2016-2017学年论文《初中化学新课程中探究实验教学的问题与策略》

初中化学新课程中探究实验教学的问题与策略

黄水初级中学  谢晓娟

摘要：科学探究作为义务教育化学学科的一个重要模块，也是其他科学类学科的重要模块。如何在日常的教学和学习中进行科学探究，是教师们迫切需要解决的问题。了解科学探究的本质和一般过程，在平时的学习中渗透科学探究是能力培养的有效策略。

关键词：初中化学  探究实验   问题与研究

现代科学把科学视为对大自然不断前进和自我校正的探究过程，所有的科学知识都是科学探究的结果。因此，现代教育中的“科学”不只是静态的科学结论，而且包括动态的科学。所以，科学的本质就是一种探究活动，它的本质特征就在于向未知发起挑战，利用人类的已知探究未知的领域。本文针对化学探究实验教学在实际课堂教学中的问题谈谈自己的看法。

一、为什么要进行科学探究

以某年成都市中考化学试题为例：

（2013年）1、下列变化属于化学变化的是

A、酒精挥发　B、石蜡融化　C、粮食酿酒　D、水凝成冰

（2013年）2、下列有关化肥和农药的说法错误的是

A、氯化钾可用作钾肥

B、化肥能有效提高农作物产量

C、农药施用后，不会通过农作物转移到人体

D、农药应根据农作物、虫害和农药的特点合理施用

（2015年）3.在金属表面覆盖保护膜是普遍采用的金属防锈措施之一。下列自行车的防锈措施中，不属于覆盖保护膜的是

A.擦拭保持洁净与干燥                  B.链条上油

C.轮圈镀铬                            D.车架喷漆

在这三道成都中考题中，第三道题得分率较高。原因在于学习第八单元第三课题《金属资源的利用和保护》，课本中要求学生实验探究铁制品锈蚀的条件，很多同学都在实际生活中动手做过该探究实验，或者有生活的经验。第二小题，虽然在农业生产中比较常见，但是对于现在的学生而言化学肥料仅仅是课本上的知识，老师的讲解并没有使它变得具体形象，由于他们既缺乏实验探究又缺乏生活经验。可见，通过科学探究的方式，可以提高学生学习知识的能力，使科学的理论知识和科学的探究有机的结合，在“做科学”中学习科学。正如美国科技馆墙上的那句话：“我听过了，就忘记了；我看过了，就知道了；我做过了，就记住了。”

二、什么是科学探究

科学探究原本是指科学家解决问题的过程。在初中化学教学中的科学探究，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。老师和学生从学科或生活的角度选择探究的主题，提出问题，做出猜想和假设，并设计实验方案，选择实验的药品和仪器，开展实验，观察并记录现象，分析现象，得出结论，进行反思的科学探究过程。

如初中化学教程第一单元《走进化学实验室》第二课题《化学是一门以实验为基础的科学》，探究人体吸入的空气和呼出的气体有什么不同？通过熟悉的气体物质，以学生实验探究的方式，帮助学生了解化学物质氧气、二氧化碳和水蒸气的性质和检验方法，学生通过实验学习化学的实验方法和技能。实验易于操作，容易记忆理解。

三、科学探究在课程教学实施中的问题与挑战

初中化学新课程实施十年，既取得一定的成绩，也存在普遍性的问题和挑战，需要认真对待。化学教学中的科学探究教学应得到切实重视。在课程设置中增加探究主题和活动，明确提出培养实验技能的要求，淡化演示实验和分组实验的界限。目的在于促进学生更多的参与实验和开展自主地科学探究的实验，使学生更多的从科学探究中获得知识。然而，新课程实施实施十年以来，初中化学课堂教学中的实验没有增多，反而变得更少了。从硬件方面来说主要原因包括教学时间的安排，学校管理理念，经费和硬件条件不足等问题。从软件方面来说重要原因是：教师对待科学探究的理念和理解的程度有所不同，学生的基础知识和实验能力也有所不同。因此，我们面对的挑战是：如何使科学探究实验更接近学生的生活，更加容易动手。下面就如何在课堂教学中开展科学探究谈谈自己的看法。

