高中化学论文再反思化学“实验探究”的内涵

用心爱心专心再反思化学“实验探究”的内涵杜稼勤摘要：本文从《定量认识化学变化》这节课的三次授课过程以及课后教师们对课的评价，反映出教师们在不同的阶段对新课程理念的理解，从而进一步揭示了“实验探究”的内涵。关键词：新课程理念实验探究交流青年教师基本功大比武初赛已告罄，我校参赛的青年教师也顺利地进入了决赛行列。可这次参赛的课题《定量认识化学变化》以及赛课中的一幕幕却始终萦绕在我的心头挥之不去，我们的课能否上得更好一些呢？我打开评课笔记，把有关这节课的所有信息又重新理了一遍，发现在每次试讲后我们反复添加的或舍去的一些环节，都还有值得推敲的价值。我们这一课的重头戏是通过实验来探究物质在发生化学反应前后总质量是否改变，亮点也在于此，所以在这部分我们进行了无数次的推敲和增删：第一次试讲：授课教师单刀直入：大家知道，水变成冰是物理变化，变化前后质量不变。那么物质发生化学变化前后质量改变吗？接下去，老师就让学生用托盘天平称量蜡烛燃烧前后质量是否改变。结果是所有实验小组现象完全一致，而且原因似乎大家都了解：是因为蜡烛和氧气反应后产生的二氧化碳和水蒸气逸散到空气中而导致质量减小。然后老师提出问题：怎样才能使蜡烛燃烧前后物质的总质量不变呢？让学生自己设计实验并将实验装置画在纸上，再送上展示台说明自己的意图。学生的设计如图1：用心爱心专心接下去，实验小组按照自己设计的思路分别再次做了此实验，事实证明反应前后质量守恒。然后老师带领学生就此得出了质量守恒定律：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。并从微观的角度解释了质量守恒的原因。课后，授课教师对自己上的这节课感到不满意。觉得课堂气氛比较沉闷单调，学生学得被动。虽然在设计实验时教师一再强调大家要互相交流，可就是活跃不起来。用什么方法才能真正调动学生的学习积极性呢？课后评议时，教研组的教师们一致认为，这节课之所以显得沉闷，是因为学生的一切实验过程都是在教师的统一调配下进行的，没有调动起学生的热情。这节课之所以显得单调，是因为这节课的实验内容太单一，而且是显而易见的，无须大家兴师动众来探究。学生从燃烧后蜡烛变短就可以得出结论了，所以激发不起学生的探究欲望。并且大家还认为，就这一个实验或许有其偶然性，并不能充分说明质量守恒定律。所以大家认为还应再添加一些能够激发学生认知冲突的实验探究作为定量认识化学变化的铺垫。第二次试讲：仍然是提出问题后，学生就分组做了这样几组实验：第一组：硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液；第二组：大理石和稀盐酸；第三组：石灰水和二氧化碳（二氧化碳由学生吹入或通入，原来的质量不包括它）；第四组：蜡烛燃烧。以上几组都是在敞口容器中进行的，并用托盘天平称量物质发生化学反应前后的质量，然后比较。结果发现只有第一组反应前后质量不变，第二组质量减小，第三组质量增加，第四组质量也减小。是什么原因导致了几组实验的结果不同？通过分析，找到了问题所在：是因为后三个实验的反应物或生成物与反应体系外发生了物质交流而使得质量改变的。如果要使之不与体系外发生物质交流可以吗？那就须使反应装置密封。怎样才能使反应装置密封呢？大家能否设计出来？老师的一系列问题，引得课堂讨论非常热烈。一会儿工夫，学生设计出的一个个“密封”装置跃然纸上，并被争先恐后地送上了展示台。如图1和图2：用心爱心专心每个实验小组推出自己的代表向全班同学侃侃而谈本组的设计思路，授课教师不断地点头赞许。最后由授课教师指定了①⑤⑥三套装置由学生统一实验。学生得出结果：化学反应前后质量守恒。这节课上完后，教师们在讨论时普遍感到比较满意。认为探究中不仅从后几组实验中分析出了质量看似不守恒的原因，而且后来设计的几组装置经实验验证也确实符合质量守恒定律。