化学科探究性问题的提出与解决方法的研究(精选)

1江苏省中小学教学研究室第八期课题《化学科探究性问题的提出与解决方法的研究》结题报告课题主持人：江苏省新海高级中学孙运利一、课题提出的背景、研究的实践意义新课程背景下的探究性教学，是以新课程的“三维”目标为依据，以现行教材为基本素材，让学生在一定的情景中通过师生和生生的互动发现问题，产生探究主题，进而通过对材料的分析、推理以及实验并获得结果的活动。因而，探究性学习，是发展学生的科学探究能力、进行自主学习的一种重要方式，也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径。在课程标准实施建议中，明确指出：“重视探究学习活动，发展学生的科学探究能力”，建议中指出：探究学习是学生学习化学的一种重要方式，也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径。爱因斯坦曾经说过“提出一个问题比解决一个问题更重要”；巴尔扎克说过“打开一切科学的钥匙都毫无疑义是问号”，没有问题哪来的探究。可见“问题是深入阶梯，是长进的桥梁，是触发的引信，是觉悟的契机”。科学史上的每一项重大发现都是从问题开始的。牛顿从“苹果为什么会落地？”这一问题开始的；弗莱明发现青霉素是从“为什么霉菌菌落周围不长细菌”开始的。不能发现问题就谈不上创新，让学生能够提出有探究价值的问题，激发学生的探究欲望，强化学生的学习动机，培养学生的创新能力，是现代科学教育的一个重要目标，也是本课题提出的重要原因之一。那么，如何让学生能够提出有探究价值的问题，培养学生的创新能力呢？教师如何在教学中充分调动学生主动参与探究学习的积极性，引导学生通过实验、观察、调查、资料收集、阅读、讨论、辩论？如何引导学生提出问题并通过猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论？通过在学习中，提出探究性问题，学生进行验证，主动探究，不但学习科学知识，还要全面培养学生综合运用所学知识分析解决实际问题的能力，收集和处理信息能力，交流和合作等能力，让学生学会学习，学会探究，形成正确的人生观和价值观。如何在教学中发展学生的科学探究能力则是摆在教师面前一个非常现实而又迫切的问题。而所有这些问题的解决关键在于如何提出问题，并探究解决问题的方法，并通过教师的引导，实施新课程标准的理念，也是我们提出这一研究的出发点。二、课题研究的理论依据2“探究性学习”把“以学生发展为本”作为指导思想，让学生通过亲身实践获取直接经验，初步形成唯物主义的科学观，对国家和民族的责任感以及正确的人生观和价值观；以科学的认识论为基础，使学生联系实际养成良好的科学态度，具备一定的探究精神和创新意识，掌握基本的化学学习研究的科学方法，提高多方面的化学实验和实践能力，激活化学学习中的知识储存，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力；引导学生学会沟通与合作，培养团结合作积极进取的精神，促使学生德、智、体、美等方面的素质得到较全面的提高，个性与特长得到开发与持续的发展。1．《普通高中化学课程标准》。在《普通高中化学课程标准》中，将“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究意识，促进学习方式的转变，在实践中培养学生的创新精神和实践能力”［1］作为其设计的基本理念之一，在其实施建议中，也明确指出：“探究学习是学生学习化学的一种重要方式，也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径。”［1］教育部《普通高中“研究性学习”实施指南》提出的研究性学习“是学生在较为广泛教育资源背景下所开展的自主的、开放的、探究式的学习活动”，是“综合实践活动”的重要组成部分。上述要求说明在普通高中实施的“研究性学习”已作为必修课程列入了课程计划表现形式是“专题探究学习”并且有专门的时间保证课程实施。2．建构主义学习理论。探究性学习依据的主要理论是认知心理学中的建构主义学习理论。