1、 化學探究式教學設計與案例 余建新一、科學探究的本質和價值初中化學課程改革的一個重要而具體的目標，就是要改變至今仍普遍存在的學生被動接受、大運動量反復操練的學習方式，提倡學生主動參與的探究式學習。在遵循新課程標準編寫的初中化學教材中，也設計了大量科學探究活動，讓學生體驗主動探究過程，在獲得化學知識和技能的同時，受到科學方法的訓練，形成相關的情感、態(tài)度和價值觀等?？梢哉f，強調學習方式的轉變是當前初中化學課程改革中的一大“亮點”，這對于改變化學教學中長期存在的學生被動接受學習的狀況；對于以往過分重視化學基礎知識的系統(tǒng)掌握，而忽視情感、態(tài)度與價值觀、綜合解決問題的能力、動手能力等，從教育理念更新到教

2、學實際變化都具有重要的現(xiàn)實意義。那么，科學探究的本質是什么?在初中化學教學中提倡科學探究的價值體現(xiàn)在哪些方面?這是我們首先應當明確的問題。(一)科學探究的本質 科學探究是“科學家用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據(jù)提出種種解釋的不同途徑，也指學生用于獲取知識、領悟科學的思想觀念和科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動?！币虼?，科學探究具有雙重含義。之所以給予科學探究這樣的內涵，是由于學生的科學探究式學習活動在本質上與科學家的科學探究活動有很多相似之處。在討論科學教育的文獻以及化學課程標準中，不管是使用探究還是科學探究這個詞，除特別注明外都是指探究式的學習活動而非指科學家的探究。 我們可

3、以從以下幾個側面來理解初中化學課程標準中科學探究的本質。1科學探究作為一種學習方式科學探究作為一種學習方式是與接受式學習相對的。它是指這樣一種學習活動：學生通過自主地參與獲得知識的過程，掌握研究自然所必需的探究能力；同時，形成認識自然的基礎科學概念；進而培養(yǎng)探索未知世界的積極態(tài)度。因此，它是一種在好奇心驅使下、以問題為導向的、學生有高度智力投入且內容和形式都十分豐富的學習活動。其基本特征可以概括為“活”和“動”兩個字?！盎睢币环矫姹憩F(xiàn)為學生的積極性和主動性，另一方面表現(xiàn)為學習活動的生成性。教室里實際所發(fā)生的一切不可能都由教師所預設，學生的思維常常進發(fā)出令教師意想不到的智慧的火花；“動”表現(xiàn)為學

4、生真正的動手操作、動眼觀察、動腦思考。2科學探究作為一種教學策略作為一種教學策略，科學探究是指教師通過引發(fā)、促進、支持、指導學生的探究活動，來完成化學教學任務的一種教學思想、教學模式和教學方法。這種教學策略可以簡稱為“探究性教學策略”，而實施探究式教學策略的教學則可以稱為“探究性教學”。這是素質教育特別是培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的教學理念催生出的一種全新的教學策略。 教師的探究性教學策略與學生的探究式學習活動是相互依存的關系。教師實施探究性教學策略的目的在于使學生開展探究式學習活動，進入運用探究式學習方式進行學習的狀態(tài)。一般而言，在化學課程的教學中，如果教師不實施探究性教學策略，學生就很難進

5、入探究式的學習狀態(tài)；如果學生未進入探究式學習狀態(tài)，那就意味著教師未實施探究式教學策略或雖已實施但未達到預期目的。但探究性教學策略與探究式學習方式又有本質的區(qū)別。探究性教學策略的實施主體是教師，探究式學習方式的實施主體是學生。在教師成功實施探究性教學策略的情境下，學生既是探究式學習活動的主動者，又是教師探究性教學策略的受動者。3科學探究作為一項教學內容 科學探究作為初中化學課程的一項重要教學內容，主要是在化學教學中，要增進學生對科學探究過程的理解，發(fā)展學生的科學探究能力，并讓學生學習基本的實驗技能。因此，初中化學課程中所倡導的科學探究承載著化學知識技能的掌握、科學探究能力的發(fā)展、科學精神和科學思

6、維習慣的培養(yǎng)等多重任務。 (二)科學探究的價值 科學探究無論是作為一種學習方式、一種教學策略或是一項重要的教學內容，在初中化學課程改革中都有著獨特的不可替代的價值。對于科學探究，我們至少可以做出以下幾方面的價值定位。1具有時代意義 將科學探究放在核心地位是面向未來、面向世界和實現(xiàn)國家發(fā)展的需要。近20年來，無論是人類所面臨的日益嚴重的全球性問題、國家間日益激烈的國力競爭，還是學校教育的現(xiàn)狀，都促使世界各國特別是西方發(fā)達國家不約而同地把目光投向中小學教育特別是科學教育的加強和改進。因為在人類共同生活的地球上，我們的生存環(huán)境和生活質量越來越依賴于科學技術的發(fā)展及其正確應用。為此，通過優(yōu)質的基礎教育

7、特別是科學教育，提高全民的科學素養(yǎng)就成了當今世界上一個國家謀求發(fā)展的戰(zhàn)略。正是基于這樣的考慮，任何有遠見的政府和社會對于科學教育都永遠不會滿足于已有的成就而不思改進。作為美國2061計劃第一個標志性成果的面向全體美國人的科學一書導言中有一段話：“目前的科學教材稻教學方法問題很多，實際上常常阻礙科學素養(yǎng)的提高。它強調的是現(xiàn)成答案的學習而不是問題的探索，注重記憶而犧牲了批判性思考，用零碎信息的獲取代替情境化知識的理解、背誦代替論辯、讀代替做。學校也沒能激勵學生合作學習、彼此自由地交流思想和信息，或者運用現(xiàn)代教學手段發(fā)展學生的思維能力?！睂φ彰绹那闆r，我們沒有理由感到慶幸和樂觀。因此，在新一輪的國

