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論化學(xué)實驗中研究性學(xué)習(xí)的開展
摘 要:在化學(xué)教學(xué)中,充分利用化學(xué)學(xué)科“以實驗為基礎(chǔ)”的基本特征,挖掘和開發(fā)化學(xué)實驗的研究性學(xué)習(xí)的功能,對于改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方法,培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的能力具有重要的意義。
1 將化學(xué)實驗過程作為研究性學(xué)習(xí)的一種重要途徑
1.1 化學(xué)的學(xué)科特征決定了化學(xué)實驗可以作為研究性學(xué)習(xí)的途徑
“以實驗為基礎(chǔ)”是化學(xué)學(xué)科的基本特征。即使在由經(jīng)驗化學(xué)向理論化學(xué) 發(fā)展 的今天,化學(xué)實驗仍然是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的最現(xiàn)實、最生動、最有效的物質(zhì)載體。
學(xué)科的基本特征決定了學(xué)科的學(xué)習(xí)特點,在實驗中學(xué)習(xí)化學(xué)無疑是最有效而又最重要的化學(xué)學(xué)習(xí)方法之一。在化學(xué)實驗中,學(xué)生通過實驗研究和認(rèn)識物質(zhì),掌握化學(xué)基本原理和基本技能,初步學(xué)會化學(xué)研究的實驗方法�；瘜W(xué) 科學(xué) 以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科特征,更有利于學(xué)生進(jìn)行化學(xué)研究性學(xué)習(xí)。
1.2 化學(xué)實驗本身就是科學(xué)研究的過程
化學(xué)實驗是人們認(rèn)識和研究物質(zhì)的一種科學(xué)方法,是人們根據(jù)研究的對象和研究的目的,創(chuàng)造性地運用科學(xué)知識和實驗手段,有計劃地實施研究性實踐活動的過程。因此,化學(xué)實驗過程本身就是一個創(chuàng)造性地研究的過程�；瘜W(xué)發(fā)展的 歷史 也充分證明:化學(xué)科學(xué)的任何一項重大的突破,無一例外地是經(jīng)過化學(xué)實驗而取得的。正如波義耳所說,沒有實驗,任何新的東西都不能深知。中學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)中的化學(xué)實驗,雖然絕大多數(shù)是對物質(zhì)及其變化的再認(rèn)識,但從本質(zhì)上看,這一過程與科學(xué)家進(jìn)行的科學(xué)研究中的化學(xué)實驗是一致的。當(dāng)化學(xué)實驗被用作研究性學(xué)習(xí)的途徑時,化學(xué)實驗的創(chuàng)造性和研究性便充分顯示出來。學(xué)生在實驗過程中積極地動腦動手,體驗科學(xué)家科學(xué)研究的過程和方法,獲得科學(xué)研究的樂趣和成功的喜說。所以,在學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)過程中,完全可以利用實驗這個手段進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。
1.3 化學(xué)實驗為研究性學(xué)習(xí)中驗證提供了科學(xué)方法
和科學(xué)家進(jìn)行的科學(xué)研究一樣,研究性學(xué)習(xí)也具有問題特征、收集信息特征、假設(shè)特征、驗證特征和評價反饋特征。學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)中,針對發(fā)現(xiàn)的問題,在回憶 總結(jié) 已有的知識和經(jīng)驗、收集和整理信息的基礎(chǔ)上,作出大膽假設(shè)或猜想,并通過化學(xué)實驗對提出的假設(shè)或猜想進(jìn)行證實或證偽。所以,化學(xué)實驗不僅是學(xué)生研究性學(xué)習(xí)時驗證假設(shè)或猜想的主要方法,也為學(xué)生將來從事科學(xué)研究提供了一種方法。
2 化學(xué)實驗作為研究性學(xué)習(xí)途徑的教學(xué)策略
在化學(xué)教學(xué)中提倡和鼓勵學(xué)生通過化學(xué)實驗進(jìn)行研究性學(xué)習(xí),要充分挖掘化學(xué)實驗在研究性學(xué)習(xí)中的功能,發(fā)揮化學(xué)實驗在研究性學(xué)習(xí)中創(chuàng)設(shè)問題情境、驗證假設(shè)或猜想等環(huán)節(jié)中的作用,研究開發(fā)研究性實驗,引導(dǎo)學(xué)生通過實驗去發(fā)現(xiàn)和研究解決問題的方法,在化學(xué)實驗中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì),實現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由被動接受式學(xué)習(xí)向主動研究性學(xué)習(xí)的根本轉(zhuǎn)變。
2.1 以化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題情境
研究性學(xué)習(xí)是學(xué)生在發(fā)現(xiàn)“問題”的情境下產(chǎn)生的一系列學(xué)習(xí)活動。問題激發(fā)起學(xué)生研究的欲望,問題引發(fā)了學(xué)生的研究活動。在化學(xué)學(xué)習(xí)中,除學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)問題外,教師更要通過各種途徑創(chuàng)設(shè)問題情境,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題。而化學(xué)實驗是最形象、生動、直觀的創(chuàng)設(shè)問題情境的方法之一。
以化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題的情境,要特別注重化學(xué)實驗中學(xué)生觀察和思維能力的培養(yǎng)�；瘜W(xué)實驗現(xiàn)象紛繁復(fù)雜,有目的、有條理的敏銳觀察和深刻的思考才能從復(fù)雜的化學(xué)實驗現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題。
