化學教學要實現科學探究常態化論文

化學教學要實現科學探究常態化論文

　　科學探究一直備受基礎教育化學課程的重視，因為它既是一種科學實踐形式，又是一種科學學習活動方式。但是，在我國的化學教學中，教師卻很少能將科學探究以常態化的形式落實。所謂科學探究常態化，是指在課堂教學中盡可能地全面落實科學探究教學，以促進科學探究教育功能的全面發揮。這種意義下的常態化探究，不是形式上的探究，但凡能實現探究的教育功能，即便是教師在某種無意識情況下達到此目的，也是常態化的。

　　一、共同體內的探究有助于全體學生化學素養的形成

　　許多化學教師認為，班級人數偏多會阻礙科學探究的開展。比如，不可能所有學生都有做實驗的機會，不可能保證教師能夠全面監測所有學生的探究進程。究竟全班范圍內的科學探究是否有可能實現？這一問題制約著科學探究常態化的實現。如何基于班級這種教學組織形式來開展科學探究值得深入研討。學習共同體的研究為解決這一問題提供了思路。已有研究論證了學習共同體的重要教育價值，如布朗和坎皮恩于1996年開發了基于FCL模型的學習共同體。該學習共同體讓學生在一段時間內自主并分組鉆研特定的主題，獲得關于該主題較為系統和全面的知識，再經過組間分享、任務實踐、反思總結，最終建立共同體的集體知識，以促進個體知識的全面增長。

　　在探究“物質溶解于水前后溫度的變化以及加熱對溶解過程的影響”這些問題時，學生通過共同體內的研討與推理，形成諸如“物質溶于水的過程可能吸熱，可能放熱”“加熱只影響吸熱溶解過程的溶解速率”、“加熱可以加快物質的溶解速率，但不影響物質溶解的質量”等具有沖突性的假設。緊接著學生分組進行論證實驗的設計，再由全班共同討論優化實驗方案。實驗的操作由教師獨立演示完成，利用手持溫度計和投影設備，向全班同學展示實驗結果。最終，學生對實驗現象給予合理解釋，反思自己的假設。在這一過程中，學生有了參與科學探究的機會，通過小組和班級的討論，不斷地對概念進行探索、解釋、質疑、論證和批判，在相互學習的過程中不斷形成自己對學科概念的正確的解釋和合理的反駁。

　　二、科學探究的過程必須成為學生能動學習的過程

　　常態化的科學探究是學生能動參與的探究�？茖W探究既可以是學生獨立地參與，也可以是教師通過具體的探究教學活動的設計與實施來引導學生參與，但這兩種方式都不能忽視學生的能動性。這不僅是因為科學探究是學生對科學問題和規律進行探索和發現的過程（即“探究即學習”，還因為學生學習的過程本身就具有探究的性質。即、“學習即探究”。正如杜威強調的“思維含有某種發明的性質”，一切能考慮到從前沒有被認識的事物的思維，都是有創造性的”，學生為了解決科學問題，就要“進行設計、發明、創造和籌劃”]。因此，學生在科學探究過程中表現出主體性，是探究式學習的實質。

　　學生作為主體能動地開展科學探究，就是能夠在科學學習過程中自主地建立研究問題，結合自身的經驗進行推理，形成假設。再通過科學的方法收集證據，進行論證，從而獲得結論。推理意味著學生能運用理性思維建立科學論題之間的各類關系，而論證則意味著學生能從證據中尋求對主張的理性支持，同時駁斥相異主張，并開展基于主張的對話和爭辯活動。在常態化的科學探究中，教師包辦、替代學生開展推理和論證活動很可能會喪失科學探究的教育功能。教師通過合理的引導，激發學生的能動活動，決不能根據教師自己教的活動的邏輯去干預科學探究的進行。