8、家基礎教育課程改革中，特別強調學生學習方式的改善。在化學課程標準中，將科學探究作為核心，這是科教興國戰(zhàn)略在化學課程改革中的具體體現(xiàn)。如果學生的學習方式依舊，那么培養(yǎng)創(chuàng)新精神、實踐能力就是一句空話。2對我國傳統(tǒng)文化背景下的課程進行改革的意義 我國傳統(tǒng)的化學課程教材存在學科中心傾向，如過分重視學科的系統(tǒng)性、完整性，忽視學生的接受能力和學習的興趣，忽視化學知識在日常生活和社會生產(chǎn)中的應用；這種知識中心傾向還表現(xiàn)在過分重視學習目標中基礎知識的掌握，而對其他目標，如態(tài)度與價值觀、問題解決等綜合能力、動手能力，以及行為習慣等方面重視不夠或落實不夠；傳統(tǒng)的化學課程教材存在書本中心傾向，如過分重視間接經(jīng)驗的系

9、統(tǒng)傳授和獲得，忽視學生直接經(jīng)驗的獲得，尤其是忽視給學生提供機會讓他們從事自主探究、課題研究、社會調查等活動，這些直接的經(jīng)驗給學生帶來的體驗、感受、經(jīng)歷具有重要的教育價值，而我們忽視這些經(jīng)驗給學生帶來的重要教育意義。 這次課程改革的核心目標是實現(xiàn)課程功能的轉變，就是要改變過于注重傳授知識的傾向，強調形成積極的學習態(tài)度，使獲得知識與技能的過程成為學會學習和形成正確價值觀的過程。要實現(xiàn)這樣的課程目標，知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀的目標就必須三位一體地融合在具體的學生學習活動中，而不能將它們割裂開來，分別灌輸給學生。為此，至少對于理科教學來說，科學探究性學習是一個比較理想的載體。好的探究性學

10、習活動，通過富有啟發(fā)性的問題，或者用能有效地激起問題的事物或現(xiàn)象，驅動學生積極主動地進行觀察和實驗等收集事實證據(jù)的活動、提出和求證假說以及做出解釋等積極構建知識的活動；通過交流甚至辯論，使學生得以評判自己和他人的解釋，不僅能擴展自己對知識的理解，而且提高質疑、推理和批判性地思考科學現(xiàn)象的能力。通過真正的“做”科學，可以保持學生獨立的持續(xù)探究的興趣、豐富學生的學習體驗、養(yǎng)成合作與共享的個性品質等，學生既學到知識內容，又掌握更深入地運用和探究那些知識所必需的思維方法，使探究能力得以提高，同時形成正確的對待科學問題的態(tài)度。3科學探究是學生獲得知識的重要途徑 過去30年來，對學生學習科學的大量深入、系

11、統(tǒng)地研究，對傳統(tǒng)的“以教為中心”的科學教學模式提出了越來越大的挑戰(zhàn)。我們的學生到底是怎樣掌握科學知識的?一般認為是我們教會的，我們不教他們怎么會呢?而事實上，學生并不是帶著一個空空的腦袋來到我們的科學課堂上的，對于不少問題，他們心中早已有了自己的一套“理論”。最要緊的是，這些常常與科學理論相悖、同時也往往被我們想當然地認為是不屑一顧或不堪一擊的“理論”，確是學生長期經(jīng)驗加智力活動的產(chǎn)物，是他們“心中的科學”。實際上，對于不少內容，灌輸式的科學教學對于學生來說，是外加的甚至怪異的科學知識去與學生基于好奇的天性而自發(fā)探究所獲得的成果進行競爭!有科學的權威、教師的權威以及考試的權威在手，我們可以暫時

12、領先。但這樣的勝利不僅很快會成為過眼煙云，而且為它付出的代價，不是學生心靈上對科學的排斥甚至厭惡，就是科學精神的缺失。探究式學習中，學生自己的理解是應該得到充分尊重的，因為他們是學習過程的基本起點和貫穿始終的最活躍的因素。學習活動實質上就是學生自己的想法、他人的觀點以及觀察實驗結果之間直接互動的過程，經(jīng)歷這樣的過程，學生才可能通過認知沖突體會到個人理解的局限和科學理論的優(yōu)越所在，為前者向后者的轉化鋪平道路。否則，歲月很快會沖刷掉學生心中被硬貼上去的東西，留下的只有他們自己的“科學”。 當然，初中化學課程中倡導科學探究，并不是對其他教學方式的否定。探究式學習同傳統(tǒng)的教學方式、方法，應當彼此取長補

13、短，互相促進，不可偏廢。實際上，在以往的初中化學教學和教材中，我們也都可以找到探究的實例。比如，和酸發(fā)生置換反應時金屬活性的對比、幾種溶液pH的對比等；就是在習題訓練中，我們也可以找到探究性策略的痕跡；再如，化學教學中的演示實驗，以前我們主要強調的是它的直觀性、有利于學生觀察實驗現(xiàn)象、形成概念等，以探究的思想審視之，則應當至少注意揭示其中探究問題的方法。例如，如何進行對比實驗，如何獲得有效的證據(jù)等。這樣，傳統(tǒng)的教學方法就富有了新的內涵。簡言之，就是應當將探究作為一種教學指導思想，并用它重新審視傳統(tǒng)教學方式的優(yōu)缺點，改造傳統(tǒng)的化學教學，使之更適合學生學習和發(fā)展的要求。二、化學科學探究的要素和目標

14、化學課程標準中，科學探究過程主要有以下8個要素組成：提出問題猜想與假設制定計劃進行實驗收集證據(jù)解釋與結論反思與評價表達與交流這8個要素之間的關系可以用下圖表示：觀念層面操作層面觀念層面 對以上幾個要素，課程標準中對其教學特征做了以下說明：第一，在探究活動中，各要素呈現(xiàn)的順序不是固定的，如進行實驗既可作為收集證據(jù)的途徑。也是提出問題或做出假設的一種依據(jù)；第二，初中化學課程中的探究活動可以有多種形式和不同的水平層次。探究活動包括實驗、調查、討論等多種形式。活動中包括的探究要素可多可少，教師指導的程度可強可弱，活動的場所可以在課堂內也可以在課堂外，探究的問題可來自書本也可源于實際生活；第三，科學探究

