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探究能力是學生靈活運用已掌握化學知識、經驗、技能,探尋、研究、思考未知或已知事物的能力。教師在初中化學實驗教學中,應以學生為中心,以實踐應用技能為導向,指導學生在多樣化的實驗探索中,獨立收集信息,自主制訂計劃解決實際問題,讓學生在豐富多樣的學習體驗中,把握問題本質,提升和發展探究學習能力。初中化學實驗有利于學生在實踐中掌握知識,發展理性思維、探究精神與實踐創新能力,教師在課堂教學中應強調學生的主體作用,引導他們主動參與、發現問題,靈活運用化學知識解決問題。讓學生在探究解決實驗問題的過程中,自主分析、思考各種異常現象,促使學生在探索解決問題的過程中,能始終立足于化學學科視角提出創造性的解決方法。化學學科知識揭示了原子、晶體結構與性質間的內在關系,是研究物質性質、結構、組成的自然科學。教師在化學實驗教學中,要堅持以學生為中心、為根本,引導他們結合已有的生活經驗和知識技能自主探索思考,理解抽象、復雜物質的變化規律、結構、性質。探究是學生通過觀察、分析、閱讀、思考、實驗、討論等途徑去主動學習的能力,教師應確保教學過程的開放性、互動性與民主性,鼓勵和引導學生在相互質疑、探索學習中發展科學思維與探究學習能力,實現對化學知識概念的深層理解。
一、創設實驗任務,挖掘探究潛能
探究能力培養下的化學實驗教學活動,要圍繞問題展開,引導學生在實踐思考和操作分析中,自主歸納知識要點,總結和掌握知識與方法。教師在化學實驗教學中,要用具有針對性的問題激發學生思維能力的求異性和靈活性,讓學生在趣味性、探究性的問題任務思考下概括、分析科學事實,理解抽象、復雜的化學知識和概念原理。例如,在教學“空氣”時,教師以“了解氧氣、氮氣、稀有氣體的主要物理性質與用途”為探究點,提出難度適度、邏輯合理的問題,指導學生自主完成“測定空氣里氧氣含量”的實驗流程,目的是讓學生在富有開放性的問題探究中,親自操作、觀察、分析、了解空氣組成,鍛煉自身獨立思考和判斷、探究的能力。空氣瞧不見、摸不著,但是人人都離不開。教師:“我們身邊有藍天、溪水、白云、陽光、綠樹,自然界都依靠空氣維持生態平衡,同學們是否能用一個簡單的實驗,說明空氣確實存在于我們身邊?從學生熟悉的話題入手,激活學生的探究思維,引導學生自己去動手實驗,根據拉瓦錫的研究結果,查閱資料信息,尋求問題答案。教師:“拉瓦錫在實驗中是如何發現氣體減少了15的?”教師向學生講述拉瓦錫發現空氣組成的實驗裝置和故事,啟發學生有目的性地仿照、觀察實驗現象、記錄實驗結果,測定空氣里氧氣的含量,“我們在實驗中,氣體減少的體積小于15?為什么?”“拉瓦錫研究結果,氧氣約占15,為什么?”“水面上升不滿15的原因是什么?”“紅磷熄滅后瓶內還有沒有殘余的氧氣?”教師指導學生的探索過程,讓學生獨立記錄,基于實驗數據進行分析、交流、辯論,把自己的實驗過程進行總結、梳理。學生:“裝置漏氣或紅磷不足?”“當氧氣含量低時,紅磷不能繼續燃燒。”教師要合理組織學生歸納空氣的主要成分:有與紅磷反應的氣體———氧氣。讓學生在實驗現象的進一步深入分析中,結合實驗現象,自主搜集相關信息資料,歸納空氣的組成,得出自己的結論和解釋,形成獨立探索精神與探究分析能力。教師在實驗教學中培養學生的探究能力,要注重對學生差異思維的激發,引導學生結合已有經驗和知識,從多角度去驗證、判斷、推理,運用化學知識解決問題。探究是一個質疑、發現的過程,教師要引導學生在動手、動腦的觀察、實驗、思考中自行探究并掌握知識原理,發展探究思維與能力。
二、交流思考創新,深入質疑探究
教師在化學實驗教學中,要把學習的主動權交給學生,啟發學生從化學概念、規則等角度,對于實驗演示中的問題進行猜想、推理、假設,讓學生在問題的論證、類比、觀察、分析中,借助化學知識反復實踐、認識,獲取準確數據與結果。教師要起到組織者的作用,支持學生在實驗、討論、交流與設計中,不斷改進、調整、探索,促使學生在探究中對實驗中的疑點進行深入的思考,發展學生的思維想象力、創造力和探究能力。例如,教學“燃燒的條件”時,為了讓學生深刻掌握物質燃燒的條件,教師在學生獨立實驗前,可組織學生說一說燃燒時觀察到的現象,思考“為什么篝火中的木材要架空?”“生活中點燃火柴時,劃火柴是為了達到什么目的?”培養學生的探究、歸納和抽象思維能力,讓學生在觀察、探索中,能利用物質燃燒的條件建構化學知識概念,解釋日常生活中的燃燒現象,激發學生對化學知識的學習興趣。