高中化學(xué)論文：再反思化學(xué)“實驗探究”的內(nèi)涵

1、再反思化學(xué)“實驗探究”的內(nèi)涵杜稼勤摘要：本文從定量認識化學(xué)變化這節(jié)課的三次授課過程以及課后教師們對課的評價，反映出教師們在不同的階段對新課程理念的理解，從而進一步揭示了“實驗探究”的內(nèi)涵。關(guān)鍵詞：新課程理念 實驗探究 交流青年教師基本功大比武初賽已告罄，我校參賽的青年教師也順利地進入了決賽行列?？蛇@次參賽的課題定量認識化學(xué)變化以及賽課中的一幕幕卻始終縈繞在我的心頭揮之不去，我們的課能否上得更好一些呢？我打開評課筆記，把有關(guān)這節(jié)課的所有信息又重新理了一遍，發(fā)現(xiàn)在每次試講后我們反復(fù)添加的或舍去的一些環(huán)節(jié)，都還有值得推敲的價值。我們這一課的重頭戲是通過實驗來探究物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后總質(zhì)量是否改變，

2、亮點也在于此，所以在這部分我們進行了無數(shù)次的推敲和增刪：第一次試講：授課教師單刀直入：大家知道，水變成冰是物理變化，變化前后質(zhì)量不變。那么物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化前后質(zhì)量改變嗎？接下去，老師就讓學(xué)生用托盤天平稱量蠟燭燃燒前后質(zhì)量是否改變。結(jié)果是所有實驗小組現(xiàn)象完全一致，而且原因似乎大家都了解：是因為蠟燭和氧氣反應(yīng)后產(chǎn)生的二氧化碳和水蒸氣逸散到空氣中而導(dǎo)致質(zhì)量減小。然后老師提出問題：怎樣才能使蠟燭燃燒前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變呢？讓學(xué)生自己設(shè)計實驗并將實驗裝置畫在紙上，再送上展示臺說明自己的意圖。學(xué)生的設(shè)計如圖1：接下去，實驗小組按照自己設(shè)計的思路分別再次做了此實驗，事實證明反應(yīng)前后質(zhì)量守恒。然后老師帶領(lǐng)學(xué)生

3、就此得出了質(zhì)量守恒定律：參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。并從微觀的角度解釋了質(zhì)量守恒的原因。課后，授課教師對自己上的這節(jié)課感到不滿意。覺得課堂氣氛比較沉悶單調(diào)，學(xué)生學(xué)得被動。雖然在設(shè)計實驗時教師一再強調(diào)大家要互相交流，可就是活躍不起來。用什么方法才能真正調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性呢？課后評議時，教研組的教師們一致認為，這節(jié)課之所以顯得沉悶，是因為學(xué)生的一切實驗過程都是在教師的統(tǒng)一調(diào)配下進行的，沒有調(diào)動起學(xué)生的熱情。這節(jié)課之所以顯得單調(diào)，是因為這節(jié)課的實驗內(nèi)容太單一，而且是顯而易見的，無須大家興師動眾來探究。學(xué)生從燃燒后蠟燭變短就可以得出結(jié)論了，所以激發(fā)不起學(xué)生的探究欲

4、望。并且大家還認為，就這一個實驗或許有其偶然性，并不能充分說明質(zhì)量守恒定律。所以大家認為還應(yīng)再添加一些能夠激發(fā)學(xué)生認知沖突的實驗探究作為定量認識化學(xué)變化的鋪墊。第二次試講：仍然是提出問題后，學(xué)生就分組做了這樣幾組實驗：第一組：硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液；第二組：大理石和稀鹽酸；第三組：石灰水和二氧化碳（二氧化碳由學(xué)生吹入或通入，原來的質(zhì)量不包括它）；第四組：蠟燭燃燒。以上幾組都是在敞口容器中進行的，并用托盤天平稱量物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量，然后比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有第一組反應(yīng)前后質(zhì)量不變，第二組質(zhì)量減小，第三組質(zhì)量增加，第四組質(zhì)量也減小。是什么原因?qū)е铝藥捉M實驗的結(jié)果不同？通過分析，找到了問題所在

5、：是因為后三個實驗的反應(yīng)物或生成物與反應(yīng)體系外發(fā)生了物質(zhì)交流而使得質(zhì)量改變的。如果要使之不與體系外發(fā)生物質(zhì)交流可以嗎？那就須使反應(yīng)裝置密封。怎樣才能使反應(yīng)裝置密封呢？大家能否設(shè)計出來？老師的一系列問題，引得課堂討論非常熱烈。一會兒工夫，學(xué)生設(shè)計出的一個個“密封”裝置躍然紙上，并被爭先恐后地送上了展示臺。如圖1和圖2：每個實驗小組推出自己的代表向全班同學(xué)侃侃而談本組的設(shè)計思路，授課教師不斷地點頭贊許。最后由授課教師指定了三套裝置由學(xué)生統(tǒng)一實驗。學(xué)生得出結(jié)果：化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量守恒。這節(jié)課上完后，教師們在討論時普遍感到比較滿意。認為探究中不僅從后幾組實驗中分析出了質(zhì)量看似不守恒的原因，而且后來設(shè)計的

