引导探究的教学尝试的教学论文

时间:2021-08-31

  问题·猜想·实验——引导探究的教学尝试

  摘要:引导探究是化学课堂教学中开展探究的主要方式,以科学探究中的基本环节——提出问题、猜想假设、设计实验等引导学生开展探究,从而将课堂教学与探究活动结合起来,既有效地落实了课堂教学的三维目标,也促进了学生的全面发展。

  关键词:化学教学;探究;问题;猜想;实验

  进行科学探究的方式是多种多样的。一般说来,其基本过程具有六个要素:提出科学问题;进行猜想和假设;制定计划,设计实验;观察与实验,获取事实与证据;检验与评价;表达与交流。[3]为了引导学生开展有效的探究活动,我们以问题、猜想和实验引导学生进行探究活动,增进学生对探究过程和方法的理解,收到了较好的成效。

  1 以问题引导探究

  美国心理学家布鲁纳认为,在教学过程中,学生不是知识的被动接受者,而是主动的、积极的探索者,教师的作用是要形成一种使学生独立探究的情境,而不是提供现成的知识,要让学生自己去思考,参与知识获得的过程[4]。因此,在教学过程中,教师通过提出具有典型性、启发性、挑战性的问题,引导并启发学生由易到难、由简到繁、由浅入深、由形象到抽象的层层递进地思维,带领学生由“未知区”向“最近发展区”靠拢,最后达到将“未知区”转化为“已知区”的目的。

  将教学内容设计成一个个问题呈现给学生,问题与问题之间紧密联系,环环相扣,层层递进,形成问题链,让学生在问题链的引导下展开讨论,自主地解决问题,并在讨论中获取知识。如在学习“镁的提取及应用”[5]时,我们设计了如下问题链(表1),让学生围绕着这些问题展开探究。

  表1 “镁的提取及应用”中的问题链设计

  编号 问题 意图

  ① 海水中含有大量的Mg2+,能不能像制取粗盐一样采用蒸发结晶的方法制取MgCl2? 认识Mg2+的水解

  ② 如何实现Mg2+的富集和分离? 了解Mg2+的富集

  ③ 是不是直接往海水中加沉淀剂?

  ④ 从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好?为什么? 选择合适的试剂

  ⑤ 如何由贝壳制取氢氧化钙?

  ⑥ 如何由氢氧化镁制得无水MgCl2? 实现Mg的转化

  ⑦ 采用什么方法可以实现由无水MgCl2到Mg的转化?为什么?

  ⑧ 设计完整的从海水中提取镁的流程。电解产生的Cl2如何处理? 归纳Mg的提取

  ⑨ 镁有哪些性质? 了解Mg的性质

  ⑩ 镁在空气中燃烧的产物有哪些?含量如何?

  通过一个接一个问题向前推进,学生沿着问题所提供的线索自主探究,主动获取知识,教师所设计的问题在这个过程中起到了引领和导航的作用,教师在其中所做的适当讲解则起到了支持作用。在这样的学习中,教师也才真正成了学生学习的引导者和支持者。

  2 以猜想引导探究

  科学的发展从某种意义上来说,是猜想不断被证实的过程,因此,猜想是自然科学发展的一种途径。学生在学习中也可以根据已知的实验事实和化学知识,对未知的物质及其变化规律做出的合理的判断。但猜想并不是毫无根据的幻想,更不是胡思乱想,在教学中要不断地引导学生提出假设,适时地点拨,充分调动学生主动参与的心理,明确因果联系,强调逻辑推理,同时容许学生有多种不同的猜测、想象。通过猜想引导学生探究,不仅训练了学生思维,同时又在不断地在对信息的收集、分析和解释中多角度地获得知识、训练技能、增强体验。

  根据两个或两类不同物质所具有的某种共性,推出其中一个物质可能具有另一个物质所具有的性质而形成猜想。如在“弱电解质的电离平衡”[6]教学过程中,为了研究电离平衡的影响因素,我们创设了如下问题:

  醋酸溶液中加入少量的下列物质对醋酸的电离平衡有何影响?

