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优化探究教学 提高课堂实效
  作者:李学玲 李翠兰   发布者:学科编辑   来源:第二教育网  发布时间:2014-06-10

   摘要:本文结合教学实例,从明确化学实验基本特征、加强实验过程设计、关注结果评析、注重联系实际、有机整合教材、合理使用自带材料几个方面阐述了在活动与探究教学中,如何实现学科知识的达成和科学方法的渗透以提高课堂教学实效的认识。

关键字:活动与探究   课堂实效

科学探究是一种重要的学习方式,也是义务教育阶段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。科学探究在新课程中的主要呈现方式是《活动与探究》栏目,人教版义务教育课程标准《化学》实验教科书中共编排了31个“活动与探究”。在教学实践中,我们发现探究活动存在浮在表面、流于形式、效率低下的问题。其表现:一是盲目性,探究活动进行了,学生也动了,可最终效果不好,好多探究活动没有为学生掌握理解知识和培养能力服务;二是随意性,探究活动准备不充分、耗时长,冲淡了知识教学,导致教学质量和培养能力成了理想和现实之间的事情。为使探究活动求真务实,提高课堂实效,以获得最优的教学效果。我们开展了同备同上一节课的主题教研活动,对一些活动与探究课进行研讨形成了一些看法。 

一、明确化学实验特征,掌握探究程序,克服盲目性

要真正让学生成为探究学习的主人,培养学生积极探究、乐于发问、勇于实践的兴趣和能力,需要从每次活动做起并经过长期不懈的努力。对刚接触化学的学生来说活动与探究是陌生的,一开始就要求他们独立进行科学探究,是不符合认知发展规律的,效果肯定不会好。所以在开始的活动与探究教学中,引导学生通过具体的活动与探究学习,亲自感受和理解化学学习的特征,掌握科学探究的方法和步骤,克服盲目性,提高科学探究的能力很重要。

案例1:第一单元课题2《我们吸入的空气和呼出的气体有什么不同》

这是学生接触的第一个实验步骤较多的活动与探究,感觉比较困难的是:实验要做什么?怎样去做?去观察什么?教师首先要引导学生阅读教材,清楚两个大问题:第一,探究的内容是什么。第二,探究方法和实验方案是什么。学生明确了探究的内容是空气与呼出气体的比较,具体说是:(1)二氧化碳含量的比较;(2)氧气含量的比较;(3)水蒸气含量的比较。探究的方法是通过对比实验来比较。实验方案是:二氧化碳含量的比较通过它们分别与等量、等浓度的澄清石灰水作用而变浑浊的程度来判断;氧气含量的比较通过燃着的木条在不同气体中燃烧时间的长短来判断;水蒸气含量的比较通过玻璃片在空气中放置和向其表面哈气的方法来判断。最后,教师还要对排水法收集气体的基本操作进行指导。学生明确了内容,有了方法,清楚了探究步骤,避免了探究流于形式而取得了真正的实效。

案例2:第三单元课题2《分子的运动》

这个活动与探究体现了完整的探究过程,我们利用这个探究活动,对学生进行探究步骤的展示。(1)创设问题情境,发现问题:演示实验, B烧杯中滴有酚酞试液的蒸馏水溶液由无色变红。(2)提出问题:为什么溶液会变红呢?(3)做出假设猜想:让学生根据自己的知识和经验做出假设。假设最终确定为①B烧杯中的物质在空气中放置本身会自然变红;②大烧杯罩住B烧杯后,会有某种物质进入B烧杯,使其变红;③A烧杯中有某种物质进入B烧杯中,使其变红。(4)设计方案:先让学生根据自己的猜想设计方案,最后教师引导确定实验方案。确定的方案应该是①取少量蒸馏水,滴入几滴酚酞,久置不变色;②将蒸馏水和酚酞的溶液用大烧杯罩住,无变化;③取少量蒸馏水,滴入几滴酚酞,再向其中滴加氨水,溶液变红。(5)实验验证:学生自己进行实验验证。(5)得出结论:通过实验,学生会发现假设③成立,即结论是:A烧杯中的氨分子运动到大烧杯的空间中,再进入B烧杯中,从而说明分子是不断运动的6)反思评价:主要反思对比方法的运用。在这个活动与探究的学习中,教师恰当的引导、参与,主体始终是学生,学生对探究程序和思维方法的认识经历了一个渐进并成型的过程,有效克服了盲目性。