15、既作為學習的方式，又作為學習的內容和目標，必須落實在其他各主題的學習中，不宜孤立地進行探究方法的訓練，等等。 實際上，在初中化學課堂教學中，特別是在對學生掌握化學知識內容有明確要求的教學中，要組織在以上8個要素上都有高度探究性的活動是不容易的，也無必要刻意追求這樣的境界。而是應當根據(jù)不同的教學內容、學生的知識水平、能力水平等情況，進行包括某些過程要素的部分探究或進行包括所有過程要素的整體探究。而且，根據(jù)不同的情況，教師在活動中起組織作用的程度和學生自主設計進行探究的程度可以各有不同。(一)提出問題 科學探究是從提出問題開始的。愛因斯坦說：提出問題比解決問題更重要。此處，我們所指的問題是可調查的

16、問題，即可以通過科學探究來回答的問題，也可稱之為科學性問題。但是，應當明確學生提出一切種類的問題的價值，以避免造成只有可調查的問題才是值得提出問題的印象。提出多種多樣的問題，包括表達不好或表達不清的問題，對學生的學習是重要的。因為通過提出問題，學生可以將一個經(jīng)驗與其他經(jīng)驗之間建立聯(lián)系并理解世界的意義。但是，如果教師以至學生自己能夠認識到通過科學探究可以回答以及通過科學活動不能解決的問題之間的區(qū)別，這樣的學習是有幫助的。 一個適合探究的問題至少具有兩個特征。即這個問題必須有一定難度、需要學生進行解釋并且能夠為學生所理解的問題；這個問題必須能激發(fā)學生的好奇心和探究欲望。下面的一則案例或許能較好地說

17、明這兩個特征，也能給我們一些啟發(fā)?！景咐?】 燃燒和緩慢氧化 教師是這樣提出問題的：“1854年5月30日，英國戰(zhàn)艦歐羅巴按照作戰(zhàn)命令開始了遠涉重洋的遠航，它的船艙里結結實實地裝滿了供戰(zhàn)馬吃的草料。兩個多月后，船艙突然冒出熊熊大火，大火迅速吞沒了整艘戰(zhàn)艦，片刻之間戰(zhàn)艦便葬身海底，全艦官兵、戰(zhàn)馬無一生還。事后，化學家們根據(jù)英國軍事保安部門提供的材料，準確地找到了縱火犯草料。草料怎么成了縱火犯呢?” 這一案例中，教師提出的問題需要運用“著火點”、“緩慢氧化”、“自燃”等主要概念進行解釋，毫無疑問，教師設計的這一探究問題，很好地激發(fā)了學生的好奇心和探究欲望。 初中化學課程標準中，對“提出問題”這一要

18、素的教學目標是： 能從日常現(xiàn)象或化學學習中，經(jīng)過啟發(fā)或獨立地發(fā)現(xiàn)一些有探究價值的問題 能比較清楚地表達所發(fā)現(xiàn)的問題 要達到這樣的教學目標，就需要教師在化學教學中有意識地培養(yǎng)學生提出問題的能力。在此，我們提供以下幾種策略。1培養(yǎng)興趣，讓學生留心學習生活和社會生活中與化學相關的各種現(xiàn)象 “興趣是最好的老師”。興趣是個體行動的巨大動力，它可以引導學生走進科學的殿堂。在探究性學習中培養(yǎng)學生對化學及相關問題的興趣，他們就會留心自然、觀察社會生活中與化學相關的各種現(xiàn)象，產(chǎn)生積極的情感。相反，如果學生沒興趣，他們就會熟視無睹，一切現(xiàn)象和事物如過眼煙云，不會引起他們的注意。在初中化學教學中培養(yǎng)和保持學生的興趣

19、可以采取如下一些方法和策略。 (1)設計新穎的課堂引入。【案例2】 二氧化碳的性質魔術引入 教師表演“清水變牛奶的魔術。教師用玻璃管向澄清的石灰水中吹氣，直至澄清的石灰水變渾濁。然后教師告訴學生試管中的“清水”是澄清的石灰水讓學生解釋為什么向其中吹氣后會變渾濁，由此引出二氧化碳的性質?！景咐?】 碳酸鈣故事引入 碳酸鈣的主要內容，可以用“殺狗洞的故事巧妙地引入。在意大利有一個奇怪的山洞，狗進去很快就會死亡，人進去卻安然無恙。據(jù)說洞內有一妖魔，專門殺狗，而作為萬物之靈的人，受到上帝保護，它不敢輕舉妄動。意大利化學家波曼爾聽到傳說后，不畏艱險，毅然進洞考察，他發(fā)現(xiàn)這個奇怪的惡魔竟是二氧化碳!二氧化

20、碳怎么會成為了奇怪的惡魔呢?” 另外，還可以利用網(wǎng)絡下載與所學內容相關的科技成果、信息，引發(fā)學生的學習興趣和注意。 (2)學習內容聯(lián)系學生生活和聯(lián)系社會。 學習內容貼近學生生活實際和聯(lián)系社會，學生感到化學就在身邊，身邊處處有化學，興趣和注意力就會被調動起來。如講到溶液的酸堿性時，聯(lián)系洗發(fā)劑、護發(fā)劑的酸堿性以及生活中常見的酸性物質和堿性物質等。在貼近生活、貼近社會的時候，教師的著力之處應當是如何使學生體驗和逐步學會從生活中t·發(fā)現(xiàn)化學”，用以加深他們對化學基本概念和基本理論的了解及掌握，強化他們對科學技術和現(xiàn)代社會關系的認識與感受。2引發(fā)好奇，讓學生在閱讀、觀察和實踐中提出與化學相關的

