论文—中学化学探究性实验教学的研究结题报告

—中学化学探究性实验教学的研究结题报告 《中学化学探究性实验教学的研究》结题报告 内容摘要:新一轮的新课改在全国各地普遍展开，中学化学探究性实验学习已被国人所认同，探究性实验教学已成为化学实验教学的主旋律，但是，这种教学模式在平常的教学中应用甚少，很多教师采用的还是传统的验证性实验教学模式。鉴于此，本课题通过研究，试图在理论上构建一个中学化学实验教学的基本框架，在实践中摸索出一套行之有效的方法，并以此改进中学化学的探究性实验教学，促进学生学习方式的转变，提高学生学习化学的兴趣，培养学生的合作意识、创新精神，完善学生的人格，使探究性学习的内涵更加丰富。 关键词:探究性 实验教学 主动 创新 一、问题提出 (一)、研究背景 我们的教育应以促进人的全面发展为宗旨，要为人的终身发展打好基础。而化学学习应努力提倡从生活走进化学，从化学走向社会;应着力培养学生的学习能力、合作意识和探索、创新精神。 从目前的中学化学教学实际来看，仍然存在着片面强调知识和技能目标，忽视学生探索、创新精神培养的状况，仍有学生学习负担重、科学素养贫、学习能力差的局面，教师受传统教育观念的束缚，大多数情况下都是教师讲，学生听，学生的学习方式单一、被动，缺少自主探究、合作交流、独立获取知识的机会;教师缺少对学生学习中的情感、态度、价值观以及个体差异的关注，忽视了学生创新意识和实践能力的培养，严重阻碍了学生的自主发展。因而导致教学质量和成效同社会发展的要求存在较多的脱节，同新课程目标存在较大的差距。大量研究表明，学习结果受学习方式的影响重大，现阶段学生单纯地行为参与方式并不能促进学生思维能力的较高层次的发展，只有以积极的情感体验和深层次的认知参与为核心的学习方式，才能促进学生全面素质的提高。新课改倡导的主要是科学探究，让学生从生活走进课堂，再从课堂走向社会，习得终身学习的能力，培养探索、创新精神，这也是本研究的目的所在。 (二)、理论依据 “探究学习”是由美国科学家施瓦布提出的。他认为学生的学习的过程与科学家的研究过程在本质上是一致的。 因此，学生应像“小科学家”一样去发现问题、解决问题，并在探究的过程中获取知识、发展技能、培养能力，特别是创造能力，发展自己的个性。美国心理学家布鲁纳在教学中提倡“发现学习”(发现法)，主张借助教师、教材和实验，让学生亲自去探索，主动去发现和学习，以获得人类已知的认识成果和生活经验( (三)、探究性实验教学的意义 探究性实验教学为学生构建了一种开放的学习环境，提供一个多渠道获取知识，并将学到的知识加以综合和应用于实践的机会。这样的教学活动对于调动学生的积极性、主动性，培养学生的创新精神和实践能力，充分开发学生的潜力，具有重要意义。 在中学化学探究性实验教学过程中，让学生体验探究的过程和乐趣，形成积极主动的学习态度和探究能力，它对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。其过程不仅是学习化学基础知识、形成基本技能的过程，也是增长能力(特别是创新能力和实践能力)，学会学习，学会解决问题，形成科学观念和态度，获得 积极的情感体验以及个性和谐发展的实践过程，是认识和实践、继承和创新的统一过程。而学生的学习方式是形成和发展学习能力的依托，是学习行为(思维行为和动作行为)赖以存在的基础，是学生自我发展的支柱，为此在中学化学教学过程中实施的探究性实验教学，是学生成长、社会发展和化学教学的共同需要。 (四)、国内外关于同类课题的研究综述 作为一种与接受式学习相对的学习方式，探究性教学也并不是新鲜事物，教育史上教育流派都阐述过类似与探究性教学的教育方式和学习方式。