教學(xué)的進(jìn)行，來達(dá)成“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀”的三維教學(xué)目標(biāo)。實(shí)踐證明，針對我校學(xué)生選用這樣的教學(xué)模式是有效的。我在這次教學(xué)設(shè)計中采用了“分層次分解”的設(shè)想：先根據(jù)實(shí)驗?zāi)康暮投繉?shí)驗設(shè)計的思路確定實(shí)驗原理，初步形成一些實(shí)驗方案，建立每種方案的大致框架（此時的方案僅涉及把實(shí)驗?zāi)康牧哭D(zhuǎn)化成可測量、實(shí)驗原理等，這是第一層次），再兼顧定量實(shí)驗的三種方法，從中選取比較有代表性的四種方案，細(xì)化討論（其中涉及主要實(shí)驗步驟、儀器的選擇、裝置連接順序、藥品的選用、誤差分析、數(shù)據(jù)處理等，這是第二層次），最后根據(jù)學(xué)生自身參與體驗的過程，升華本堂課討論的問題（定量實(shí)驗設(shè)計的原則和需考慮的因素，這是第三層次）。分層次遞進(jìn)分解學(xué)習(xí)的做法是為了降低學(xué)生的思維難度，同時也指引思維方向。達(dá)到第二層次，對于學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗觀察和已有知識的運(yùn)用都提出了較高的要求，達(dá)到第三層次對學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)能力提出了更高層次的要求。課堂教學(xué)實(shí)踐反映，同學(xué)對這樣分層次遞進(jìn)的學(xué)習(xí)方式能夠接受和應(yīng)對，既能將原有的實(shí)驗基礎(chǔ)知識進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固，同時也能體驗自己設(shè)計簡單實(shí)驗方案的學(xué)習(xí)快樂過程，克服實(shí)驗設(shè)計的畏難情緒，提高對實(shí)驗學(xué)習(xí)的自信心。在進(jìn)行驗證性實(shí)驗的教學(xué)時，不能為了讓學(xué)生探究，而置教學(xué)內(nèi)容于不顧，要注意結(jié)合實(shí)驗教學(xué)的內(nèi)容，結(jié)合自己學(xué)生的實(shí)際情況合理安排和引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗探究。在進(jìn)行實(shí)驗探究之后，要及時組織學(xué)生對實(shí)驗結(jié)果、現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，討論和組內(nèi)、組間的交流。兩類實(shí)驗相互配合，適度整合實(shí)驗探究式學(xué)習(xí)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主積極投身其中的學(xué)習(xí)方式。與傳統(tǒng)的例證性實(shí)驗比較，探究性實(shí)驗?zāi)艽蟠筇岣邔W(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維能力；能讓學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，體現(xiàn)教師的“導(dǎo)”為學(xué)生的“學(xué)”服務(wù)這一現(xiàn)代教學(xué)理念；還能將學(xué)生的認(rèn)知活動與非智力品質(zhì)的發(fā)展聯(lián)系起來，是提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要手段。因此在化學(xué)實(shí)驗教學(xué)過程中應(yīng)大力倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)的研究與實(shí)踐。但是，探究性實(shí)驗花費(fèi)的時間比較多，而例證性實(shí)驗耗費(fèi)的教學(xué)時間比較少，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗操作、數(shù)據(jù)處理等技能。把兩者適當(dāng)?shù)卣?，有利于更好地促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。課例：高三復(fù)習(xí)氯水的酸性和漂白性A.例證性實(shí)驗：（演示實(shí)驗或?qū)W生實(shí)驗）向稀NaOH溶液中滴加酚酞溶液，溶液變?yōu)榧t色，再逐滴滴加新制的氯水，溶液紅色逐漸變淺并褪去。在上述溶液中再加入NaOH溶液后不能變紅色。說明氯水表現(xiàn)出漂白性，由于漂白而使有色物質(zhì)褪色。B.探究性實(shí)驗：向稀NaOH溶液中滴加酚酞溶液，溶液變?yōu)榧t色，再逐滴滴加新制的氯水，溶液紅色逐漸變淺并褪去。設(shè)計實(shí)驗解釋產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。將相關(guān)藥品放在實(shí)驗臺上，供學(xué)生選擇，讓學(xué)生自由實(shí)驗。C.整合案例：提出問題：向稀NaOH溶液中滴加酚酞溶液，溶液變?yōu)榧t色，再逐滴滴加新制的氯水，溶液紅色逐漸變淺并褪去。產(chǎn)生現(xiàn)象的原因有哪些？如何驗證？學(xué)生討論形成假設(shè)：甲同學(xué)認(rèn)為是氯水中的酸中和了NaOH；乙同學(xué)認(rèn)為是氯水表現(xiàn)出漂白性，由于漂白而使有色物質(zhì)褪色。設(shè)計實(shí)驗方案：在上述溶液中再加入NaOH溶液，如果溶液又變紅色，則甲的觀點(diǎn)正確，如果溶液不變紅色，則乙的觀點(diǎn)正確；或在上述溶液中再加入酚酞溶液，如果溶液又變紅色，則乙的觀點(diǎn)正確，如果溶液不變紅色，則甲的觀點(diǎn)正確；學(xué)生實(shí)驗操作，驗證假設(shè)，形成結(jié)論。這個題目雖然多次給學(xué)生講過，也采用過多種方法。第一種方法學(xué)生是被動的接受知識，雖然操作了實(shí)驗，但缺少全面思考問題的過程，對知識只是靠觀察現(xiàn)象來記憶。第二種方法，我也曾在班級試用過。由于學(xué)生學(xué)習(xí)能力有限，因此課堂上只有小