二、加强实验过程设计,确定探究任务,避免随意性

以探究为核心的教学需要教学时间,要解决有限教学时间和多元化教学目标之间的矛盾有多种途径,其中比较重要的就是进行教学整体设计,整体设计要体现构建性、过程性。随着活动与探究的增多,教师要对教科书中所有活动探究做出统筹安排,要根据探究活动的具体内容和目标把过程设计的各有侧重,避免为探究而放纵探究,或者把探究僵化为一种固定的模式。

案例3:第六单元课题2《实验室里制取二氧化碳的研究》

这是个综合性比较强的探究活动,学生前面已经探究过《氧气的实验室制法》,对实验操作过程和技巧有了一定基础,这个活动探究的重点不再是制备二氧化碳,而是制取二氧化碳的反应原理和实验装置,要侧重引导学生针对两个重点进行探究前的讨论。

在课堂中我们首先向学生提出问题:生成二氧化碳的反应你们知道的有哪些?学生分组讨论后,可以归纳出十几个生成二氧化碳的反应,这些反应可归为四类制取方案:(1)人和动植物的呼吸;(2)含碳物质燃烧,如木炭、蜡烛、酒精、煤等;(3)木炭还原氧化铜;(4)碳酸钙分解。然后针对不同方案从可行性、安全性、科学性、简约性等方面分析评价,明确利用上述反应都不能在短时间内通过简便的操作制取纯净的二氧化碳,此时教师引入用碳酸盐与稀酸反应来制二氧化碳这一方案。方案确定后,给出以下药品:大理石、碳酸钠粉末、稀盐酸、稀硫酸,学生分组进行实验探究归纳反应情况,并从反应速方面分析讨论,得出实验室制取二氧化碳的最佳方案。最后提供给学生教材中给出的仪器,让学生分组讨论,设计反应装置,将每个小组的设计装置图进行归纳比较,得出实验室制取二氧化碳的反应装置,也就是固液不加热制取气体的反应装置。

这样的设计不再是简单随意的重复教材,而是对药品选用和装置选择做了有效拓展归纳,丰富了实验过程,培养了学生的科研方法和素养,让学生体会到探究的乐趣,提升了课堂效率。

案例4:第十单元课题一《溶液酸碱度的表示法—pH

本课题有2个活动与探究,过程设计重点放在对活动与探究1探究数据的记录和分析,设计了下面的记录表:

1)学生学案记录表

 

5﹪硫酸溶液

20﹪硫酸溶液

氯化钠溶液

碳酸钠溶液

5﹪氢氧化钠溶液

20﹪氢氧化钠溶液

洗发水

护发素

pH

 

 

 

 

 

 

 

 

酸碱性

 

 

 

 

 

 

 

 

结论

 

 

2)板书记录表:

 

5﹪硫酸溶液

20﹪硫酸溶液

氯化钠溶液

碳酸钠溶液

 

5﹪氢氧化钠溶液

20﹪氢氧化钠溶液

洗发水

护发素

 

pH

酸碱性

pH

酸碱性

pH

酸碱性

pH

酸碱性

 

pH

酸碱性

pH

酸碱性

pH

酸碱性

pH

酸碱性


 

 

 

 

 

 

 

 

三组

 

 

 

 

 

 

 

 

四组

 

 

 

 

 

 

 

 

四组

 

 

 

 

 

 

 

 

结论

 

科学合理的探究记录表是教材隐性知识达成的载体,渗透着对照实验原则和多个测量值求平均得出准确实验结果等科学方法。学生学案中的记录表比较项目清楚方便了学生使用,清楚了探究的主要内容。板书的记录表便于师生共同总结、分析和对照。记录表避免了随意探究,提高了课堂实效。

三、关注结果评析,培养分析能力,提升探究深度

1、问题导引重点分析

将知识点设计成问题引入到对实验结果的分析,可以使学生学习的目标明确化、具体化,把注意力集中到学习的重点难点上,并在众多的文本信息中发现问题和解决问题进而达到发展学生思维的目的,是提升探究活动、实现有效教学的手段。在案例4《溶液酸碱度的表示法—pH》中,当学生面对实验记录表中结果不知道从哪着手分析,教师择材而问、顺学而导形成认识,得出结论。