例如，美国心理学家布鲁纳特别重视学生的主观能动性，在教学中提倡“发现学习”(发现法)，主张借助教师、教材和实验，让学生亲自去探索，主动去发现和学习，以获得人类已知的认识成果和生活经验(施瓦布的“科学探究”，杜威的“活动教学”和“主动作业”;卢梭的“发现教学论”:苏格拉底的注重引导和探问的“产婆术”;孔子的“不愤不启”“不悱不发”为精神的“启发式教学”等等。今天的探究性学习与这些前人的教育思想和方法相似，只是不同的阐述而已。 (五)、研究的目标 在化学学科教学中渗透探究性实验教学的思想方法，一方面有利于提高化学课堂教学质量，推进化学课堂教学素质化;另一方面有利于提高学生的化学成绩，培养学生探索、创新精神和实践能力，同时还可以让学生通过学习化学知识来掌握普遍的科学学习方法，促进学生综合素质的提高，有助于学生可持续学习，更能有效地培养学生科学探究能力: 1培养学生的探究能力和创新精神。 探究性化学实验学习活动的实施常常包括发现问题，提出问题，做出解决问题的设想，广泛收集资料，分析资料，得出科学结论，在这种类似科学研究的探究过程中，学生的研究能力和创新能力能逐步得到提高。 2培养学生独立思考和解决问题的能力。 探究性化学实验学习活动的实施往往需要围绕某一化学主题或课题进行，其中问题的选择、资料的收集、假说的形成与验证等，均有助于培养学生的逻辑思维能力与解决问题的能力。 二、研究过程 (一)研究方法 1、行动研究法。教师直接对所从事的化学实验教学进行研究，在课题实施过程中，针对学生在实验教学活动中的表现，不断的调整、修订和完善相关的实施、实施内容、方式和方法。探索出一般的教学模式和评价方法。适当的将其延伸到课外的研究。 2、文献研究法。主要是指利用图书、网络等工具，师生共同通过收集某些现象的发生、发展和演变的事实，加以系统客观的分析研究，从而揭示其发展规律的研究方法。 3、调查研究法。教师通过对所任教班级学生进行问卷调查及个别交流的方法进行研究。 (二)、研究的时间安排 第一阶段，宣传发动阶段 2007年9月1日----2007年9月7日 组织课题组成员学习有关新课程文件，组织课题组成员收集、学习与本课题有关的理论知识，拟出本课题实施，并进行可行性论证。 组织课题组成员认真学习实施方案，了解研究的内容、意义、步骤、具体操作 方法。在此基础上进一步明确课题组成员职责。 第二阶段，课题研究的实施 2007年9月8日开始 课题组成员及时根据课题方案分头组织实施;以教研组为单位开展化学探究性实验教学大讨论并确定相关选题;化学教师间开展探究性实验观摩课教学。 第三阶段，课题总结，形成结题报告 2008年9月 三、实施过程 (一)、探究性实验教学课题的选择 1、从教材某一知识中选择课题 教材是化学知识的最大集合体，这些知识大多都设计了实验进行证明，但教材并没有把知识的形成过程还原为科学发现的过程，这就给我们的探究性实验教学提供了很丰富的资源。 案例1.在二氧化硫的教学中，我是这样引入新课的:用多媒体展示“酸雨”污染的图片，渗透保护环境的教育。然后让学生根据所看的图片总结酸雨的危害:使建筑物、桥梁、工业设备、文物等腐蚀速度加快;使湖泊酸化，致鱼类死亡;使土壤酸化，绿色植物变枯黄、致死;影响人体健康等等。然后通过三个探究实验来探究二氧化硫的危害，在探究中学生自己得出二氧化硫的化学性质。学生在这样的探究活动中体验到获得成功的快乐。 探究实验1:虫子为什么会死呢, 学生进行探究实验:在两个无色的集气瓶中分别放入一只活蹦乱跳的虫子，然后在其中的一个集气瓶中通入二氧化硫气体，观察实验现象。(让学生通过对比实验得出结论:二氧化硫具有毒性) 探究实验2:酸雨是怎样形成的,(首先让学生通过设计实验，培养学生的探究意识和创新精神。) 探究实验3:花儿为什么会变白, 学生进行探究实验:把新鲜红花放进充有二氧化硫的锥形瓶中，然后观察实验现象，看到鲜花颜色逐渐变浅，得出结论:二氧化硫具有漂白性。