  A.加Zn粉;B.盐酸;C.NaOH溶液;D.CH3COONa(s);E.NaCl(s);F.Na2CO3

  类比化学平衡猜测电离平衡的影响因素:①加Zn粉,向正方向移动;②加盐酸,向逆方向移动;③加NaOH溶液,向正方向移动;④加CH3COONa(s),向逆方向移动;⑤加NaCl(s),不移动;⑥加Na2CO3,向正方向移动。然后结合化学平衡移动的原理来验证这些猜想的准确性。

  又如在“含硫化合物的性质和应用” [7]教学中,针对SO2的性质,可以类比于CO2,让学生们展开的一些猜想:①SO2是非金属氧化物,类似于CO2,有可能是酸性氧化物,可以和水、碱、碱性氧化物等反应;②从SO2的化合价看,SO2中的S元素为+4价,化合价可以升高, SO2可能具有氧化性;③从SO2的化合价看,SO2中的S元素为+4价,化合价可以降低, SO2可能具有还原性;④SO2有漂白性(这一点可能是从预习课本知识得出)。

  从特殊、个别事实,所获得的认识或规律,通过归纳提高到一般的认识和规律,这又是猜想的一种方法。在学习有机物的时候,就可以根据几个具体物质的研究推导出一类物质的性质,如学习了溴乙烷的性质后,就可以推测出卤代烃的相关性质;学习了乙醇的性质后,就可以推测出醇的相关性质。在“钠、镁及其化合物” [8]教学过程中,我们根据已有Zn + FeSO4 = ZnSO4 + Fe等的知识,归纳“排在前面的金属能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来”的结论,从而猜想:Na排在金属的前面,应能把CuSO4 溶液中的`Cu置换出来,实验中应该会出现红色的固体沉淀。由此设置“Na与CuSO4溶液发生怎样的置换反应?”的探究活动,从而认识金属和盐之间发生置换反应的普遍性与特殊性。

  同一类事物可能具有相同的性质,根据化学现象和资料的某些重要特征,通过分析现象、整理资料也是形成猜想的一种途径。如在“盐类的水解”[9]的教学中,为了探究不同溶液的酸碱性,我们引导学生先对物质进行分类,然后根据已有的知识或认识进行猜想(表2),然后进行实验验证,从而认识“谁强显谁性”的水解结果。

  表2 对不同类型盐的水溶液酸碱性的猜想

  组别 盐的代表 猜想及依据

  强碱强酸盐 NaCl、KNO3 呈中性,NaCl水溶液呈中性

  强碱弱酸盐 CH3COONa 、Na2CO3 呈碱性,Na2CO3俗称纯碱,可能显碱性

  弱碱强酸盐 NH4Cl、Al2(SO4)3 呈酸性,弱碱强酸盐与强碱弱酸盐可能存在对应性

  在学生进行猜想时,教师要适当地鼓励学生大胆地猜想,同时又要引导学生回忆与猜想有关的已有知识,帮助学生将已有的知识与在猜想中获得的新知识整合起来。在验证后,还应要求学生将事实和原先的猜想进行对照和分析,从而增强学生批判和反思的能力。

  3 以实验引导探究

  实验既是探究的基本环节,又是探究的有效载体,让学生通过实验来认识物质,学习化学是落实课程目标的有效途径。新课程从“提高学生的科学素养”出发,倡导“从实验中学习化学”。在苏教版教材中设置了“观察与思考”和“活动与探究”等栏目,旨在为学生提供更多的实验探究的机会。在“蛋白质”[10]的教学中,为研究蛋白质的性质,可以设置以下实验进行探究:

  实验1:取两支盛有蛋白质的试管,分别加入蒸馏水及饱和硫酸钠溶液;

  实验2:取3支试管,各装入3mL的鸡蛋白溶液,一支加热,一支加入少量乙酸铅溶液,另一支加几滴浓硝酸溶液后微热。

  实验3:用两把镊子分别夹一小块凝固的蛋白质与一根头发或一根棉纱线,在酒精灯上灼烧,闻其气味。

  又如在 “铝的氧化物与氢氧化物” [11]教学中,同样可以设计以下实验引导学生进行探究:

  实验1:①氧化铝和水;②氧化铝和酸;③氧化铝和碱。

  实验2:①氢氧化铝和水;②氢氧化铝和酸;③氢氧化铝和碱。

  实验3:①由氯化铝制氢氧化铝;②由偏侣酸钠制氢氧化铝。

  以实验引导探究,不仅创造条件让学生多动手参与实验操作,同时又努力发挥化学实验在探究学习中的作用,激励学生参与实验的设计,引导他们通过实验去发现和探究解决问题的方法,从而在实验探究中培养学生的科学素养,使学生的学习方式实现由被动接受向自主探究的变革。

  以问题、猜想和实验引导学生开展探究,只有遵循了知识的生成规律、化学的学科特点和学生的认知规律,才能真正体现“以学生为主体,以教师为主导”的教学观。

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