21、問題 學生對化學有了興趣，留心了學習生活和社會生活中各種現(xiàn)象，如果產(chǎn)生好奇心理，到了提出問題的火候，教師最主要的工作是讓學生由奇而生疑，由疑而生問。 (1)讓學生帶著好奇心去閱讀，從字里行間去尋找問題。 閱讀在探究性學習中是必不可少的，學生首先要閱讀的是化學教科書?；瘜W教材中有許多內容本身就是為了引發(fā)學生的好奇而提供的。如每個章節(jié)開頭所列的問題，對學生的閱讀提問有引導作用，有的是一些信息資料，學生需要通過自己的閱讀思考才能提出問題。除了教科書外，科普讀物如十萬個為什么化學趣史化學家的足跡分解與化合等都可以起到這樣的功效。它們都能夠喚起學生對自然、科學、社會問題的好奇。有了大量的閱讀引導，學生在

22、閱讀中提問的意識和能力就會得到提高，學生就能在網(wǎng)上瀏覽、在書刊報紙的閱讀中，從字里行間發(fā)現(xiàn)并提出一些與化學相關的問題。 (2)讓學生有意識地觀察和實踐，對新奇事物及現(xiàn)象提問。 化學是一門實驗科學，要求學生重視觀察和實驗。在化學教學中多做實驗，展示各種化學現(xiàn)象，引導學生觀察并思考新奇現(xiàn)象發(fā)生的條件和產(chǎn)生的原因，而不急于告訴學生結論，調動學生的思維，學生各種疑問也就隨之而生。如在學習“分子”的內容時，演示“燒杯中溶液為什么會變紅”的實驗，學生在好奇中提出疑問：是什么使得燒杯中的溶液變紅了? 探究性學習重視學生的感受和體驗。教師結合化學知識的學習，組織學生到社會生活實際中去參觀、調查，一方面了解化學

23、知識在社會生活實際中應用，另一方面從科學、生態(tài)環(huán)境、資源開發(fā)利用的角度去發(fā)現(xiàn)問題，提出需要解決的探究性問題。3組織交流評價，讓學生在傾聽、討論中提高其提出和表述問題的能力 學生能夠提出問題，表明他們邁出了探究性學習的第一步，但要提高提出和表述問題的能力，則需要進一步的工作?；镜牟呗跃褪菍W生提問后及時組織討論、交流、評價活動。讓學生在傾聽、討論中提高提出和表述問題的能力。 需要指出的是，科學探究活動中，探究的問題要是完全由學生自己提出來，當然很好。但這并不意味著我們一定要等到學生能夠自己提出好的探究問題之后才能組織探究性學習活動。相反地，在化學課堂教學中，切實可行而且效果良好的方法是教師設置問

24、題情境，并通過引導優(yōu)化和集中學生的問題，使得后續(xù)的探究有明確的目標和內容，這樣的教學過程也可以培養(yǎng)學生提出問題的意識和能力。實際上，篩選出那些可能會引發(fā)富有成效的研究活動的問題，與提出好的問題同等重要。 如果這樣的程度也不容易達到，就完全可以由教師直接提出探究的問題，根據(jù)別人提出的問題，學生也完全可以進行有高度探究性的學習活動。而且，只要學生真正卷入了探究知識的過程，就會提出各種各樣的問題。實際上，真正的探究活動整個就是由問題引導的，培養(yǎng)學生提出問題的能力可以貫穿于探究活動的始終，自然地進行。(二)猜想與假設假設就是試圖解釋事件或未來而提出的陳述。當做出假設時，所提出的解釋不一定是正確的，但是

25、依據(jù)可獲得的證據(jù)它應當是合理的，并且，依據(jù)科學概念和原理，它應當是可能的。在做出假設時，一些來自于過去經(jīng)驗的知識總是與對證據(jù)的解釋聯(lián)系起來。因此，假設又可以說成是根據(jù)已知的科學知識，對研究著的自然現(xiàn)象或規(guī)律性提出的一種暫時的、假定性的說明，或者說是對想要解決的問題的真正原因的假定性說明。 科學理論，一般需要下面四個階段或步驟才能形成，這是今天公認的事實。 提出假說 從該假說里，演繹地提出能夠進行觀察實驗的題目、 通過觀察或實驗對提出的題目進行驗證 驗證無誤，則假說成立。如驗證有出入，則需修訂、修改直到放棄 驗證假說的惟一的而且是充分的條件，就是看其是否與事實一致，如果不能直接進行驗證，間接的驗

26、證也是可以的。 自然科學的發(fā)展，科學知識的積累就是經(jīng)過這樣的階段或步驟而形成的。所以，假說在自然科學方法論中占有很重要的位置。我們可以從化學發(fā)展史的角度，來理解一下假說的性質、作用及其意義。 拉瓦錫在研究燃燒現(xiàn)象時，認為元素在物理變化或化學變化中是不變的。例如氧和汞化合生成氧化汞時，表面上是不存在了，但經(jīng)過強熱后又復原了。從這個事實可以認為，作為元素的氧是存留在氧化汞里的。這是研究化學變化的最基礎的假說。這個假說擴展到一般關系上就是質量守恒定律。 再如，道爾頓在研究氣體反應時，認為所有物質都是由原子組成的，用這個說法則可以圓滿地說明一些現(xiàn)象，這就是他提出的原子論，這也是一個假說。但是，這一假說

27、對于質量守恒定律、倍比定律、定比定律等能完滿解釋，卻不能解釋氣體反應定律。解決這個問題的是阿佛加德羅，用所謂的阿佛加德羅假說則可以完滿解釋氣體反應定律。也就是用阿佛加德羅假說修訂了道爾頓的原子論，并用它進而說明一般的化學變化。 在自然科學里，由假說發(fā)展到定理、定律或理論，或者統(tǒng)一地說明定律與定律之間的關系時，假說確實起著很重要的作用。 以上所舉的事例是較為典型的，實際上，在一般的場合我們也是要時常運用假說的。例如，瑞利在測定氮的密度時，發(fā)現(xiàn)從空氣中除掉氧和二氧化碳，分離出來的氮和由氮化物分解后得到的氮不同，前者的密度大些。為了說明這個問題，拉姆塞認為空氣分離出來的氮，可能含有比氮的密度更大的未