等于让学生又亲历了一次波义耳和拉瓦锡当年发现质量守恒定律的过程。而且这节课设计的实验具有可探究性，所以学生普遍兴致较高。教师们尤其赞赏后来的实验设计过程，认为学生们思维灵活，上台展示的时候叙述得也很到位，试验结果也成功。可是，也有教师提出：尽管大家在交流时轰轰烈烈，授课教师也在不断地点头赞许，可每位学生都理解了他人设计的用意了吗？这些设计方案哪个更好呢？例如，⑥⑦⑧三套装置实验后的结果都完全一样吗？由此，我们了解了一些学生，他们大多数都反映：当时我们都陶醉在自己设计的实验装置中，只看见老师不断点头赞许，其他同学的一些设计我们还没反应过来是怎么回事呢！所以，后来大家一致认为：实验探究既“探”就得“究”，而学生间的交流恰恰体现了“究”的过程。这个过程能够极大程度地反映出学生对知识技能的掌握情况，同时更能考察出学生对知识内化理解的深度，也是培养学生科学素养和思维品质的极好时机。所以绝不能仅仅停留在表面的叙述，而是应该进行深入的讨论，从而理解他人设计的意图并进行比较，同时加以判断，选择出最佳方案，这样才达到实验探究的目的。第三次试讲：课的引入仍然如同前两次，选择的实验如第二次授课内容。所不同的是当学生设计出了各种“密闭”装置后，教师不再是只规定几套装置让学生去做实验，而是组织学生讨论。由同学评判谁的设计既合理又可行，还有什么更好的方案等等。在讨论交流中问题接踵而来：学生A：如图①②③的设计还是有缺陷，因为蜡烛在点燃的过程中仍然会有部分生成气体外逸，并且点燃过程中也会有少量空气由于热膨胀而逸出瓶外。老师：那大家能否想出更好的方法，使得气体不外逸呢？学生B：可用凸透镜聚焦的方法点燃蜡烛，这样无须将蜡烛移出瓶外，也就不会有气体逸出了。老师：不错，非常聪明！学生C：如用白磷涂抹在蜡烛芯上，用凸透镜聚焦的方法就更易点燃了，因为白磷的着火点很低。学生D：也可以不用蜡烛而直接用白磷燃烧，结果是一样的。老师：说得好！还有不同意见吗？……用心爱心专心教师主动引导：大家注意观察，⑥⑦⑧三套装置有何不同？哪个更合理？学生E：当产生的气体量比较大的情况下，就不宜使用装置⑥，否则气体会将瓶塞冲出而导致气体外逸。而装置⑦里的石灰水可将生成的二氧化碳气体吸收，从而保证了装置的密闭性。老师：如果让你们选择的话，你们想选择⑥⑦⑧三套装置中的哪套？学生F：我选择装置⑧。因为它既可防止气体外逸，又简便。老师：好！各个实验小组可以从以上装置中选择你们自己认为比较合理的装置来完成实验。接下去，同学们开始分组试行，绝大多数装置都达到了满意的效果。可是试行到第⑧个装置时，新的问题又发生了：虽然产生的气体丝毫未损失，可天平指针仍然向右偏！这又是为什么呢？此刻，学生的探究热情非常高涨，他们自发地继续猜测、讨论、反复实验，并将设计原理基本相同的⑥⑦⑧三套装置作对比，最后大家一致认为：可能是由于气球胀大，因此导致整套装置受到空气浮力增大，而减小了锥形瓶对天平托盘的压力，使得天平指针右偏。这节课结束后，学生、授课教师以及听课的教师们都很兴奋，仍感意犹未尽。大家认为，这才是真正体现了新课程理念的一节课呢！整个教学过程都是在教师引领，学生自主探究、讨论合作的氛围中进行的。而且气球泡胀大后导致反应前后物质总质量失恒，这一预料之外的新问题的生成，使得学生在理解质量守恒因素时又多了新的思考：就是说要验证一个猜想是否正确，在实验过程中须考虑到各方面的影响因素。让学生真实体验到我们的科学家发现一个真理是非常不容易的，往往由于一个极小的疏忽，就会与真理失之交臂。从而使学生深刻地认识到，我们做科学必须本着认真、严谨的态度，还要善于反思，绝不能轻易地放过一点“反常现象”。这节课大家一致认为，不仅学生自主探究了知识，也让学生体会到了合作交流的重要性。这节课实际上也是一节生动的思想教育课，真正体现了新的教育理念。