6、幾組裝置經(jīng)實驗驗證也確實符合質(zhì)量守恒定律。等于讓學(xué)生又親歷了一次波義耳和拉瓦錫當年發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律的過程。而且這節(jié)課設(shè)計的實驗具有可探究性，所以學(xué)生普遍興致較高。教師們尤其贊賞后來的實驗設(shè)計過程，認為學(xué)生們思維靈活，上臺展示的時候敘述得也很到位，試驗結(jié)果也成功?？墒?，也有教師提出：盡管大家在交流時轟轟烈烈，授課教師也在不斷地點頭贊許，可每位學(xué)生都理解了他人設(shè)計的用意了嗎？這些設(shè)計方案哪個更好呢？例如，三套裝置實驗后的結(jié)果都完全一樣嗎？由此，我們了解了一些學(xué)生，他們大多數(shù)都反映：當時我們都陶醉在自己設(shè)計的實驗裝置中，只看見老師不斷點頭贊許，其他同學(xué)的一些設(shè)計我們還沒反應(yīng)過來是怎么回事呢！所以，后

7、來大家一致認為：實驗探究既“探”就得“究”，而學(xué)生間的交流恰恰體現(xiàn)了“究”的過程。這個過程能夠極大程度地反映出學(xué)生對知識技能的掌握情況，同時更能考察出學(xué)生對知識內(nèi)化理解的深度，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和思維品質(zhì)的極好時機。所以絕不能僅僅停留在表面的敘述，而是應(yīng)該進行深入的討論，從而理解他人設(shè)計的意圖并進行比較，同時加以判斷，選擇出最佳方案，這樣才達到實驗探究的目的。 第三次試講： 課的引入仍然如同前兩次，選擇的實驗如第二次授課內(nèi)容。所不同的是當學(xué)生設(shè)計出了各種“密閉”裝置后，教師不再是只規(guī)定幾套裝置讓學(xué)生去做實驗，而是組織學(xué)生討論。由同學(xué)評判誰的設(shè)計既合理又可行，還有什么更好的方案等等。在討論交流

8、中問題接踵而來：學(xué)生A：如圖的設(shè)計還是有缺陷，因為蠟燭在點燃的過程中仍然會有部分生成氣體外逸，并且點燃過程中也會有少量空氣由于熱膨脹而逸出瓶外。老師：那大家能否想出更好的方法，使得氣體不外逸呢？學(xué)生B：可用凸透鏡聚焦的方法點燃蠟燭，這樣無須將蠟燭移出瓶外，也就不會有氣體逸出了。老師：不錯，非常聰明！學(xué)生C：如用白磷涂抹在蠟燭芯上，用凸透鏡聚焦的方法就更易點燃了，因為白磷的著火點很低。學(xué)生D：也可以不用蠟燭而直接用白磷燃燒，結(jié)果是一樣的。老師：說得好！還有不同意見嗎？教師主動引導(dǎo)：大家注意觀察，三套裝置有何不同？哪個更合理？學(xué)生E：當產(chǎn)生的氣體量比較大的情況下，就不宜使用裝置，否則氣體會將瓶塞沖

9、出而導(dǎo)致氣體外逸。而裝置里的石灰水可將生成的二氧化碳氣體吸收，從而保證了裝置的密閉性。老師：如果讓你們選擇的話，你們想選擇三套裝置中的哪套？學(xué)生F：我選擇裝置。因為它既可防止氣體外逸，又簡便。老師：好！各個實驗小組可以從以上裝置中選擇你們自己認為比較合理的裝置來完成實驗。接下去，同學(xué)們開始分組試行，絕大多數(shù)裝置都達到了滿意的效果?？墒窃囆械降趥€裝置時，新的問題又發(fā)生了：雖然產(chǎn)生的氣體絲毫未損失，可天平指針仍然向右偏！這又是為什么呢？此刻，學(xué)生的探究熱情非常高漲，他們自發(fā)地繼續(xù)猜測、討論、反復(fù)實驗，并將設(shè)計原理基本相同的三套裝置作對比，最后大家一致認為：可能是由于氣球脹大，因此導(dǎo)致整套裝置受到空

10、氣浮力增大，而減小了錐形瓶對天平托盤的壓力，使得天平指針右偏。這節(jié)課結(jié)束后，學(xué)生、授課教師以及聽課的教師們都很興奮，仍感意猶未盡。大家認為，這才是真正體現(xiàn)了新課程理念的一節(jié)課呢！整個教學(xué)過程都是在教師引領(lǐng)，學(xué)生自主探究、討論合作的氛圍中進行的。而且氣球泡脹大后導(dǎo)致反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量失恒，這一預(yù)料之外的新問題的生成，使得學(xué)生在理解質(zhì)量守恒因素時又多了新的思考：就是說要驗證一個猜想是否正確，在實驗過程中須考慮到各方面的影響因素。讓學(xué)生真實體驗到我們的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一個真理是非常不容易的，往往由于一個極小的疏忽，就會與真理失之交臂。從而使學(xué)生深刻地認識到，我們做科學(xué)必須本著認真、嚴謹?shù)膽B(tài)度，還要善于反思