28、知氣體。這也是一個假說。 像這樣對于一個現(xiàn)象進行種種實驗，收集一些必要的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行處理和解釋之后，擴展到一般時就形成假說。 提出的假說如果正確，當然能夠解釋事實或現(xiàn)象。換句話說，假說應具有一定的預測性。所以要對假說的可靠性進行驗證，最后再研究假說的使用范圍。如果發(fā)現(xiàn)假說不能說明事實時，則需補充修正，完全不合理的則將其放棄淘汰。 化學史上有名的關于燃燒理論的燃素說也是一種假說，因后來發(fā)現(xiàn)與事實不符而被拉瓦錫的燃燒理論所代替，就是眾所周知的一個例子。 假說的提出，有些與推理相似，是對資料的綜合概括過程，從此可以得出高一級的認識，它是不可缺少的一種科學研究方法。 與科學家所運用的假說相比，學生

29、運用假說方法的顯著特點是：學生對假說方法的運用，是在教師的組織引導下進行的，限于初中學生的知識水平和能力發(fā)展水平，對假說的運用也是比較淺顯的，因此，初中化學課程標準中，對假說的運用提出的是“猜想與假設”。 有學者提出，假說是探究式學習的核心要素，認為要實施真正的探究性學習就不能省掉假說這一環(huán)以及為催生假說而精心設計的活動。 初中化學課程標準中，對于“猜想與假設”這一要素，要求學生： 能主動地或在他人的啟發(fā)下對問題可能的答案做出猜想或假設 具有依據(jù)已有的知識和經(jīng)驗對猜想或假設作初步論證的意識 在運用這一要素培養(yǎng)學生的科學探究能力的過程中，需要注意以下一些問題： (1 )在培養(yǎng)和指導學生提出猜想或

30、假設時，首先要注意觀察、推理和假說的區(qū)別。因為學生時常搞不清這幾方面的界限。觀察和推理、假說的區(qū)別相對沒有什么困難，我們試著來比較一下推理和假說?！皫w的瓶中放著蠟燭，其火焰熄滅是因為氧氣不足的關系”，之所以這樣說是因為從一個特定的瓶里的現(xiàn)象出發(fā)，考慮到火焰熄滅的理由而得出的推理。如果說“沒有氧則不能發(fā)生燃燒現(xiàn)象時，這就成為反映事物一般屬性的假說。當然，在實際的教學工作中要想嚴格地區(qū)分這些概念，有時是有些具體困難。但在開始探究階段，在教師的教學思想上應當加以注意。 (2)要充分發(fā)揮學生作為學習主體的積極性、主動性和創(chuàng)造性，積極鼓勵學生在化學科學事實和理論的基礎上，大膽進行猜想和假設，使他們對所

31、觀察的某些事物和現(xiàn)象產(chǎn)生盡可能多的可能解釋，要敢于突破老師沒講過的束縛，發(fā)表自己的見解。 (3)要精心設計和組織化學教學內容和化學教學過程，以保證化學探究活動的實施和開展。 (4)要根據(jù)初中化學教材體系結構的特點、具體的化學教學內容的特點、學生的知識基礎和能力發(fā)展水平，有目的地對學生進行假說方法的教育，使學生逐步掌握這一方法。(三)制定計劃制定計劃是探究的一部分，在明確了要探究的問題，并對問題做出了初步猜想與假設后，探究的下一步工作就是設計方案，制定計劃，來驗證所做的猜想與假設。 (1)制定活動計劃或探究計劃過程中，需要考慮的問題很多。主要是： 針對探究目的和條件，選擇合適的方法。這些方法主要

32、包括實驗、調查、訪問、資料查詢等； 設計可操作的步驟，考慮可實現(xiàn)的器材、設備和技術等； 考慮影響實際實驗結果或探究結果的主要因素，確定需要觀測的量，并考慮如何采用適當?shù)姆椒刂茖嶒灄l件； 在以上考慮的基礎上，如何做出比較詳細的實驗或探究計劃等等。 (2)在初中化學課程標準中，對“制定計劃”這一要素，要求學生： 在教師指導下或通過小組討論，提出活動方案，經(jīng)歷制定科學探究活動計劃的過程； 能在教師指導下或通過小組討論，根據(jù)所要探究的具體問題設計簡單的化學實驗方案。具有控制實驗條件的意識。 從這一要素目標的陳述中，可以看出，在初中化學教學中要求學生完全獨立地制定計劃是比較困難的。主要是學生對困難的預

33、見不足，制定的計劃往往會過于籠統(tǒng)，器材無法實現(xiàn)也是常見的問題。因此，在教學過程中，應當加強這方面的具體指導，使學生掌握制定計劃需要考慮的問題和要素，也可以在實驗或活動過程中指導他們補充和完善計劃。在此，我們提供以下對學生進行指導的策略： 在制定計劃方面，教師對學生的幫助可以始于對已完成的實驗或調查的評論(不論這些活動是否是學生自己設計的)，幫助他們詳細分析其中做了什么，并通過下述問題幫助他們識別活動的結構： 他們試圖要發(fā)現(xiàn)什么?他們對什么做了比較(識別獨立變量)? 他們怎樣確保所做的比較是公正的(識別哪些變量應當保持不變)? 他們是如何發(fā)現(xiàn)結果的(識別自變量)? (3)當設計一個新的實驗或探究

34、活動時，可以對已有活動的評論進行回憶。在活動過程中繼續(xù)進行設計。實際上，隨著活動的進行以及一些不可預見的實際問題的出現(xiàn)，初始的設計可能會發(fā)生改變。但重要的是，在對計劃做出改變時，學生要有認識。并且，在做改變時，對整體的設計框架要進行評論。將計劃寫下來是一種有效的活動，因為這需要學生在頭腦中對進行的活動預先思考。教師在這方面的作用可歸納為： 不要給出阻止學生自己進行思維的指令； 為學生的設計提供時間和結構； 即使學生沒有為每一個活動在紙上寫出正式的計劃，也要期望學生對所做的活動進行仔細的思考； 根據(jù)活動情況，對設計進行評論。 (四)進行實驗 實驗，實際上是在條件控制下所進行的觀察。學生的實驗能力