化学是一门以实验为基础的学科。化学实验是中学化学教学的一个重要组成部分,它对于化学现象、化学概念的理解起着重要的作用.并且实验教学可以激发学生学习的兴趣，帮助学生形成概念，获得知识和技能，培养观察能力和实验能力，还有助于培养学生实事求是，严肃认真的科学态度和科学的学习方法。初中化学实验教学的现状是，当前化学实验教学效果不大理想，其主要主要原因：一是教师对实验教学的质量意识淡薄；二是有的教师实验能力差；三是课前准备与精心设计不够；四是忽视操作技巧或教师本身的操作技能差。下面就如何将实验教学落实到位谈谈自己的看法。

四、科学探究实施的策略

（一）细化科学探究的水平层次

初中化学课程中进行的科学探究的目的，一是为了是学生跟好的学习化学知识；二是为了使学生在科学探究的过程中了解化学实验的方法，初步形成科学探究的能力。进行探究实验的主要是初中教师和初中学生。科学探究的实验的内容相同，但学生和教师的水平却不同。教师可以通过科学探究的难易程度，提供不同的科学探究的模式和水平，是科学探究的形式多种多样，可分为不同的水平层次。如根据科学探究的步骤划分层次：

 

例如，在学习人体吸入的空气和呼出的气体有什么不同的探究活动中，教材给出的内容包括提出问题、形成猜想、制定实验方案（见初中化学人教版12叶）。学生主要的任务是记录现象并分析现象，属于一个低水平的实验探究活动（水平1级）。在八单元《金属资源的利用和保护》中，探究金属铁制品锈蚀的条件。根据学生的生活经验，学生已经知道在干燥的空气中不易生锈，但在潮湿的空气中容易生锈。教师提出问题，学生做出猜想，制定实验方案，实施实验，观察实验现象，记录实验现象并分析现象，反思和评价。学生是完成实验探究的主题，属于一个水平较高的科学探究（水平2-3级）。在十一单元《生活中常见的盐》中，实验探究氢氧化钠的变质的活动，虽然在知识水平上处于较高的水平，但在已经学习了酸碱盐，复分解反应的基础上可以做到全面独立的开展科学探究活动，即提出问题，做出猜想，制定实验方案并实施，记录并分析现象，得出结论，反思与评价。可以划分为较高水平的科学探究活动（水平3级）。

（二）合理安排科学探究的内容

初中化学课程教学中设计的实验探究内容是相同的，可是学生的水平是不同的。为了有效地培养学生的探究能力，我们讲科学探究划分为3各层次：科学探究的基本功，科学探究的核心，科学探究的关键。

1、扎实科学探究的基本功——观察、记录、表述

观察、记录、表述包括了观察实验，实验交流和表达等。对于实验者来说，观察、记录、表述是进行科学探究的过程中进行分析，研究的关键。

英国化学家、物理学家波义耳( Robert Boyie， 1627 -1691)波义耳把刚采来的一束美丽的紫罗兰插在实验室的花瓶里，开始做实验。可是他一不小心把几滴盐酸滴到了紫罗兰的花朵上。他赶忙用清水去冲洗，就在此时，波义耳看到紫罗兰花竟变成了红色花! 紫罗兰为什么会变红? 波意耳感到很新奇，同时更感兴奋，他决心探根究底、搞个水落石出。波义尔又用HNO3、H2SO4、CH3COOH⋯⋯做实验，结果完全相同———花瓣全变成了红色。经过反复实验，波义耳认定紫罗兰花的浸出液，可用于检验溶液是否呈酸性。

　　初战告捷，但波义耳并不满足，他试图再找出用来检验碱性的物质。他把能找到的花卉、药草、树皮、块茎、块根、苔藓、地衣等制成浸出液，逐一试验它们在碱性溶液中的变色反应。终于发现:碱性溶液能使从石蕊地衣中提取出的紫色液体变蓝。即便如此，波意耳仍未就此止步，他想:能不能用一种试剂既能测酸性又能测碱性呢? 他试着把石蕊浸出液滴入盐酸溶液中，结果出现了与用紫罗兰检验酸性一样的现象———石蕊浸出液也变成了红色!