以化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題情境,要注意將與人類生產(chǎn)、生活密切聯(lián)系和學(xué)生熟悉、感興趣的內(nèi)容開發(fā)成化學(xué)實驗。因為學(xué)生在其感到熟悉和認(rèn)為有用的情境中特別能發(fā)現(xiàn)問題和產(chǎn)生解決問題的迫切欲望。
以化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題情境,要使化學(xué)實驗呈現(xiàn)的問題處于學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。影響化學(xué)實驗現(xiàn)象的因素很多,產(chǎn)生的化學(xué)實驗現(xiàn)象也錯綜復(fù)雜。教學(xué)中要通過精心設(shè)計實驗方案、嚴(yán)格控制實驗條件等多種途徑,以最佳的實驗方式呈現(xiàn)化學(xué)問題,使學(xué)生通過努力能夠順利地解決化學(xué)實驗呈現(xiàn)的問題。
2.2 以化學(xué)實驗驗證假說或猜想
在研究性學(xué)習(xí)中,學(xué)生針對提出的問題,經(jīng)過多渠道的收集信息和深入的思考,將會提出有關(guān)問題解決的方案和問題答案的假設(shè)或猜想。通過化學(xué)實驗對提出的猜想或假設(shè)進(jìn)行驗證,是學(xué)生進(jìn)行化學(xué)研究性學(xué)習(xí)常用的方法。
以化學(xué)實驗驗證假說或猜想,要面向全體學(xué)生,讓每個學(xué)生都有體驗和經(jīng)歷用化學(xué)實驗驗證假說和猜想的機(jī)會。教師要指導(dǎo)學(xué)生,特別是要幫助和指導(dǎo)那些有困難的學(xué)生完成設(shè)計方案并進(jìn)行實驗。
以化學(xué)實驗驗證假說或猜想,要注重引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計一些與假設(shè)或猜想“相違背”的實驗方案和采用反證的實驗方案,以培養(yǎng)學(xué)生的分析綜合、抽象演繹的思維方法和批判性思維能力。如學(xué)生在進(jìn)行質(zhì)量守恒定律的學(xué)習(xí)時,可能會提出化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量會增大、不變和減少三種不同的假設(shè),并根據(jù)假設(shè)設(shè)計實驗方案進(jìn)行實驗驗證。
以化學(xué)實驗驗證假說或猜想,實驗中要嚴(yán)格控制實驗條件。研究性學(xué)習(xí)中驗證假說或猜想的實驗方案,在不同的條件下,可能會產(chǎn)生不同的實驗現(xiàn)象,要使實驗?zāi)軌蛴脕眚炞C假說或猜想,實驗條件必須與題設(shè)條件相吻合。通過實驗驗證過程中對實驗條件的控制和選擇,使學(xué)生在研究過程中了解到實驗條件控制是實驗的靈魂,從而有效地掌握 科學(xué) 研究的方法。
2.3 充分發(fā)揮化學(xué)實驗的研究功能
在化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中,長期以來人們過分夸大了實驗所起的驗證原理、通過形象直觀的方式獲取知識和培養(yǎng)實驗技能的作用。以化學(xué)實驗作為研究性學(xué)習(xí)的途徑,就必須變“驗證性實驗”為“研究性實驗”,恢復(fù)化學(xué)實驗研究性的本來面貌。
充分發(fā)揮化學(xué)實驗的研究功能,要不斷研究開發(fā)適合于研究性學(xué)習(xí)的化學(xué)實驗,要注意從生產(chǎn)、生活實際中挖掘素材設(shè)計實驗方案,因為來源于生產(chǎn)生活實際的實驗研究性強(qiáng),能極大程度的調(diào)動學(xué)生研究的主動性,使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的研究欲望。
3 通過化學(xué)實驗進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)應(yīng)注意的問題
3.1 引導(dǎo)學(xué)生通過多種途徑進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)
化學(xué)實驗是研究性學(xué)習(xí)的重要途徑,但并非是惟一的途徑。有些內(nèi)容用研究性學(xué)習(xí)并不一定需要通過化學(xué)實驗來進(jìn)行,特別是對學(xué)生具有較多知識背景的內(nèi)容和物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)更是如此。如學(xué)生對原子結(jié)構(gòu)模型提出質(zhì)疑,我們無法通過實驗進(jìn)行研究,但可以通過化學(xué)史料,沿著科學(xué)家的研究足跡,去想象、去思考。有些內(nèi)容的研究性學(xué)習(xí)可以通過包括化學(xué)實驗在內(nèi)的多種途徑來進(jìn)行。
3.2 營造良好的研究性學(xué)習(xí)的氛圍
學(xué)生對事物有天然的好奇心和研究的愿望,學(xué)習(xí)的進(jìn)行很大程度上取決于這種 自然 傾向的激發(fā)。教師必須注意給學(xué)生營造寬松、民主、自由的氣氛。英國 哲學(xué) 家約翰·密爾曾說過:天才只能在自由的空氣里自由自在地呼吸。在通過化學(xué)實驗進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)過程中,鼓勵學(xué)生大膽地提出實驗方案,即使是在對學(xué)生提出的不全面、不完善甚至錯誤的實驗方案,也要以表揚鼓勵為主,充分肯定學(xué)生在提出實驗方案過程中的主動參與精神和創(chuàng)新意識。
3.3 注意在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)
化學(xué)實驗是一種重要的科學(xué)活動,可以把觀察、實驗控制、收集事實、分析和統(tǒng)計結(jié)果等科學(xué)方法融于一體。在實驗中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握科學(xué)研究方法。通過化學(xué)實驗還可以培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神,一絲不茍的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)作風(fēng),這些是研究性學(xué)習(xí)的必要條件,也是學(xué)生在未來社會全面 發(fā)展 所必需的基本素質(zhì)。
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