35、，是運用實驗方法，完成各種實際操作任務的能力。對這一要素，課程標準中要求學生： 能積極參與做化學實驗； 能順利地完成實驗操作； 能在實驗操作中注意觀察和思考相結合； 在初中化學教學中培養(yǎng)學生進行實驗的能力，應當采取的主要教學策略有： (1)做好演示實驗，示范操作技能。在化學演示實驗中，教師要珍惜每一個實驗，要用優(yōu)化的操作步驟和熟練規(guī)范的操作技能向學生做示范，對學生產(chǎn)生潛移默化的影響。 (2)加強基本訓練，打好實驗基礎?；瘜W實驗技能是順利完成實驗的基礎。藥品的取用、簡單儀器的使用和連接、加熱、氣體收集等都是化學實驗基本操作。只有加強基本操作技能訓練，學生分組探究實驗才有成功的基礎 (3)注重培養(yǎng)

36、觀察能力。這就要使學生在實驗中明確觀察目的，在日常的教學中注意教給學生觀察的方法，養(yǎng)成做好觀察記錄的習慣等，其中最為重要的一點，就是培養(yǎng)學生有意識地將觀察和思維結合起來的良好習慣。 (4)進行實驗過程中，注重培養(yǎng)學生研究的科學態(tài)度和進行科學方法的訓練。培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，就是要求學生有實事求是的態(tài)度，在實驗中做到一絲不茍、精益求精、嚴格按照操作規(guī)程進行，忠實記錄所觀察到的實驗現(xiàn)象和實驗結果，不能以想當然代替事實； 實驗需要觀察、實驗和觀察都應做好記錄、實驗要進行條件的控制、定量實驗還要對測得的數(shù)據(jù)進行分析和處理。所以，通過化學實驗，在培養(yǎng)學生學會化學實驗這種科學方法的同時，還要注意訓練學生

37、學會觀察、測定、實驗條件控制、實驗記錄、數(shù)據(jù)的分析和處理等與化學實驗有密切關系的各種科學方法。這些科學方法都是學生獲得感性知識的重要工具和手段。 (五)收集證據(jù) 實證是科學與其他知識的區(qū)別。教師在教學中要注意引導學生通過各種途徑，從多方面來收集有關證據(jù)。化學教學中的證據(jù)包括以下幾類： 化學實驗事實、化學史實； 自然現(xiàn)象、生活經(jīng)驗； 化學科學中技術發(fā)展及其應用中的重大成果、化學對個人和社會發(fā)展產(chǎn)生重要影響的事件等等 收集證據(jù)的途徑和方式很多，常用的有觀察和實驗、查閱報紙和書刊、上網(wǎng)、實際調查、訪問等。 在化學課程標準中，對“收集證據(jù)”這一要素，要求學生： 具有較強的實證意識； 學習運用多種方式對

38、物質及其變化進行觀察； 能獨立地與他人合作對觀察和測量的結果進行記錄，并運用圖表等形式加以表述； 初步學會運用調查、資料查詢等方式收集解決問題所需要的證據(jù)。 初中化學教學中，發(fā)展學生收集證據(jù)的能力需要注意以下幾個問題： (1)要讓學生體驗盡可能多的收集證據(jù)的方式 化學教學中，應當根據(jù)教學內容和教學目的，多給學生提供觀察、實驗的機會，體驗調查方法的運用，并充分利用當?shù)貓D書、報刊、網(wǎng)絡資源，給學生提供多種多樣的收集證據(jù)的途徑與方式。(2)注意教給學生資料事實(包括現(xiàn)象和數(shù)據(jù))進行記錄、處理的方法。通過觀察和實驗，可以獲得大量的實驗事實；通過查閱，可以獲得有關認識對象的豐富資料。要從這些事實資料中獲

39、得規(guī)律，就必須先對這些資料事實進行處理。資料事實的處理是通過化學用語、線圖和表格等形式，對所獲得的資料和事實加以系統(tǒng)化和簡明化的一種科學方法。在化學教學中，對資料和事實的處理主要有以下三種形式： 化學用語化：是用元素符號、化學式、化學方程式和化學圖示等化學用語。對所獲得的化學資料和事實加以系統(tǒng)化和簡明化的一種形式?；瘜W用語化，是化學教學中對資料和事實進行處理時經(jīng)常運用的一種重要形式。熟練掌握化學用語，是學生學習和運用這種形式的重要前提和基礎。為此，教師在教學中要結合具體的教學內容，對學生嚴格要求、反復訓練，使學生達到“書寫規(guī)范化”，“讀念準確化”、“運用靈活熟練化”。 表格化：是用若干條橫豎線

40、所制成的表格，對所獲得的化學資料和事實加以系統(tǒng)化和簡明化的一種形式。用表格對化學資料和事實進行處理的最大特點是：條理清晰、整齊有序。因此，教師在教學中應結合具體的教學內容，使學生認識表格化在化學學習中的重要性，逐步學會編制表格的一般方法和技巧，并能運用表格對化學資料事實進行記錄和處理。 線圖化：是用直線圖或曲線圖對所獲得的實驗數(shù)據(jù)加以系統(tǒng)化和簡明化的一種形式。它適用于一個量的變化引起另一個量變化的情況。線圖一般是在表格的基礎上對兩個相關量的再處理?；瘜W教學中常用的線圖主要有直線圖和曲線圖。初中化學教學中用到的主要是溶解度曲線圖。(六)解釋與結論 解釋，就是將所觀察到的與已有的知識聯(lián)系起來學習新

41、知識的方法。因此，解釋應當超越現(xiàn)有的知識，提出新的見解。解釋的過程需要借助推理提出現(xiàn)象或結果的原因，并在證據(jù)和邏輯論證的基礎上建立各種各樣的聯(lián)系。毋庸置疑，科學的解釋應當與自然觀察或實驗所得的證據(jù)一致，應當接受公開的批評質疑，并要求運用各種與科學有關的一般認識方法(如分類、分析、推論、預測)以及一般的認知過程(如批判推理和邏輯推理)。結論，是指從推理的前提中推出的結果，是對事物做出的總結性判斷。因此，解釋與結論都是以一定的事實和證據(jù)為基礎的，沒有作為基礎的事實和證據(jù)，也就無所謂解釋與結論。作為解釋與結論基礎的事實和證據(jù)，一定要具有客觀、真實、準確的性質?；瘜W實驗教學中的證據(jù)，還尤其強調具有可重

