化学教学中对学生科学探究能力的培养

来源:用户上传      作者: 袁向军

　　关键词：化学教学；科学探究能力；培养
　　
　　一、影响学生科学探究能力的因素
　　
　　1．学生的内驱力
　　科学探究的自主性特征，要求学生能积极主动地参与探究活动。因此，使学生具有强烈而有持久的科学探究的欲望是提高学生探究能力的前提。这就需要激发和发展学生参与科学探究的内驱力。
　　
　　2．学生已有的知识结构和思维能力
　　学生已有的知识结构影响学生的探究活动，特别是对科学探究活动的猜想与假设、制定计划、解释与结论等环节的影响更为直接。学生当前的知识状态与探究目标之间是否存在障碍，学生是否具有探究活动所必需的知识，都直接影响到学生探究活动的进行。
　　探究的过程要求学生具有一定的演绎思维能力。初中学生的演绎推理能力仍处于发展阶段，在探究过程中，为寻求问题的解答，学生必须继续深入地观察、交流，进行一些简单的测量，从而获得一些事实性信息；在已有经验和想象的基础上进行初步的信息处理，提出一些简单的假设；以合作和单独的方式亲自去验证自己的假设，计划检验假设的步骤，明确调查或实验必需的材料，寻找、收集这些材料，按计划实施试验或调查等。如果假设得到验证，要求学生进一步做出解释和预测。当假设得不到实验和调查研究的证实时，学生将面对一种认知冲突或认知平衡，这引起学生的反思并提出相关问题，学生将继续探究、思考，直到冲突解除，认知达到平衡，获得对科学概念的真正理解。
　　
　　3．教师的科学素养
　　在学生的探究活动中，教师是激发、鼓励、促进学生学习和探索的引导者、促进者、咨询者和支持者。教师具有较高的科学素养，才能鼓励和培养学生究根问底的好奇心，乐于接受新思想与新信息，以及对事物常常持怀疑态度等科学品质。
　　
　　4．课程资源的开发
　　学生的科学探究能力是在科学探究活动中培养和发展的，而科学探究活动的顺利进行需要课程资源的支持。积极合理地开发课程资源，有利于培养学生的探究能力。
　　
　　二、科学探究能力培养的几个环节
　　
　　科学探究的一般模式为：提出问题一猜想与假设一制定计划与设计实验一进行实验与收集证据一分析与讨论一评估一交流与合作。因此，在科学探究能力培养的具体实施过程中，应该贯穿于化学教学的各个环节，并注意做到：
　　(1)探究活动开始时，应设置各种问题情境，引导学生发现新的化学情景与已有知识的冲突所在，从而提出问题，并做出合理的假设与猜想。(2)在明确探究目的的前提下，积极引导学生设计探究的实验计划和方案，选择合理的器材，科学进行实验。(3)注重学生实验与收集证据的过程，帮助学生克服怕出错误、怕麻烦等思想，必要时给以具体的指导，使其顺利地完成探究的过程，引导学生对数据进行分析、判断，从而获得正确的结论，体会成功的愉悦。(4)调动学生对探究过程进行有效评估，学生在完成探究的工作后，应该进行反思，检查思路和具体措施，避免错误和遗漏。(5)重视探究中的交流与合作。对于多数探究活动来说，探究的过程比探究的结果更重要。应充分让学生体验探究的过程，不能为了赶进度而在学生还没有进行足够的思考时草率得出结论。
　　
　　三、注重问题研究，培养科学探究能力
　　
　　1．问题意识――培养探究能力的前提
　　问题是科学探究的源头。没有问题，学生就不会有探究结果的思维活动。布鲁纳的研究表明：难易适中且富有挑战性的问题足以激励学生向下一阶段发展，促进学生进行“反省性”探究，使思维从“前反省状态”进入“后反省状态”，在这种状态转变过程中，智力活动总是尝试性、探究性的，始于问题的提出，终于问题的解决。
　　科学探究需要探究的情景。通常情况下，中学生的问题意识不强，很难独立地从生活、自然现象中发现问题。所以，教师要营造积极的问题情景，让学生直面新、奇、趣事，感受矛盾，发现问题，提出问题，并经过适当的推理和思考，将其表述为科学性问题。
　　教学过程是一个不断地提出并解决问题来获得新知识的问题性思维过程。教师要在教学中注重“问题情景”设置，用以培养和提高学生的探究能力。
　　