　　三、常態化的科學探究要關注學生發展水平和困難

　　關注學生開展科學探究的發展水平，首先要從時間維度探索。教師既要研究短期內（即教學單元、課時內）學生的化學探究能力的發展，從而為科學探究的進度安排、課時劃分、教學方法的選擇提供有效指導，同時也要研究相對較長時間內（即學期、學年、學段內）學生的化學探究能力的發展，給科學探究的內容的選擇和組織、科學探究發展表現水平的評價提供依據。其次要從與科學探究有關的人的素質結構維度探索。學生是科學探究的“活動主體”“活動主體的素質結構與主體活動的特性及其結構有密切的關系”氣教師必須關注學生在開展科學探究時所具備的傾向性素質（如興趣、興趣、理想、價值觀、信念等）、調控性素質（如智力、情感、意志、自我意識等）、效果性素質（如技能、技巧、選擇力、創造力、審美力、品德、品質等）和身體性素質的發展狀況，才能綜合利用“活動主體”的所有素質和潛能怡如其分地開展科學探究。

　　對于探究“電解”這一核心概念來說，學生在初中階段需要認識特定電解的現象（如電解水的裝置與產物等），而在高中階段則需要實現兩個水平的突破。初級水平是從微觀水平解釋電解現象的微觀機制，用化學符號描述電解的過程；高級水平是從能量的水平理解電解的實質，以能量轉化的觀點對電解裝置進行設計與調控。對于高二年級學生學習“電解”概念來說，其發展水平和難度均落在了“如何利用電解實現電能到化學能的高效轉化”這一問題上。然而許多老師抓住電解產物、微觀實質、放電順序、電解結果等學生自己已經能夠自行推理和理解的“電解現象的微觀機制”進行探究，卻沒有關注到學生不易從化學熱力學的角度理解電解原理，導致科學探究的意義被空虛化，名不副實。

　　四、化學實驗教學為科學探究提供重要的經驗支持

　　化學實驗使人們對物質及其變化的認識更為具體、深刻、精確，更逼近客觀真理。正因如此，化學實驗教學備受化學教育工作者的重視。那么，化學實驗教學到底對化學常態化科學探究起到了怎樣的作用？這種作用又該如何發揮昵？

　　從本質上來講，化學實驗提供的是經驗，化學實驗課程是經驗的課程。從化學的角度講是人認識化學的經驗，從教育的角度講是學生“再認識”化學從而獲得發展的經驗。

　　學生開展科學探究離不開經驗支持，只有基于經驗，才可能構建知識、發展思維�；瘜W實驗能夠為學生提供豐富的經驗，教師必須重視化學實驗教學在科學探究中的作用，要盡可能地為學生創造實驗條件，通過動手與動腦的結合，獲得實驗經驗。但這并不等同于開展科學探究就必須要有化學實驗。因為能夠為學生提供經驗支持的方式還有很多，而且能夠提供經驗支持的化學實驗也并不意味著一定要“做實驗”。有時，運用“實驗事實”、“實驗史實”、“模擬實驗”來開展實驗教學活動，也能夠同樣達到提供經驗支持的效果。例如對于“原子結構”的探究，現有的教學條件學生無法直接像科學家那樣從微觀的角度開展實驗，然而通過講授、多媒體呈現等方式重現盧瑟福的粒子散射實驗，讓學生對實驗設計思路、過程和結果進行科學的分析，也能夠達到以科學探究的方式去建構原子結構模型的效果。

　　五、常態化的科學探究要追求化學課堂的實效性

　　在高考“指揮棒”下，許多教師認為常態化的科學探究缺乏實效性，尤其是不能夠使學生具備扎實的知識和技能以應付考試。實際上，常態化的科學探究與教學的實效性并非矛盾的兩個方面，常態化科學探究對于提高具有豐富內涵的課堂實效性有重要意義。

　　衡量教學的實效性的標準多種多樣。有學者認為教學的實效性體現在“三效”上，即有效果、有效率和有效益也有學者在“三效”的基礎上進行了修補和增刪。但無論如何，大多數學者都認為教學的實效性體現為在最優化的時間范圍內達成既定的教學目標，實現學生的發展。理解學生的發展不應局限于應試能力的發展，而是人的素質的全面發展。所有素質的發展反過來又能夠為應試能力提高起到正向推動作用。化學教學中的常態化的科學探究在于促進學生化學素養的全面發展，這正是化學教學具有實效性的應有之義。