同时提出一个探究问题:这个现象我们在哪里也看到过,学生回答说在氯气的性质实验中;继续引入探究问题，二氧化硫的漂白原理与氯气的漂白原理一样吗,学生思考、讨论、设计实验进行验证、得出结论。这样让学生在探究中创新，在创新中使知识进一步升华和巩固，由浅入深，层层递进，使化学教学体现科学性、创造性、灵活性特征。 2、从课本习题中选择课题 例如，对课本中的碳酸钠与碳酸氢钠的鉴别，我们在全体学生中进行了方案的设计比赛。然后进行成果展示，让学生交流、发表意见，在讨论中得出结论。从习题中选择的课题更能面向全体学生，全面提高学生的整体素质。 案例2.在化学2的52页第10题:一个蓄电池两个电极的极性标志模糊不清了，请设计一个简单的实验，判断两个电极的极性。学生针对这个问题，结合前面所学知识，进行思考、设计方案、讨论、实验、再讨论。达到了对该问题的解决，对电池极性的判断有了深刻的体会。而电池极性的判断又是电化学知识的重中之重。 3、将演示实验改为问题探究性实验 案例3.对有机化学基础(选修5)中“研究苯分子的结构”进行了一次探究活动: 理论推测:根据苯的凯库勒式 推测苯分子的性质，认为苯分子中有两种不同的碳碳键，即碳碳单键和碳碳双键，因此苯可以使紫色的酸性高锰酸钾溶液褪色。 实验验证:取少量的酸性高锰酸钾溶液于试管中，然后加入苯，充分振荡，发现溶液分层且紫色不褪去。 实验结论:上述理论推测是错误的。 查询资料:经查阅有关资料，发现苯分子中的六个碳原子间的键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，苯分子中的六个碳原子和六个氢原子在同一平面上，用 表示苯分子的结构更合理。 发现问题:将苯加入溴水中，充分振荡，发现溴水褪色，于是该同学认为所查资料有误。这是为什么呢, 提出问题:苯的结构有一种"凯库勒式"以现代有机化学结构观点是错了!为什么现在教材和好多资料上还一直在引用呢? 问题探索:苯的"凯库勒式"在一定程度上对解题还是有帮助的，所以中学课本中并未删除这种结构。 况且这是化学史发展中的一个成果，有一定的历史意义，这也揭示了科学的发展，常常是从错误逐渐到正确的。 就像葡萄干面包模型，行星模型一样，这些模型的建立同样也是错误的，但人们从中得出了正确的电子云模型。 4、从现实生活、生产实际中选择课题 现实生活中处处有化学现象和问题，对这些问题进行探究，培养发现问题、思考问题、解决问题的习惯，从而使化学知识转变为解决实际问题的能力，这对中学生科学素养的培养有着极其深远的意义。 案例4.如在讲氯气的性质和用途时，我是这样引入新课的:自来水厂用氯气进行消毒，日常生活中我们用漂白液、漂白粉、漂粉精等进行消毒，其中起到漂白和杀菌作用的物质及其原理分别是什么呢,这节课我们就来探究这些问题。在此基础上再引导学生思考怎样保存漂白粉、漂白粉怎样使用漂白效果才能更好等新问题。 (二)、构建探究性实验教学的活动程序 一般有五个基本程序，即“提出问题、作出假设、收集证据、形成解释、评估成果”。 提出问题:问题是探究的起点，也是探究的归宿，探究的成效如何取决于问题的设计。爱因斯坦曾说过:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅是一个数学或实验的技能而已。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步”。在化学新课程中，“提出问题”作为科学探究能力的重要环节受到高度重视。 作出假设:按照探究问题的要求，根据已有的知识和经验，作出假设或猜想。 收集证据:在制订出探究计划的基础上，通过观察、实验、调查、查阅文献和上网等途径，收集有价值的证据。 