石蕊试剂遇碱变蓝，逢酸变红，波义耳发现了双向指示剂! 从此，石蕊试剂广泛应用于检验溶液的酸碱性。波意耳这项重大发明是在1646年，直到几百年后的现在，仍在普遍采用。所以，我们今天能十分容易地检测出溶液的酸碱性，这应该感谢伟大的波义耳!

从上述例子可以看出，在科学探究的观察中科学、严谨的记事和良好的记录数据学习和分析现象的习惯，是发现问题必不可少的基础。在中学阶段培养扎实的科学探究的基本功，观察和记录，表述的能力，才能为后续的探究活动打下坚实的基础。初中化学教材中有许多这样的探究实验如：观察和描述——对蜡烛及其燃烧的探究；观察和记录----氧气的性质等。

2、重视科学探究的核心内容----分析和得出结论

初中阶段的化学的探究活动的目的，主要是为了体验科学探究的过程，初步掌握探究学习的方式。然而，分析实验和得出结论是整个可探究的核心工作，其主要涵盖了科学探究能力中的解释与结论、反思和评价等要素。根据实验现象教学分析并得出结论，是探究过程中最简单的事，也是最困难的事，每一个不同的现象在不同的的研究者的眼中有不同的结论。

例如：年轻的伊萨克·牛顿坐在自己家的花园中，一个苹果落下来砸到他的头上，他忽然灵感乍现，想出了万有引力定律。 牛顿又进一步发展他的想法。他比较了掉落中的苹果与掉落中的月亮，后来牛顿了解到，如果月亮没有朝著地球掉落的话，它将会做直线运动，最后则会脱离绕地轨道，所以他认为月亮正绕著地球而掉落(月球可是很认真的掉唷)。因此，月亮必定掉落在那条没受到外力时应该会走的下方。牛顿大胆地假设，月球在重力的吸引下，只是一个绕著地球转的抛体而已。至于月球的切线速度是怎么来的，可能就是在宇宙大霹雳、创世之时就决定了，而月球的切线速度大小将会决定它绕地球的轨道是圆形、椭圆形、抛物线、双曲线或是撞上地球。牛顿并不是发现了重力，他是发现重力是「万有」的。每个物体都会吸引其他物体，而这股引力的大小只跟物体的质量与物体间的距离有关。牛顿的万有引力定律说明，每一个物体都吸引著其他每一个物体，而两个物体间的引力大小，正比于这它们的质量，会随著两物体中心连线距离的平方而递减。

在现实生活中苹果掉落地面是常见的现象，只有牛顿对这一现象进行了分析，真正得出万有引力的也只有一个人。在生活和学习中，关注不同的现象，打破思维定式，建立质疑的精神，认真对待每一个现象，积极思考得出结论。

3、抓住科学探究的关键--------提出问题和方案设计

如果说能够正确地观察和记录、表述使学生达到操作员的水平标志，那么学会分析和得出结论意味着学生已经开始成为思考者。而要成为真正的研究者，就必须能够提出问题并进行方案设计。在科学的史册上，能够用于质疑权威的观点的科学家-----拉瓦锡。对“燃素”学说持怀疑态度的拉瓦锡，实在难以接受“燃素”是物质燃烧原因的观点。1772年2月，他读到了达尔塞的一篇研究报告，其中谈到“在高温下烧得炽热的金刚石会消失得无影无踪”，这一实验结果使他深受启发。那么，在没有空气的条件下，加热金刚石会怎样呢？于是他把金刚石用调成糊状的石墨厚厚地包上一层，再把这些乌黑的圆球放在烈火中烧得通红。几小时后，剥开石墨外衣，里面的金刚石竟然完好无损！拉瓦锡捉摸着：“金刚石的失踪看来与空气有关！莫非它与空气发生作用了？”这种想法和当时流行的“燃素”学说截然相反！