42、復性。只有在真實、可靠證據(jù)的基礎上得出的解釋與結論，才科學、可信。 化學課程標準中，對解釋與結論這一要素，要求學生： 能對事實與證據(jù)進行簡單的加工與整理，初步判斷事實證據(jù)與假設之間的關系； 能依據(jù)一定的標準對物質及其變化進行簡單的分類； 能在教師的指導下或通過與他人討論對所獲得的事實與證據(jù)進行歸納，得出正確的結論； 初步學會通過比較、分類、歸納、概括等方法認識知識之間的聯(lián)系，形成合理的知識結構。 化學教學中，發(fā)展學生對證據(jù)進行解釋并得出結論的能力，一般可以采用以下教學策略： 通過具體的科學探究活動，學習解釋與結論的方法。解釋與結論是科學探究能力的重要組成部分，解釋與結論的得出，需要運用一定的科

43、學方法。這些科學方法包括比較與分類、歸納與概括等等。因此，在教學中，教師要有目的、有計劃地通過具體的探究活動，使學生在學習化學基礎知識和化學實驗技能的同時，學習得出解釋與結論的基本方法?！景咐?】對化學實驗事實的共同點和不同點比較【實驗1】將5g氯化銨溶解在5mL的試管中，感覺溫度的變化情況【實驗2】將5g生石灰溶解在5mL的試管中，感覺溫度的變化情況【實驗事實l】【實驗1】中試管溫度降低【實驗事實2】【實驗2】中的試管溫度升高 通過比較，發(fā)現(xiàn)實驗事實2和2的共同點是：都有溫度的變化；不同點是：一個溫度降低，一個溫度升高。 因此，比較就是指區(qū)別對象之間的共同點和不同點的一種科學邏輯方法。按照區(qū)

44、別的方式，可以將比較分為共同點比較和不同點比較?！景咐?】對化學反應的分類 【化學反應1】硫在氧氣中的燃燒 【化學反應2】紅磷在氧氣中的燃燒 【化學反應3】鐵絲在氧氣中的燃燒 【化學反應4】鎂條在氧氣中的燃燒 【化學反應5】蠟燭在氧氣中的燃燒 對以上5個化學反應可以從不同的角度進行分類。 標準l：是否化合反應。據(jù)此，反應14為一類，都是化合反應。 標準2：是否氧化反應。據(jù)此，反應l一5都是氧化反應。 標準3：反應物的特點：據(jù)此，反應1、2為一類，都是非金屬和氧的反應。化學反應3、4為一類，都是金屬和氧的反應。 標準4：是否氧化還原反應：據(jù)此，反應1_4為一類，都是氧化還原反應。 所謂分類就是根

45、據(jù)事物的共同點和不同點，把事物區(qū)分為不同種類的一種科學邏輯方法，按照事物的大的共同點把事物分成大類，再按大類中各事物的次一級共同點，把事物分成次一級類。按照對事物本質的揭示程度的不同，又有現(xiàn)象分類和本質分類。在上述案例4種分類中，l、2、3種分類由于是根據(jù)反應物和生成物的種類多少或反應物的外部特征進行的劃分，屬于現(xiàn)象分類；第4種是根據(jù)反應物和生成物的化合價的變化進行的劃分，屬于本質分類。 從上述討論可以看出，要想對化學物質及其變化進行分類，首先要進行比較。因此，比較是分類的前提和基礎。通過比較和分類，可以對所收集到的事實和證據(jù)進行初步的加工和整理?！景咐?】 化學教學中的完全歸納與不完全歸納【

46、完全歸納】對碳的可燃性的認識實驗事實1石墨能在氧氣中燃燒，生成二氧化碳氣體 實驗事實2金剛石能在氧氣中燃燒，生成二氧化碳氣體實驗事實3 c一60能在氧氣中燃燒，生成二氧化碳氣體實驗事實4碳的單質只有石墨、金剛石和c一60三種同素異形體 結論：碳能在氧氣中燃燒，生成二氧化碳氣體【不完全歸納】質量守恒定律的得出 實驗事實1硫酸銅和氫氧化鈉反應，反應前后質量不變 實驗事實2白磷在氧氣中燃燒，反應前后質量不變 結論：所有的化學反應，反應前后質量守恒。 運用不完全歸納得出的結論，超出了歸納所依據(jù)的事實和范圍，因此，結論具有“或然性”(可能是正確的)。受各種條件的制約，人們不可能將所有的實驗事實窮盡。因此

47、，在一定的實驗事實的基礎上，大膽地進行推理和判斷，也就成了科學探究不可缺少的環(huán)節(jié)。 為了解決不完全歸納的“或然性”問題，人們經(jīng)常運用概括的方法，來擴大。不完全歸納所得出的結論的適用范圍。所謂概括，就是將不完全歸納得出的結論，由特定的、較小的范圍，擴大到更普遍的、較大的范圍的一種科學邏輯方法。因此，概括的過程也是進一步收集證據(jù)，使不完全歸納的結論接受更大范圍檢驗，增加其使用范圍的過程。例如，運用不完全歸納得出質量守恒定律后，列舉“鎂條在空氣中燃燒后，生成物的質量比原來鎂條的質量增大”“紙在空氣中燃燒后化為灰燼，灰燼的質量比紙的質量小”的實驗事實，通過對這些事實的解釋來擴大質量守恒定律的適用范圍。

48、因此，對不完全歸納的結論進行概括的過程，也是收集證據(jù)，對證據(jù)進行解釋的過程。 通過具體得出解釋和結論的過程，讓學生認識到證據(jù)在得出解釋和結論中的重要性。 通過積極的情感體驗，使學生體會觀念、情感態(tài)度與價值觀也是結論的重要內容。傳統(tǒng)的化學教學只注重讓學生獲得認知方面的結論，忽視學生在觀念、情感、態(tài)度與價值觀等方面的發(fā)展。因此，也就導致學生只注重化學知識與技能的學習，不注意科學過程與方法的掌握，輕視體驗性結論的獲得，結果造成學生科學素養(yǎng)的畸形發(fā)展。要改變這一狀況，教師在化學教學中，就應當通過各種形式的探究活動，采用多種方式，讓學生關注自己的情感體驗，并成為促進學生主動學習和發(fā)展的動力。 (七)反思