分析活动与探究1时设置的问题:(1)通过5﹪硫酸溶液、20﹪硫酸溶液的pH,你认为酸溶液的酸性与pH有什么关系?(2)通过5﹪氢氧化钠溶液、20﹪氢氧化钠溶液的pH,你认为碱溶液的碱性与pH有什么关系?(3)盐溶液一定是中性溶液吗?(4)如果玻璃棒或胶头滴管上有水,测定结果会怎样?分析活动与探究2时设置的问题:做完本实验对你有何启示?学生以小组为单位,在问题导引下讨论分析实验结果形成这样的认识:

活动与探究15﹪硫酸溶液、20﹪硫酸溶液是酸溶液,pH7,溶液显酸性;5﹪氢氧化钠溶液、20﹪氢氧化钠溶液是碱溶液, pH7,溶液显碱性;氯化钠溶液是盐溶液,pH=7、溶液显中性,碳酸钠溶液是盐溶液,pH7,溶液显碱性;5﹪硫酸溶液、20﹪硫酸溶液又代表了不同浓度(溶质质量分数)的酸溶液, 5﹪硫酸溶液pH=220﹪硫酸溶液pH=1,可以得出酸溶液的酸性越强,pH越小;同理可以根据5﹪氢氧化钠溶液、20﹪氢氧化钠的pH得出碱溶液的碱性越强,pH越大。进而形成结论:酸性溶液的pH7;碱性溶液的pH7;中性溶液的pH=7。酸的溶液显酸性,pH越小酸性越强;碱的溶液显碱性,pH越大碱性越强;盐的溶液不一定是中性。通过对问题(4)的讨论分析,清楚了测定pH出现误差的因素。至于测定的洗发液和护法素的pH,是为下面探究酸碱度对头发的影响做铺垫,这里可以不分析。

活动与探究2:通过观察浸泡后头发的光泽度和弹韧性,可以得出碱性过强的溶液对头发有伤害,结合上面对洗发水和护法素pH的测定,可以认识到为什么洗头发时要先用洗发水后用护法素。在探究中我们还发现:(130分钟的浸泡时间效果不是很好,如果浸泡时间更长,效果更明显,碱液中的头发会化成糊状,而酸性和中性中的则依旧有光泽,弹性韧性好;(2)现在的洗发液大部分偏酸性,对头发伤害小。

除了要引导知识达成,问题还要做到题目科学严密、有启发性、有层次性、要注意以旧带新,要有适当的发散性问题。

2、问题导引正常和错误现象对比分析

在活动与探究的过程中学生经常出现片面或错误的结果,教师切忌横加指责,强令修改。相反,要对学生进行鼓励性评价,抓住片面或错误所带来的契机耐心地指导学生分析、反思片面或错误结果。引导学生从片面或错误中走上正确探究轨道并得出更全面的结论,也是提高活动与探究实效的有效方法。 

案例5:第二单元课题一《测定空气里氧气含量

以教材中的装置(药品用红磷)为例,正常现象是:红磷燃烧,黄白色火焰,产生大量白烟,冷却后集气瓶内进入大约1/5体积的水。常见异常现象1:进入的水小于1/5体积;常见异常现象2:进入的水大于1/5体积。这个活动与探究重点应放在探究后的讨论上,针对不一的现象我们设置了这样的问题:(1)根据拉瓦锡实验,你认为正确的实验现象是什么?(2)你观察到了不一样的现象吗?分析原因是什么?(3)如果选用的药品是木炭、硫磺、蜡烛、铁丝中的一种你会观察到什么现象?说出你的理由?学生有了实验经验,通过讨论,教师引导,形成了这样深刻的认识:

进入的水小于1/5体积原因:(1)气密性不好;(2)红磷量不足;(3)没有完全冷却就打开弹簧夹。这些原因都会导致瓶内压强减少的没有正常时大,从而进入的水不足1/5

进入的水大于1/5体积原因:(1)点燃红磷后没有立即放入,即放入的速度缓慢;(2)盖上瓶塞后被热气冲开过。这些原因会导致一部分气体跑掉,使瓶内压强减少的过多,从而导致进入的水大于1/5

如果选用的是木炭或硫磺,由于反应后生成的是气体,瓶内压强几乎没有变化,所以冷却后没有水进入集气瓶;如果选用的是蜡烛,反应后生成的水冷却后是液体,而生成的二氧化碳是气体,仍旧占据一定体积,瓶内的压强变化不大,进入的水大约是体积的1/10;如果选用的是铁丝,由于铁丝在瓶内不能燃烧,在短时间几乎不能消耗瓶内的氧气,所以没有水进入集气瓶。