为了证明自己的设想，他用白磷作了一系列实验，毫无例外，白磷燃烧之后产生的白烟比白磷重了，这证明“磷和空气发生了化合”。而白磷在燃烧过程中，只有1/5的空气可以助燃，拉瓦锡把这种空气暂时称为“有用空气”。　　至此，应该说“燃素”学说可以推翻了，但拉瓦锡仍不肯冒然作出结论。1774年，他又用天平在曲颈瓶中通过加热金属作了定量研究，结果仍然证明了他的设想 ！“如果能从金属灰中提出纯的‘有用空气’的话，那么，我的燃烧理论就无懈可击了！”按照他的这一新设想，1774年10月，他在加热汞灰之后，收集到的“脱燃素空气”果然具备了他对“有用空气”所预言的性质。这时，拉瓦锡坚信：绝对没有“燃素”存在，可燃物质的燃烧，或者金属变为煅灰并不是分解反应，而是与“有用空气”发生了化合！1777年，他把这种“有用空气”正式命名为氧。使得100年来在“燃素”学说错误基础上被颠倒了的全部化学又重新恢复了科学的本来面目，使化学这门科学向前推进了一大步！

对于学生来说，拥有对科学的“好奇心”是他们进行思考的基础，在思考中提出问题是培养科学探究能力的重要环节。对于教师来说，鼓励学生用于提出问题，培养学生在实验过程中提出问题的习惯是非常重要的。学生在进行了深入的分析和思考过后，才能真正的提出问题来。反之，能够提出有价值的问题，才能说明学生对学习的知识达到了深入理解的阶段，死的知识才真正的活了起来。

一、课堂教学中科学探究

（一）从课程标准入手，了解初中化学基础学生实验

在初中化学课程学习中，学生通过实验活动了解化学实验的技能和科学探究的方法。学生实验主要包括以下8个：

1.    氧气的实验室制取和性质.

2.    二氧化碳的实验室制取和性质。

3.    一定溶质质量分数的氯化钠溶液的配制。

4.    粗盐的提纯。

5.    燃烧的条件。

6.    溶液酸碱性的检验。

7.    金属的物理性质与化学性质。

8.    酸和碱的化学性质。

教师结合具体的教学活动和学校实际积极创造条件，通过不同的途径安排和组织学生完成上述实验探究。

（二）、从学生的知识储备出发，进行科学探究实验的改进

达尔文说：任何改进，都是进步。同样对化学探究实验的任何改进往往具有积极的意义，甚至起到意想不到的实验效果。

1.改进装置:对实验器具选择及使用进行改进，使得实验操作更方便，方法更简单，效果更明显，说服力更强。比如：二氧化碳与水是否发生化学反应的探究实验中，可以用石蕊溶液浸泡餐巾纸后快速晾干得到干燥的石蕊试纸，实验现象明显，而且易于操作。

2.改进原料:对实验所用药品及用量进行改进，使得实验效果更明显，实验的安全性更好，实验可视性更明晰。例如：在酸雨的性质的探究实验时，可以利用硫磺燃烧制取二氧化硫通入水中制的硫酸型酸雨。分别放入大理石，花瓣，金属镁，观察到的现象更加明显。

3.改进过程：在科学探究的实验过程中，不恰当的实验过程可能导致产生错误的理解，因此改进对实验的操作步骤进，能使实验更有利于学习和理解。。例如：探究分子性质的教学中，通过观察贲芬子的图片，从理论的角度总结出分子间有间隔。但在实际生活中，它只是课本上单纯的化学知识。我们可以添加酒精与水互溶的实验，观察实验中液体总体积，从实际探究中认识分子间有间隔。。

总之，化学是一门以实验为基础的学科，“探究”是教育自古就有的研究课题。在《美国国家科学教育标准》中，科学探究与生命科学、地球、物理科学等一起构成了内容标准的7个学习主题，可见其在课程学习中的重要性。但我们也要正确地看待科学探究并不是简单地学生按照老师的剧本演戏，警惕流于形式的、表面的探究。在探索物质的性质和反应规律过程中，必须运用多种方法来进行实验教学。除常规的教学手段外，科学探究的方法学习化学的知识是非常有意义的。