　　也有些教師認為，科學探究并非是“有效率”的教學方式。實際上從“效率”的界定上來看，短時間內獲得知識與技能的效率和相對較長時間內獲得包括知識與技能在內的全面化學素養的效率可能是等同的。所以，比較課堂效率，既要考慮時間的因素，也要考慮效果的因素。從教師的探究式教學設計來看，要提高常態化科學探究的教學效率，就是要在盡可能地實現學生多樣化、全面化化學素養發展的同時優化教學過程，保證教學的時間盡可能充分高效地利用在達成科學探究的目標上，避免因科學探究過程過于華而不實導致教學時間的人為拖沓與浪費（如無關或相似教學情境的堆砌、無關或贅余的討論與交流、課堂紀律管理、課前實驗準備等方面）。

　　以“一定物質的量濃度溶液的配制”這一課題為例，許多化學教師認為由于其教學內容偏多，加之要引入新的儀器一容量瓶，所以不利于采用科學探究的方式開展教學。即便要探究，也至少需要花兩堂課的時間。實際上，如果教師能夠充分利用學生在初中學到的、一定溶質質量分數溶液的配制”方法來解決“精確配制100mL1mol—L—1NaCl溶液”這一問題，學生便能夠在教師的引導下改進已有方法和實驗條件（儀器、操作），從而自己設計出容量瓶的雛形并自主建構新的實驗方法。在這之后，學生便能細致而又完整地描述整個實驗的操作流程，并付諸實踐。通過實際的一線教學發現，采取這種高效的探究式教學，僅僅40分鐘的時間學生就能夠將整個實驗理解透徹，并且將知識遷移到“實驗誤差分析”等實驗應用問題上來。學生在科學探究過程中習得的科學思維和方法，還有助于他們今后進一步以科學探究的方式學習、酸堿中和滴定”等定量實驗。

　　六、常態化的科學探究課堂應收放自如、有張有弛

　　科學探究需要利用學生的發散思維。發散思維是人在思維的過程中呈現出的一種擴散式的思維模式，表現為思維面的廣闊和思維角度的多樣化。學生具備一定的發散思維，就能夠在學習過程中產生新的認識和突破；只有充分激發學生的發散思維，才能在科學探究中從多個側面產生對同一問題的多種看法和理解，使所獲認識更加豐富和全面。

　　與發散思維相對的是斂聚思維，亦是科學探究中十分重要的思維方式。斂聚思維與發散思維的方向相反，主要是使得各種思維集中于一個方向，通過理順、篩選、綜合、統一等方式讓思維的路徑更加條理化、簡明化、系統化、邏輯化和規律化，最終得出一個合乎邏輯和規范的結論，形成對問題的系統全面的考察。斂聚思維與發散思維是矛盾的兩個方面，具有辯證統一性，既相互區別，又相互聯系。沒有發散思維的廣泛收集，多方搜索，斂聚思維就沒有了加工對象反過來，沒有斂聚思維的認真整理，精心加工，發散思維的結果再多，也不能形成有意義的創新結果，也就成了廢料。

　　在常態化的科學探究課堂中，教師既要善于激發學生的發散思維，又要善于引導學生將發散的結果加以整理和歸納，形成科學的理解。這就要求課堂教學能夠收放自如、有張有弛。提出可以激發學生發散思維的問題，讓學生對問題進行充分的辨析和思考，形成多樣化的問題解決策略，是課堂教學“有張有弛”的表現；能夠在教師的引導下進行協作研討和反思，審視各種問題解決策略，優化實施方案并最終解決問題，是課堂教學“有收有放”的表現。在探究“質量守恒定律”的過程中，教師提出“對于一個化學反應，你會從什么角度研究質量的變化”這一問題，比提出“對于一個化學反應，所有反應物質量的總和和所有生成物質量的總和有怎樣的關系”更具發散性，更有利于學生從多個認識角度去認識化學反應中的質量關系。當學生根據自己所確定的認識角度去建立了論證方案之后，教師又要引導學生將各種方案進行整理和統一化（如將研究單個反應物質量的轉化的方案與研究所有反應物質量的轉化的方案整合起來），將多個問題劃歸到同一個實驗方案中進行驗證，從而得出結論。這種收放自如、有張有弛的教學，不但有助于學生得出“質量守恒”這一結論，更有助于學生在高效的課堂中對“質量守恒定律”形成更全面的認識。

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