　　2．问题质量――培养探究能力的重要保证
　　学生学习化学过程是一个不断提出并解决问题来获取新知识的问题性思维过程，因此“问题”的质量十分讲究。针对初中化学的特点和学生心理发展水平，综合应用以下原则，有助于把握问题质量。
　　(1)直观展示性原则，注重问题探究的落脚点。教学心理学研究表明，人们的智力活动的进行与发展必须经历由外部物质活动向内部认知活动转化的过程。教学就是要促使学生由外部的、物质的、展开的活动向内部的、压缩的活动转化。充分运用形象化材料和实验，揭示知识发生、发展的过程，展现探究的演绎过程，使学生探究问题轨迹清晰可见，抓住探究问题的落脚点。
　　例如，问题(故事)情景：1981年6月9日，巴拿马散装货轮满载着炼钢的半成品――多孔铁粒，驶进印度东海岸的维沙卡帕特纳南港口。人们打开船舱正准备卸货，突然，一股灼人的热浪从舱内冲出，仔细一看，发现部分铁粒正在燃烧。经过调查发现，在这起事故中没有任何人为的操作。
　　疑问：多孔铁粒怎么会自己燃烧呢?
　　问题：多孔铁粒燃烧需要什么条件?
　　在设计问题情景时，教师应注意：问题情景要新颖，能吸引学生的注意力；要多从学生的生活和学生已有的经历中寻找问题；探究的难度恰当。这正如美国国家科学院院长布鲁斯阿尔伯兹所说：“学生必须面对困难但又不是高不可攀的问题，能享受经过艰苦努力终于摘到果子的乐趣。这样，学生就意识到他们能够处理越来越多困难的问题。当他们获得了探究的工具、养成了探究的习惯，他们就真正成了学习的主人。”
　　(2)针对性原则，注意问题探究的生长点。提出的问题，是必须是学生真实存在的问题，是确实感到困惑而不是表现形式上的问题。这就是要求我们教师平时能够深入学生，了解他们在每个知识上的认知特点和思维方式，摸准他们的思维脉搏，因势利导地提出恰当的实际问题，抓住问题的探究方向。如在进行“燃烧条件”教学中，教师先让学生讨论一个问题：在水中的物质能燃烧吗?学生往往给予否定的答案，教师可利用将白磷放入装有热水的烧杯中，并将氧气通入水中的演示实验给以肯定，使其引起学生认知心理上的矛盾冲突，从而产生探究动机，把握探究方向。
　　(3)发展性原则，落实问题探究延伸点。布鲁纳说：“向学生提出挑战性的问题可引导学生智慧。”要恰当地把握问题空间，要符合学生的知识基础、能力水平、认知规律，提出的问题宜在学生的基础性学力与创造性力之间。需要他们跳起来才能摘到桃子，使探索的问题处于学生的“最近发展区”。
　　(4)渐进性原则，注意问题探究的节奏性。问题设置要具有合理的程序和阶梯性，设计由浅入深，由易到难，层层递进，把学生的思维逐步引向新的高度。可创设“小步距”问题，把一个复杂的、难度较大的课题分解成若干个小问题，即低起点、小坡度、密台阶、快步走。如在“质量守恒定律”教学中，进行如下的问题分解：1)化学变化前后，反应物和生成物的质量总和一样吗?试根据已有经验进行猜测。2)通过蜡烛燃烧、氢氧化钠与硫酸铜、碳酸钙与盐酸(容器敞口)、碳酸钙与盐酸(容器密闭)实验，交流讨论，尝试归纳结论。3)如何通过化学变化的微观角度解释原因。4)统一观点，得出结论，并用定律解释蜡烛实验以及其他一些化学现象。
　　(5)开放性原则，把握问题探究的深广度。探究能力的培养是一个自主开放的主动建构过程。要激发学生根据不同条件、从不同角度采用不同方法进行探究，从而引发不同的思维，按照不同的理解去思考问题和回答问题，让学生在学习、创造个体活动中充分发挥自己的特长和张扬个性化的探究品质，体验成功，从而产生再探究、再学习、再发现的新动力，为此，教师应注意学生的差异性，创设多元性、开放性问题。
　　探究能力的培养是一项系统工程，它以教材为根本，以考试制度为保证，以教学观念为先导，落实在教学实际行动中。在化学课堂教学中必须坚持开展问题研究，实施以问题为载体、以能力为核心、以创新为目的的教学活动，就能不断提高学生的科学探究能力，教会学生学会学习。
　　
　　(责任编辑：孙喜田)

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