关于学生学习活动，建构主义者认为，学习是学生建构自己的知识的过程，教师的作用只是促进学生自己建构知识而已。每个学习者都在以自己原有的经验系统为基础对新的信息进行编码，建构自己的理解，而且，原有知识又因新经验的进入而发生调整和改变，所以学习并不简单是信息的积累，它同时包含由于新旧经验的冲突而引发的观念转变和结构重组，是新旧经验之间双向的相互作用过程，这也是建构主义与认知主义的信息加工论的不同之处。基于学习者都是以自己的方式理解事物这一观点，建构主义者主张，教学要增进师生之间和学生之间的社会性相互作用，主张采用“合作学习”和“交互式学习”方法。学习心理学在提出研究性学习理论的同时也探索了研究性学习的操作模式具有代表性的操作模式主要包括接受学习和发现学习相结合的模式问题解决模式角色扮演模式等等其中影响最大的是建构主义学习理论。建构主义的学习观提出知识不能简单地通过教师传授得到的而是每个学生在一定的情境即社会文化背景下借助教师和同学的帮助利用必要的学习资料通过人际间的协作活动依据已有的知识和经验主动地加以意义建构。建构主义理论的核心强调对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构，这也正是探究性教学及探究性问题3提出的基本思路，为本课题研究提供了理论支持。3．认知结构理论。认知结构理论家们强调学习者原有的经验、认知结构在学习过程中的作用；强调的个体的认知结构即学习所必备的能力；个体认知结构的重组与更新即个体学习能力的不断提高。由于个体的认知结构是有层次的，不同个体认知结构的层次水平也是有差异的，所以教学过程中教学内容的设计和组织既要合乎逻辑，又要与学生头脑中的认知结构相适应，以便于学生掌握和发现科学的概念，发展科学探究能力。可以看出，认知结构理论的许多观点都为探究学习提供了理论依据。三、核心概念的界定1．探究性学习：“探究”则指“深入探讨，反复研究”。“研究”一词更注重严谨、稳重，而“探究”则更有生气，更有动感，也更符合青少年学生的身心特点。因此，现在使用的科学探究具有双重含义。如美国《国家科学教育标准》中对科学探究就是这样表述的：”科学探究指的是科学家们用来研究自然界并根据研究所获事实证据做出解释的各种方式。科学探究也指的是学生构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的各种活动。”之所以这样表述，乃是由于学生的科学探究式学习活动在本质上与科学家的科学探究活动有很多相似之处。探究、科学探究，都是指探究式的学习活动而非科学家的探究。探究性学习指的是仿照科学研究的过程来学习知识，而在掌握知识的同时体验、理解和应用科学研究方法，培养科学研究能力的一种学习方式。2．探究性问题：是指在给定条件下探究尚不明确的结论，或由给出的结论探求满足该结论所需要的（或尚不确定的）条件的一类问题。探究性问题一般没有明确的条件或结论，没有固定的形式和方法，要求我们收集和处理问题的信息，通过观察、分析、综合、归纳、概括、猜想和论证等深层次的探索活动，通过研究才能得到问题的答案。而开放性、操作性、探索性和综合性是探究性问题的明显特征。3．问题的提出：问题是客观事物之间的矛盾在人们头脑中的反映，提出问题是一个逻辑思维与创造性思维相结合的过程。通过对众多的信息源进行分析、思考，阐明自己所发现的、有价值的问题。问题的提出不仅体现了思维的广阔性和深刻性，也反映了思维的可逆性和发散性，批叛性。当人们意识到问题或矛盾存在的同时，强烈的愿望和目标的需要将作为思维的动力驱使人们去提出问题、解决问题，直至进行新的发现。而这个发现不是重复，不是模仿，而是探索和创造。正是这种不断地产生新矛盾，解决新矛盾，人们的认识才能不断向前发展。所以，提出问题更具有创新价值，它是科学发现的一个重要组成部分，是创新的不竭动力，在创新教育教学活动中提出4问题是培养学生创新精神的基础。四、课题研究的目标和主要问题1．研究目标探究性问题提出是开展探究性学习的基础，探究性学习是发展学生的科学探究能力、进行自主学习的一种重要方式，也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径。