形成解释:对所收集的证据进行筛选、归类、统计和列表分析等综合处理，并运用已有知识得出符合证据的结论，对问题作出科学的解释。 评估成果:检查和思考探究计划的严密性，对证据收集的周密性、解释的科学性、结论的可靠性作出评价。 当然，针对不同的课题，程序也可以作以变动，不能教条。 (三)教学案例:从铝土矿中提取铝 【观察对象】 (老师)展示图片，在这张图片中，你看到了什么, 西南铝业集团 “嫦娥一号”上首次使用的铝锂合金 月 球 泡车 沫上 铝 防火箭的铝合金材料护 服 【提出问题】 (学生1)观察，铝的使用频率很高，那这是为什么呢, (学生2)这是由铝的性质决定的。 (学生3)这还得由铝的价格决定。 (老师)列举你所熟悉的铝制品，思考它们分别利用了铝的哪些物理性质, (学生)铝锅、铝导线、药品包装用的铝箔、飞机外壳等等;它们分别利用了铝的导热性、导电性、延展性、密度小等物理性质。 【创设情境】 (一)在国宴上，拿破仑三世使用一套珍藏的铝制餐具，而大臣们使用的是银制餐具。 (二)门捷列夫创建了元素周期表，受到英国皇家学会的表彰，奖品是一只铝制奖杯。 【提出问题】 (学生1)从铝制品的使用频率高说明铝的价格比较低，但为什么拿破仑三世使用的是铝制餐具，而大臣们用的是银制餐具,门捷列夫这么伟大的发现，奖品只是一只铝制奖杯, (学生2)拿破仑三世就这么厚爱下属,英国皇家学会就这么小气, (学生3)这是不可能的事情。会不会是铝的价格特别高, (老师)同学们很会思考，而且想的也很对。以前铝的价格很高。 (学生1)那为什么铝的价格很高,铝的价格到底由哪些因素决定呢? (学生2)“物以稀为贵”。可能是由于铝很稀少吧～ (学生3)不会吧～我记得铝是地壳中含量最高的金属，不会稀少的。 (学生4)铝是地壳中含量最高的金属，但是地壳中的铝是以化合态形式存在的，我们所用的铝是游离态的。可能是化合态铝转化为游离态铝比较困难吧～ (老师)你们真是太会分析了～确实，铝是地壳中含量最高的金属，但是地壳中的铝主要是以铝土矿的形式存在的。 (学生)铝土矿的成分是什么呢, O 、FeO 、SiO 的混合物。那么怎样才能从铝土(老师)铝土矿主要是Al23232 矿中获得游离态的铝呢, 【学生活动】 学生讨论(学生)要想从铝土矿中获得铝，就要先获得AlO ，而要获得AlO ，2323就要除去铝土矿中混有的杂质。 (老师)对啦～那么如何除去铝土矿中混有的杂质呢, (老师)【板书】一、如何除去铝土矿中混有的杂质 【学生活动】交流、讨论。 【提出问题】 (老师)FeO是金属氧化物，具有怎样的化学性质, 23 (学生)FeO+6HCl=2FeCl+3HO 2332 (老师)AlO作为金属氧化物可能具有怎样的化学性质, 23 (学生)预测:AlO 可能与酸反应 23 (学生)实验验证:向装有AlO的试管(1号)中加入一定量的稀盐酸。观23 察现象。 (学生)结论:AlO 能与酸反应，AlO+6HCl=2AlCl+3HO 232332 (老师)AlO作为金属氧化物还能与碱反应。AlO+2NaOH=2NaAlO+HO，所232322以我们把这一种既能与酸反应生成盐和水，又能与碱反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。 【学生活动】 交流、讨论、设计实验提取AlO 23 【学生活动】 学生发言，展示方案: 铝土矿 二氧化碳 灼烧 溶解 过滤 酸化 过滤 NaOH溶液 残渣 滤液 HO 2(老师)请同学们告诉老师:NaOH溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是什么,残渣是什么, (学生)NaOH溶解铝土矿后，滤液中的主要成分是过量的NaOH、NaAlO，2残渣是FeO等杂质。 