11、，絕不能輕易地放過一點“反常現(xiàn)象”。這節(jié)課大家一致認為，不僅學(xué)生自主探究了知識，也讓學(xué)生體會到了合作交流的重要性。這節(jié)課實際上也是一節(jié)生動的思想教育課，真正體現(xiàn)了新的教育理念。最后，我們以第三次試講的方案定了稿，以此參加了青年教師基本功大比武初賽，獲得了第一名，并將在下個月參加大市決賽。說老實話，盡管課已經(jīng)賽過了，可我們?nèi)匀灰恢备杏X這節(jié)課還缺少某個環(huán)節(jié)，但一下又說不清。在后來的一次教研活動中，教研室專家對此課作了點評，使我們頓悟。其實缺少的正是開始時我們想加進去的一個重要環(huán)節(jié)。那就是：面對一個化學(xué)變化，我們?nèi)绻攵空J識它，究竟應(yīng)該從哪里入手來研究呢？如果使用托盤天平來測定物質(zhì)反應(yīng)前后的質(zhì)量，

12、那究竟應(yīng)該測定哪些量呢？例如我們想知道硫酸銅與氫氧化鈉反應(yīng)前后總質(zhì)量有未變化，牽扯到的質(zhì)量很多（以滬教版教材為例），有：硫酸銅的質(zhì)量、硫酸銅溶液的質(zhì)量、氫氧化鈉的質(zhì)量、氫氧化鈉溶液的質(zhì)量、盛硫酸銅溶液的錐形瓶的質(zhì)量、吸有氫氧化鈉溶液的滴管的質(zhì)量這么多的量是否要一一測定？測定其中的哪些量既方便又可說明問題？還有，物質(zhì)反應(yīng)前后天平平衡就可說明“參加”化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后“生成”的各物質(zhì)的質(zhì)量總和了嗎？以上實驗中各物質(zhì)都參加反應(yīng)了嗎？這里還應(yīng)該做怎樣的分析？等等。后來我們知道，要想真正定量認識化學(xué)變化，其實以上這一系列的問題都應(yīng)交由學(xué)生探討交流，由他們通過猜想設(shè)計出測定的方案，而不是

13、像我們現(xiàn)在這樣，提出問題后就把現(xiàn)成的實驗方案交到他們的手上。所以，我們的課還有待于進一步的改進。反思：“實驗探究”的內(nèi)涵究竟是什么？在定量認識化學(xué)變化的三次授課過程中以及后來的教研活動中，教師們研究的主題是在化學(xué)課中如何引導(dǎo)學(xué)生進行實驗探究。那么首先要理解：什么是“實驗探究”呢？在不同的階段，教師的認識不同，也就表現(xiàn)出不同的教學(xué)行為。開始，認為實驗探究就是讓學(xué)生動起手來，哪怕是“照方抓藥”，只要能驗證出書上的結(jié)論就行了；后來逐步認識到實驗探究不僅僅是做實驗，還必須是在學(xué)生自覺、主動、積極、手腦并用的基礎(chǔ)上,對某一個特定的內(nèi)容進行反復(fù)的猜想、思考、認識、研究的過程；最終，大家達成共識，實驗探究過

14、程還應(yīng)貫穿著學(xué)生之間的合作交流、相互溝通，并在此基礎(chǔ)上進行分析、歸納，尋找出相對合理的或最優(yōu)的方案。它是一個培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和提高學(xué)生的實踐能力的過程?？梢?，實驗探究不能停留在熱熱鬧鬧地做實驗的表面形式，它是集提出問題、調(diào)查研究、動手實驗、表達與交流等過程為一體的綜合性活動。因此，教師在組織教學(xué)時，應(yīng)該為學(xué)生提供充分自由表達、質(zhì)疑、探究、討論問題的機會，讓學(xué)生通過個人、小組、集體等多種形式的解難釋疑嘗試活動，將自己所學(xué)知識應(yīng)用于解決實際問題中去。還有一點值得說明的是，由于學(xué)生有著豐富的感性知識，所以探究中往往憑借著自己的直覺思維來觀察實驗現(xiàn)象，這在一定的程度上是有利于探究活動的開展的。但是，如果學(xué)生的思維始終停留在直覺思維階段，而不能進一步深入思考問題的話，則無法保證探究結(jié)果的合理性和深刻性。此刻，我們的教師則應(yīng)該循循善誘，帶領(lǐng)學(xué)生突破思維定勢的桎梏，走進問題的實質(zhì)，從而得出正確的結(jié)論。因此，在探究過程中，我們教師既是知識的引領(lǐng)者，更是學(xué)生學(xué)習(xí)的組織合作者。其實，新課程倡導(dǎo)的“實驗探究”這一重要的學(xué)習(xí)方式，不僅為學(xué)生積極主動地獲取化學(xué)知識，認識和解決化學(xué)問題，培養(yǎng)科學(xué)思維和方法，發(fā)展科學(xué)素養(yǎng)，提供了新的平臺。也為教師的專業(yè)發(fā)展開辟了廣闊的前景?，F(xiàn)在，我