在课程标准实施建议中，明确指出：“重视探究学习活动，发展学生的科学探究能力”，建议中指出：探究学习是学生学习化学的一种重要方式，也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径。通过本课题的研究，更好地落实新课程标准中的“三维”目标，以现行教材为基本素材，让学生在一定的情景中通过师生和生生的互动发现问题，产生探究主题，进而通过对材料的分析、推理以及实验并获得结果的活动。探究性学习需要从问题开始，探究性问题的提出是探究性学习的起点，也是成败的关键。通过创设问题探究情境，激发探究欲望，让学生能够提出有探究价值的问题，强化学生的学习动机，培养学生的创新能力，是现代科学教育的一个重要目标，也是本课题的重要目标之一。探究性教学设计是探究性问题提出的基础，通过研究，形成一般性的探究性教学设计的逻辑化关系，能够利用现行教材，在教学设计过程中，设计更多的具有探究性问题的教学过程；在教学中，应用提出探究性的问题的基本方法提出探究性问题；研究在习题教学中开展探究性教学的方法与途径，通过研究探究性习题的编制、改编，增加思考题、讨论题、实践题、开放题等探究性试题的比例，形成探究性试题编制、教学的基本方法。通过在习题教学中开展探究性教学，培养学生在解题过程中的探究能力，鼓励学生综合运用已学知识，从不同角度、不同层次进行思考，创造性地解决问题，并尝试通过实验探究、实验验证解答相关习题问题。实验探究是学生探究性学习活动的主要形式，了解实验探究的一般过程：提出问题、设计多种探究方案、师生共同讨论、确定最佳方案进而通过实验探究得出结论，解决问题。能够对课本实验、探究实验的方案进行评价、改进和优化，初步形成运用化学实验解决问题的能力。通过学生之间的的相互合作、充分参与，培养学生的合作意识。研究如何选择联系实际的社会问题提出相关探究性问题。能让学生结合学过的知识，对社会生活中发生、发现的化学问题进行科学且合理的质疑并提出可供探究的问题，选择日常生活和工农业生产中能看到但不懂其原理或缺乏进一步探究的实际问题作为课题探究的内容，激发学生学习的兴趣，养成善于运用知识和关心生产、生活实际的习惯。52．研究的主要问题（1）如何围绕教学内容和概念提出探究性问题及解决问题方法，做好探究性教学过程的设计。如何指导学生提出探究性问题。（2）为学生自主提出探究性问题创设情境、指导引领，探讨解决问题的方法，培养学生的创新能力。（3）如何在习题教学中提出可供探究的问题及解决问题方法。（4）探究不同反应条件对实验的影响及实验过程中探究性问题的研究策略。（5）如何在跨学科的综合性问题及与社会实际相联系的现实问题中挖掘可供探究的问题，引导学生用化学的视角观察社会。（6）通过对课本实验的分析、改进提出可供探究的问题并进行创新，引导学生通过实验方案的设计、验证，从而找到解决问题的方法。（7）信息技术与探究性学习的整合研究；探究性教与学过程中评价方式的研究。五、课题研究的方法和过程设计1．课题研究的主要方法课题研究拟采用开放式的实践探索研究方法，即由参与研究的老师共同合作，自定课题，边实践、边探索、边总结交流。（1）文献索引法：利用各种渠道对文献和资料进行合理的搜集与应用以获得间接理论知识，查阅化学刊物中有关探究性学习的科研文章，明确“探究性学习”的内涵，借鉴他人的成功经验。（2）行动研究法：在研究过程中，将积极创造条件让研究小组人员与专家、教授交流，通过向专家、教授请教，对所提出的问题进行系统的研究。（3）调查研究法：在科学方法论的指导下，通过运用问卷调查，访谈，测量等科学方法，有目的，有计划地搜集有关探究性问题的相关资料，从而获得关于某类现象的科学事实，并形成相应的科学认识。（4）案例法：用探究性教学设计对教材的教学进行处理与尝试，通过研究案例进行分析，总结可供推广的经验。2．课题研究的过程设计（1）准备阶段选定研究课题，成立研究小组，首先进行课题调研，明确探究的方向和切入点。制定研究方案，查阅相关文献。精心选择研究小组成员，保证研究的顺利进行。该阶段的主要工作是开展动员、制定计划、理论学习与培训等。（2）实施阶段6以案例为载体开展课题研究，从而对探究性课堂教学进行研究。以新课尤其是概念课为基础，研究探究性教学设计的一般逻辑，设计探