教師:“燃燒是生活中的常見現象,火的應用給人類帶來了文明和進步,但如果我們不善于防火和正確使用,又會給生產、生活帶來危害,下面我們一起進行實驗探究了解燃燒的特征。”組織學生思考、觀察實驗,“點燃火柴和石塊,觀察是否可以燃燒。”“常溫下的蠟燭是否可以燃燒,點燃后呢?”給燃燒下定義:發光、發熱、氧化反應。“什么樣的物質,在什么條件下會燃燒?做出一些合理的猜想。”“火柴可以燃燒,石塊不能燃燒,說明什么?”教師要結合實驗現象,讓學生在動手、動腦中探究燃燒的條件,發現新問題,讓學生在積極思考的學習狀態下,與已有的生活經驗建立聯系,認識燃燒的條件。教師要啟發學生通過獨立思考從微觀視角探究物質世界,讓學生在實驗數據的支撐下,合作、交流、觀察、猜想、證實,能根據相關的化學性質、進行歸納、探索,拓展科學思維,提高探究思想品質。在化學實驗教學中,教師要成為學生的啟發者和誘導者,組織學生在自主交流中發現問題、提出問題、獲得證據、作出解釋,進而通過邏輯推理探究,對已知的實驗數據信息展開概括、分析,準確抓住事物的關鍵要素,提出個性化的新穎論點。
三、獨立設計實驗,主動探究疑難
在化學實驗教學活動中,教師要統籌考慮化學的科學應用價值等核心要素,精心設計化學實驗項目主題,組織學生在思考、實踐、質疑與探究中,獨立自主獲取感知、探索化學知識概念,加深學習理解。探究能力是學生在實驗中的創新和發現能力,教師要融合證據推理、社會生活、環境認知等元素,組織學生在有意義的目標引領下,獨立設計實驗流程,親身經歷歸納、反思、討論、檢驗、評價,主動建構知識,形成具備科學探究意識與獨立獲取證據和設計實驗方案的能力。例如,教學“氧氣的實驗室制取與性質”時,教師可組織學生自主練習儀器裝配、完成氣體的收集、檢驗等相關操作,合作設計制取氧氣的方案,讓學生用已經掌握的化學知識,自主分析、討論進行實驗,并通過總結、評價進行思維激辯,從而提升探究能力,豐富認知經驗。“我們可以用分解過氧化氫溶液,加熱混有二氧化錳的氯酸鉀固體的方法制取氧氣。”“為什么不能選擇氧化汞?”(汞有毒性,氧化汞加熱會生成汞和氧氣)而且過氧化氫分解制取氧氣的方法,操作簡便、便于收集,適合實驗室制取少量氣體。教師可組織學生自主選擇裝置,獨立設計制取氧氣的方案,規范操作親自動手制取氧氣。教師要把握好教學方向,始終以發展學生科學探究能力為突破口,引導學生自主發現、提出、思考、討論、記錄制取氧氣的步驟和方法,并能結合現象獲取解釋和結論,驗證各種實驗方法。“如果制的氧氣不純,你認為可能是什么原因?”教師既要及時發現、指出、糾正學生的錯誤,又要恰當評價,鼓勵學生的新想法,讓學生在自主分析、討論、歸納實驗現象的過程中掌握學習方法,“夾取一小塊木炭,在酒精燈上加熱到發紅,由瓶口向下緩慢插入收集到的氧氣中”觀察現象、用語言文字表達。“燃燒停止后,加入少量澄清石灰水到集氣瓶里,震蕩,有什么現象?”教師要為學生提供展示成果的機會,組織學生分組實驗、討論、記錄、表達實驗現象,讓學生在總結實驗規律、解釋問題的過程中,讓學生在實驗成果中能相互分享經驗,充分發揮自身的探究思維潛力,不斷改進、糾正思路,將知識轉變為探究能力與學習素養,促使學生在持續性的反省、調整與建構中,實現探究能力與化學素養的綜合發展。教師在實驗教學中可設計制作方案、實驗、探究、展示成果、評價五個實踐環節,讓學生在自由、獨立的綜合實踐中,能結合信息資料和問題自主探索,親身經歷知識技能的形成與發展。教師在探究能力培養的導向下,要從學生熟悉的事物、經驗、環境入手,讓學生在實驗流程中,能始終以積極主動的情感態度和探索精神自主分析,獨立制訂實驗計劃,促使學生在發展探究精神和能力的基礎上,建構對化學理論知識的深層理解。總之,教師在初中化學實驗中培養學生的探究能力,要突破傳統講練教學模式的局限性,開闊學生的體驗和探究空間,引導他們在自由、自主的學習體驗中,始終能以積極主動的學習態度動腦、動手,持續性地不斷提高自身的創新精神與探究能力。實驗學習在于深入透徹理解物質形態的多樣性。教師一方面要注重對學生的客觀評價,另一方面要設計科學、恰當的學習任務,以幫助者和引導者的身份,調動學生的情感體驗,讓學生在有意義的討論與探究學習中,能基于自身的理解對實驗過程進行深刻的概括、反思、歸納,促使學生在多樣、自主的實驗操作中實現全面發展。
作者:尤海燕 單位:甘肅省平涼市涇川縣豐臺鎮中學