1、探索性实验的教学模式
从学生的认知规律出发,探索性实验的教学模式可概括为下图:
2、探索性实验教学的实践
(1)利用现有中学化学教材,进行探索性实验教学
如学习“实验室制氧气的反应原理”时,先让学生单独加热过氧化氢,发现过氧化氢受热后才缓慢地放出氧气,再让学生加入二氧化锰后的过氧化氢制氧气,发现放出氧气的速度明显加快。然后让学生分组讨论、提出假设①二氧化锰本身分解放出氧气。②二氧化锰受热不放出氧气,但能改变过氧化氢的分解速率。③过氧化氢与二氧化锰反应生成氧气。这时,再单独加热二氧化锰,发现无氧气放出,然后教师再借助实验录像,证明二氧化锰前后质量不变,化学性质不变,最后让学生归纳出结论。经过这样优化组合后,实验的启发性和探索性大大增加。
(2)指导学生设计探索性实验
现有教材中有很多验证性实验,在教学中,教师可将其设计为探索性实验,激发学生的好奇心和求知欲,促使学生主动探索解决问题的正确途径,让学生成为新知识的探索者和发现者,体验探究过程中的乐趣。
例如,“铁锈蚀”一节的教学就可设计为探索性实验教学。
【提出问题】通过有关钢铁锈蚀造成经济损失资料的收集,由学生自主提出问题:①如何防止钢铁生锈?②钢铁为何会生锈?
【作出假设】学生依据日常钢铁生锈的经验及已有的化学知识,提出以下可能假设:①钢铁锈蚀是铁与空气中氧气作用的结果;②钢铁锈蚀是铁与空气中水分作用的结果;③钢铁锈蚀是铁与空气中氧气与水分共同作用的结果。
【实验探究】分组,由学生讨论后,设计实验方案验证假设。
例:某组同学设计以下方案(如右图):①将在第一支试管中放一枚铁钉,注入蒸馏水,不要浸没铁钉,使铁钉与空气和水同时接触;②在第二支试管中放入一枚铁钉,注入刚煮沸的蒸馏水至浸没铁钉,然后在水面上注入一层植物油,使铁钉只与水接触;③第一支试管用酒精灯烘干,放入一枚干燥、洁净的铁钉,用橡皮塞塞紧试管口,使铁钉只与干燥的空气接触。
【得出结论】一段时间后,由学生观察分析,得出结论:钢铁在潮湿的空气中容易生锈。
【课后延伸】收集资料并交流讨论,提出钢铁防锈的合理建议。
3、实施探索性实验教学要注意的问题
(1)问题有可行性
实验探索问题在内容、方式、方法和探索的程度等方面要符合学生的认识规律、知识基础和能力水平。不能太难或过于简单,超出学生的能力所及。对于初中生来讲,由于他们所掌握的化学知识毕竟有限,生活经验不很丰富,分析和解决问题的能力不是很强,对实验过程中出现的一些现象,一时半会解决不了。如探索溶液导电性时,为什么连接氯化钠水溶液的灯泡比连接氨水的灯泡亮?初中学生显然无法回答。
(2)问题易小不易大
探索性问题不要过于繁杂和开放,可将问题控制在一个点或面上,便于学生实现探索目标,得到正确的结论。如用过氧化氢和二氧化锰混合加热制氧气的实验,涉及到许多化学实验问题,我们不可能将所有的问题提出来加以研究和解决,但是如果探索一些小问题,如不加或加入少量的二氧化锰对产生氧气的速度有何影响,反应完毕后二氧化锰如何回收等,以使学生形成催化剂的概念即可。
三、运用情感教育和渗透科学方法的教育,培养学生的探究能力
设计教师与学生、学生与学生共同探究的教学环境时,应重视师生交往中的情感因素,以自己对学生浓厚情感去引发学生积极的情感反应,促使师生情感交融,以发展和谐的师生关系和学生与学生之间的愉快合作关系。在教学过程中,要营造融洽、宽松、平等、合作的探究氛围,激发学生学习化学的浓厚兴趣,使学生乐于探究。只有在教学中注重情感教育,才能使探究学习成为可能。如学生整日精神高度紧张,处于惧怕教师、厌恶教师等环境下,何以谈学习?更不用说进行较高层次的探究学习。
常言道:“授人以鱼,不如授人以渔。”科学方法是人们探索解决问题与构造发展科学体系的有力手段和工具,也是促进学生发展,利于学生终生学习的“渔”。在探究活动的不同阶段,需要不同的科学方法:在问题阶段,主要有观察现象、发现问题的方法;在假设阶段,主要有推理、形成假说的方法;在检验阶段,主要有实验设计、观察和实验、收集和处理信息、归纳、演绎和数学等资料整理的方法等;在结论阶段,主要有建立、检验和论证结论的方法,表达和交流的方法等。因此在探究教学中,教师要深入研究教材,提炼教学内容中某些方法要素,并在教学设计中予以渗透,让学生在探究活动中体验科学方法的运用。
科学探究是一种重要的学习方式,也是义务教育阶段的化学课程的重要内容,对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。积极开展科学探究活动,对于改变学生的学习方式和教师的教学模式具有重要意义。通过科学探究,可以使学生在获得化学知识和技能的同时,受到科学方法的训练,体验探究的乐趣,形成和发展探究能力。
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