在活动与探究教学中,还经常会有学生提出教师意料之外的问题,有些问题是可遇不可求、弥足珍贵的教学资源。教师要对“活”起来的知识进行“动”的重组,使教学过程真正呈现出师生积极、有效、高质量的动态生成。

四、注重联系实际,培养应用能力,拓展探究广度

从生活走向化学,从化学走向社会。化学教学与实际相联系,能给学生更多知识,也能激发学生对化学的学习兴趣。我们鼓励学生课前查找资料或从生活经验中提出有关问题,每次活动与探究结束时,留下几分钟安排各小组用尽快的速度将准备好的问题展示在黑板上,从中挑出有疑问的问题由展示问题的小组讲解。

在《溶液酸碱度的表示法—pH》一节中学生提出的问题有:(1pH大小与温度有关吗?(2pH大小与人的智商有关吗?(3)口感酸的食物一定是酸性吗?(4)家常菜为什么要注意酸碱的合理搭配?(5)试纸能用蒸馏水润洗吗?(6)吸太多二氧化碳pH会上升吗?

通过这些问题的提出和解决,学生了解了影响pH的因素、味酸的食物不一定是酸性食品、酸碱中和等内容,加深了对教材的理解。

案例6:第十单元课题一《常见的酸和碱》

在本课题的两个活动探究后综合全班问题有:(1)工业上用盐酸、稀硫酸除去金属表面的锈运用了酸的什么性质?(2)化工厂排放酸碱性废水应如何处理?(3)用家中厨房中的什么物质可以除去暖水瓶的水垢?(4)为什么用生石灰做干燥剂?(5)鱼肉沾上胆汁用什么处理?(6)为什么用胃舒平可治疗胃酸过多?(7)为什么用碱液可以除茶垢?(8)蚊虫叮咬后如何处理?(9)为了使头发的健康使何种洗发水?(10)酸雨产生的原因?(11)根据所学的知识如何制作叶脉书签?(12)为什么棉制品可用碱液处理?(13)为什么不能用NaOH改良酸性土壤。 

从学生的问题中我们切实感觉到学生关注了生活,动脑了,积极参与了,问题涉及了酸和碱的化学性质,使活动与探究得到深化和拓展。

五、有机整合教材,科学处理材料,提高探究实效

有探究活动的课堂学习过程一般比较灵动、丰富,学生各方面能力容易得到训练和提高,但也容易出现浮于表面,有热闹实效不好。要提高整体课堂教学实效,还要处理好下面两点:

1、有机整合教材,确定课堂主线

结构严谨、主线清晰,重难点突出是有效探究课堂的重要条件。好的活动与探究课堂一般要凸显两条线:知识线和活动线。知识线是主体,活动线是为知识线服务的,两者有机融合成课堂主线,做一个形象的比喻,知识线是树,离开了知识,活动也就失去了感悟的载体;活动线是藤,好的活动探究课应该是藤缠树,要形成清晰的课堂主线,重难点突出,有利于学生自主学习,自主探究,感受和理解知识的形成和发展。

在《溶液酸碱度的表示法—pH》一节中,活动与探究1是用pH试纸测定一些液体的pH,教材中给出了稀硫酸、稀盐酸、氢氧化钠三种溶液,没有设定溶液的浓度,如果简单取三种溶液做这个探究,学生更多的是体验和掌握实验技能,达不到对pH的深层理解,也就和本节要讲的其他知识分离了。我们选用了5﹪硫酸溶液、20﹪硫酸溶液、氯化钠溶液、碳酸钠溶液、5﹪氢氧化钠溶液、20﹪氢氧化钠溶液、洗发水、护发素八种我们认为具有代表性的探究材料,首先建构了一个有效突破本节重难点的活动探究平台。活动与探究2是酸碱度对头发的影响,需要大约30分钟时间才能观察到效果,对于这种耗时长的探究活动,上课开始就组织学生处理好头发,完成第一个活动探究后正好观察结果。

根据课堂重难点将活动与探究内容确定好以后,我们将本节课的内容整合设计成这样一条课堂主线:(1) 引出酸碱度:完成活动与探究2的准备工作,将头发浸泡在不同pH溶液中;(2) 初步认识酸碱度:自学完成学案问题一; (3) 了解有代表性的一些液体的酸碱度,学会用pH试纸检测溶液的酸碱度:开展改进后的活动与探究1,探究不同液体的pH(4) 认识酸碱性强弱与pH的关系:分析探究1的记录结果;(5) 了解酸碱度在实际中的意义:观察溶液酸碱度对头发的影响,完成活动与探究2(6) 将课堂拓展深化:处理学生提出的生活实际中的问题。改进了探究材料并整合了教材内容后,学生不但体验和掌握了实验技能,而且知道并理解了酸和碱的pH范围以及溶液的浓稀对酸碱度的影响,再加上将耗时长的探究活动分为两个时间段完成,总体提升了课堂效率。