最后，我们以第三次试讲的方案定了稿，以此参加了青年教师基本功大比武初赛，获得了第一名，并将在下个月参加大市决赛。说老实话，尽管课已经赛过了，可我们仍然一直感觉这节课还缺少某个环节，但一下又说不清。在后来的一次教研活动中，教研室专家对此课作了点评，使我们顿悟。其实缺少的正是开始时我们想加进去的一个重要环节。那就是：面对一个化学变化，我们如果想定量认识它，究竟应该从哪里入手来研究呢？如果使用托盘天平来测定物质反应前后的质量，那究竟应该测定哪些量呢？例如我们想知道硫酸铜与氢氧化钠反应前后总质量有未变化，牵扯到的质量很多（以沪教版教材为例），有：硫酸铜的质量、硫酸铜溶液的质量、氢氧化钠的质量、氢氧化钠溶液的质量、盛硫酸铜溶液的锥形瓶的质量、吸有氢氧化钠溶液的滴管的质用心爱心专心量……这么多的量是否要一一测定？测定其中的哪些量既方便又可说明问题？还有，物质反应前后天平平衡就可说明“参加”化学反应的各物质的质量总和等于反应后“生成”的各物质的质量总和了吗？以上实验中各物质都参加反应了吗？这里还应该做怎样的分析？等等。后来我们知道，要想真正定量认识化学变化，其实以上这一系列的问题都应交由学生探讨交流，由他们通过猜想设计出测定的方案，而不是像我们现在这样，提出问题后就把现成的实验方案交到他们的手上。所以，我们的课还有待于进一步的改进。反思：“实验探究”的内涵究竟是什么？在《定量认识化学变化》的三次授课过程中以及后来的教研活动中，教师们研究的主题是在化学课中如何引导学生进行实验探究。那么首先要理解：什么是“实验探究”呢？在不同的阶段，教师的认识不同，也就表现出不同的教学行为。开始，认为实验探究就是让学生动起手来，哪怕是“照方抓药”，只要能验证出书上的结论就行了；后来逐步认识到实验探究不仅仅是做实验，还必须是在学生自觉、主动、积极、手脑并用的基础上,对某一个特定的内容进行反复的猜想、思考、认识、研究的过程；最终，大家达成共识，实验探究过程还应贯穿着学生之间的合作交流、相互沟通，并在此基础上进行分析、归纳，寻找出相对合理的或最优的方案。它是一个培养学生的创新意识和提高学生的实践能力的过程。可见，实验探究不能停留在热热闹闹地做实验的表面形式，它是集提出问题、调查研究、动手实验、表达与交流等过程为一体的综合性活动。因此，教师在组织教学时，应该为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会，让学生通过个人、小组、集体等多种形式的解难释疑尝试活动，将自己所学知识应用于解决实际问题中去。还有一点值得说明的是，由于学生有着丰富的感性知识，所以探究中往往凭借着自己的直觉思维来观察实验现象，这在一定的程度上是有利于探究活动的开展的。但是，如果学生的思维始终停留在直觉思维阶段，而不能进一步深入思考问题的话，则无法保证探究结果的合理性和深刻性。此刻，我们的教师则应该循循善诱，带领学生突破思维定势的桎梏，走进问题的实质，从而得出正确的结论。因此，在探究过程中，我们教师既是知识的引领者，更是学生学习的组织合作者。其实，新课程倡导的“实验探究”这一重要的学习方式，不仅为学生积极主动地获取化学知识，认识和解决化学问题，培养科学思维和方法，发展科学素养，提供了新的平台。也为教师的专业发展开辟了广阔的前景。现在，我们终于明白，其实我们教师进行的关于“课中如何引导学生进行实验探究”的这个问题的探讨，本身就是一个实验探究的过程。你看，我们反复试讲，不断摸索，课后，大家反思、讨论、交流、比较，看看究竟怎么个引导法才更有利于学生的发展，才更符合新课程的理念，从而使得这个问题有了初步的可行方案。当然，这个方案用心爱心专心不是最完美的，我们还将不断“实验”，勇于“探究”。探究学生如何“学”，探究教师如何“教”，我们相信，随着课改的不断深入，“实验探究”这枝奇葩一定会在实验教学中绽放出夺目的光彩。