49、與評價 對探究過程進行評價、反思，對學生科學探究能力的發(fā)展起著重要的作用。通過反思，對探究的各個環(huán)節(jié)和各方面因素進行評價，可以促進探究方法的內化和遷移。我們經(jīng)常認為，學生不能站在探究或問題之上，對他們如何進行探究、如何解決問題進行反思與評價。因此，以往的教學中我們通常也不給學生提供這樣的機會。但最近的研究卻提供了積極的證據(jù)。研究表明，多給學生進行反思與評價的機會，可以促進他們的探究能力的發(fā)展。因為，通過反思與評價，學生可以清楚自己的思維過程，這對于將某種思維運用到不熟悉的問題中是必要的。 化學科學探究中需要反思的內容很多，例如，反思探究過程中個人的探究興趣、動機、情感、意志等的強弱變化；反思自

50、己的認知特點和認知能力；反思探究中所運用的方法是否適當，是否還有更適宜的方法；反思計劃是否得到了徹底的實施；反思探究結果是否可靠；反思是否實現(xiàn)了探究目標；反思出現(xiàn)失誤時是否采取了適當?shù)难a救措施；反思探究成敗的原因等等。 化學課程標準中，對“反思與評價”這一要素，要求學生： 有對探究結果的可靠性進行評價的意識； 能在教師的指導下或通過與他人討論，對探究學習活動進行反思，發(fā)現(xiàn)自己與他人的長處及存在的不足，并提出改進的具體建議； 能體驗到探究活動的樂趣和學習成功的喜悅。 自我提問法是培養(yǎng)學生的反思與評價能力，使學生學會學習的一種重要途徑。根據(jù)化學科學探究的特點，可將探究自我提問單歸納如下： 探究活動

51、前 這個探究問題是哪方面的問題，該問題要求我們做什么，涉及那些知識? 為解決這個問題，需要進行哪些活動，收集哪些資料? 為解決這個問題，可以利用的方法有哪些?可能有幾種解決途徑? 我準備選擇哪種途徑，為什么選擇這種途徑? 活動需要采取那些方式和步驟，小組內如何分工? 探究活動中 如何落實計劃? 是否照計劃執(zhí)行了?需要一個新計劃或策略嗎?我是否已走上了正軌，是否正接近目標? 各種方法應如何運用?何時運用? 具體一些，例如： 在哪能找到相關書籍，如何盡快找到相關的網(wǎng)址獲得所需要的信息? 實驗時應當設計什么樣的操作程序，操作過程中應當注意什么問題?應當觀察什么現(xiàn)象?記錄哪些數(shù)據(jù)?數(shù)據(jù)采用什么方法處理

52、? 是否需要進行實驗條件的控制?對什么條件進行控制? 實驗步驟是否可以重新組合或設計? 實驗是否符合綠色化學原則? 我的觀察全面嗎?有沒有遺漏什么重要現(xiàn)象?實驗現(xiàn)象與理論(或預測)有什么不同?如何解釋實驗中的“異?！爆F(xiàn)象? 收集到的事實有什么特點?它們之間是否存在一定的聯(lián)系，能說明什么? 我得到本質性的結論了嗎?是否還需要深入進行研究? 探究活動后 為什么會想到這個方案?還有沒有其他方案? 探究中還有哪些方面的不足和失誤，應如何改進? 制定的措施哪些起了作用，哪些沒有? 獲得了哪些經(jīng)驗和策略，在什么樣的情況下能使用到這樣的策略? 對探究結果是否滿意，對自己的探究能力是否有信心? 反思整個探究過

53、程，你體會最深的是什么? 以上提問單，在探究中應當根據(jù)實際情況來具體選擇問題。開始時，可以由教師提供提問單，當學生對自我提問法有了一定了解后，應鼓勵并要求學生自己列出提問單，循序漸進地使這種提問由強制內化為自發(fā)行為，養(yǎng)成自我提問的習慣。同時，在提高學生自我提問能力的基礎上，組織學生分組進行相互提問也是培養(yǎng)學生反思與評價能力的有效方法。 (八)表達與交流 以口頭的語言、圖表、圖解、圖示、線圖、結構式等一系列方式、方法對探究的結果進行表達與交流，目的不只是讓其他人知道我們的思想，而且也幫助我們理清自己的思路與理解。表達與交流使得學生之間有機會就各自探究中所做的解釋提出疑問、審查證據(jù)、指出邏輯錯誤以

54、及解釋中有悖于證據(jù)的地方，或者就相同的觀察提出不同的解釋。學生相互討論各自對問題的解釋，也可以引發(fā)出新的問題，有助于學生將實驗證據(jù)、已有的科學知識與他們所提出的解釋這三者間更緊密地聯(lián)系起來。以至學生能解決彼此觀點中的矛盾，鞏固以實驗為基礎的論證。 化學課程標準中，對“表達與交流”這一要素，要求學生： 能用口頭、書面等方式比較明確地表達探究過程和結果，并能與他人進行交流和討論； 與他人交流討論時，既敢于發(fā)表自己的觀點，又善于傾聽別人的意見； 在化學教學中，培養(yǎng)學生的“表達與交流”能力，需要注意以下幾個問題： 要注意營造有利于人際溝通與合作的良好課堂氛圍； 在交流過程中，要鼓勵學生發(fā)表自己的見解，積極參與辯論； 培養(yǎng)學生認真聽取他人的意見的習慣； 培養(yǎng)學生理智的堅持己見、尊重客觀事實、敢于糾正自己的錯誤觀點、提高自己的認識的科學態(tài)度； 總之，“表達與交流”可以貫穿在探究活動的各個環(huán)節(jié)中。要形成一種開放、民主的師一生、生一生