教材整合的最终目的是要通过简单的路径学习化学知识,理解化学原理,研究化学问题,培养科学思维,针对不同活动与探究内容要做具体的处理。

在《测定空气里氧气含量》一节中,课标要求通过这个活动与探究了解空气的主要成分,学习科学实验的方法。教材在拉瓦锡实验后安排了测定空气中氧气含量的活动与探究,体现了用原理引导探究的思想。200多年前,拉瓦锡受到舍勒等人的启发,完成了著名的拉瓦锡实验,拉瓦锡实验的现象和结论是本节的显性知识,教师要通过分析实验装置和引导学生阅读教材把隐性知识挖掘出来,即拉瓦锡实验的原理是:利用曲颈甑、玻璃钟罩、汞槽、及汞槽内的液体制造了一个密闭的系统,封闭住了一定体积的空气,然后用过量的液态汞耗光密闭系统内的氧气,生成固态的物质氧化汞,造成内外的压强差,使液体进入,通过液体进入的体积间接测出了氧气的含量。学生明白了结论产生发展的过程,“测定周围空气中氧气的含量”这个探究就简单多了。教学过程中我们确定了这样的课堂主线:(1)引导学生分析拉瓦锡实验,体会实验原理;(2)提供一定装置,小组探究完成测定空气中氧气含量的实验,体验科学方法,并得出实验结论。

有活动与探究的课堂好上也难上,要切实提高课堂实效,要求教师更要做教材的驾驭者和挖掘者,要在课标的指导下,善于根据知识内在逻辑体系和学生认知规律, 创造性地整合教材,灵活组织安排课堂探究活动。

2、科学处理材料,保证探究效果

好多探究活动,我们鼓励学生自带实验材料激发学生兴趣,增加探究广度,可课堂时间有限,每一种材料在课堂上都给学生探究的机会是不可能的。《溶液酸碱度的表示法—pH》一节,上课的前一天我们布置了各组自带常见物质的液体,结果每一组都带来了100多种,最多的一组带了228种,每种都用装青霉素的小瓶装着,还用胶皮筋捆住,放在了精美的四个大盒子里,面对这些,教师除了感动,更该考虑如何处理学生自带材料以提高课堂实效和保护学生的积极性。 

确定并向学生明确必测和选测材料

教师准备的是必测材料,为增加数量和节省时间,课上采用分组测定,一、二组必测5﹪硫酸溶液、20﹪硫酸溶液、氯化钠溶液、碳酸钠溶液;三、四组必测5﹪氢氧化钠溶液、20﹪氢氧化钠溶液、洗发水、护发素 ;从学生自带的材料中选取和教材内容有关的做为选测材料,例如将洗涤灵、洁厕灵、草木灰水、肥皂水等安排为选测。明确了必测液体和选测后,材料还有大量剩余,根据数量为学生提供充足的试纸布置各组课下探究,为保证课下探究的进行,将实验记录填写在教室后面的黑板上进行交流。

对自带材料的设想

学生自带的材料由于浓稀不同pH有很大差别,例如同是肥皂水,分析结果时很难看出学生是否测的正确。设想可以这样改进:在布置自带材料时,不单纯追求数量,每组自带的某一种材料要准备足够的份数,课上分发给其他各组,这样既可以减少学生准备材料的时间而且保证了材料的一致性,也是提高课堂探究实效的一种方法。

以上所述,只有教师对探究活动成竹在胸,对探究过程的调控才能游刃有余。在课堂中教师要关注学法指导注重培养学生主动获取知识的能力使学生能学;要善于创造条件敢于让学生参与学习活动发挥主动性、使学生会学。只有为学生创设亲历探究过程的平台,顺利引导学生进行活动与探究学习,才能真正提高活动与探究课的实效,构建富有生命活力的化学课堂。

 

主要参考文献 

1]李家亮.用好三个标志性实验促进研究性学习产生三次飞跃[B].中学化学教学参考,2009,(5):1617

2]马春生,彭小蓓.让问题贯穿探究实验的全过程[B]. 中学化学教学参考,2007,(9):1921

 
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