23 (老师)把滤液酸化的目的是什么, (学生)把滤液酸化的作用是中和过量的NaOH溶液并和NaAlO反应产生沉2淀 (老师)为什么不是用盐酸，而是通足量的CO酸化, 2 (学生)讨论、发言:因为Al(OH)是两性氢氧化物可以溶于强酸，但不能3 溶于HCO等弱酸。 23 (老师)接下去请同学们根据你们设计的方案，用我们桌上所有的试剂，从桌子上的这块铝土矿中获取AlO 。 23 (学生)进行实验 (老师)巡视，观察学生实验，发现问题个别交流。 (老师)同学们通过刚才的实验，有些组的实验做得非常成功，也有一些组的实验失败了。而这些失败的组失败的原因在哪里，同学们课后去好好的分析一下。 (老师)刚才同学们通过实验已经获得了AlO ，你们说这个操作会困难23 吗, (学生)不会。 (老师)那为什么铝的价格这么高呢, (学生)学生讨论，发言:可能是AlO 转化成铝很困难吧, 23 (老师)你们分析的很对。请同学们结合我们前面所学的知识思考一下:如何从AlO获得铝, 23 (老师)【板书】二、如何从AlO获得铝 23 (学生)电解的方法。通过电解熔融的氧化铝的方法。 (老师)同学们知道，氧化铝的熔点很高，氧化铝的熔点为2050?，要达到氧化铝的熔点，需要很多的能量，所以成本很高。这是古代铝非常贵重的根本原因。 (学生)那为什么现在的铝这么便宜, (老师)因为铝的性能非常优良，但价格却很高，所以科学家不断的试验，以降低成本。1886年，美国化学家霍尔通过不断摸索, 把氧化铝熔化在熔融的冰晶石(NaAlF)中进行电解, 终于看到小球状的铝聚集在阴极上。 36 (老师)【板书】电解法制铝 用冰晶石(NaAlF)做助熔剂，大大降低了AlO的熔点 3623 (老师) 请同学们再思考一下:铝的获得除了从铝土矿，还有没有其他的方法, (学生)思考，回答:还可以通过对废铝进行回收。而且这一种方法的成本更低，这应该也是为什么现在的铝制品价格这么低廉的原因之一吧～ (老师)同学们的思维真的是太活跃了。通过这节课的学习，我们学习了哪些东西呢, (学生)整理、归纳。 (老师)【小结】通过本节课的学习，我们 知道了三方面知识:1.铝元素的存在形式2.提炼铝的工艺流程 3.铝的主要用途 锻炼了两种能力:1.实验探究能力 2.合作学习能力 培养了一种情感:珍惜资源 保护环境 【课后延伸】请同学们课后去探究:铝在我们的日常生活、工农业生产中具体有哪些应用。 【课后反思】本节课通过在课堂上进行实验探究，虽然没有到野外或网上进行搜寻，但也取得了很好的效果，这也说明探究性实验的学习方式是多样的，操作方式也不是教条、格式化的，而是根据实际不断变动的。 四、研究的主要成果 (一)(学生的学习方式发生了根本改变 在传统的化学实验教学中，学生一般只习惯于完成实验册上的现成实验,按部就班,而不会去思考这些实验是不是合理?是不是最佳?有没有更好的方案?学生在完成实验后，对实验现象、实验结果分析的意识很薄弱。 经过一年的探究性实验教学的研究,在今天的实验课上，学生已经能够独立地进行猜测、设计实验进行验证，能够交流、分析、得出问题的答案。在实验的过程中,学生会积极观察实验、并进行及时记录;实验结束后,学生会认真分析实验现象,发现问题及时与同学进行交流;发现疑点甚至会再设计实验进行验证。课堂上到处弥漫着积极探究的气氛，涌动着生命的活力。学生在资料收集、思维能力、合作意识、创新精神和实践能力等方面都得到了很大的提高，更学会了如何与人交往，增强了团队精神。 (二)、学生学习化学的兴趣得到了很大的提高 经过一年的探究性实验教学的研究，学生从开始的对化学的不感兴趣甚至害怕演变为对化学的极大期盼,每到化学课,特别是实验课,学生的快乐之情溢于言表。兴趣是最好的老师。通过一年的实验,学生的化学成绩取得了很大的进步,在2008年的衢州市高一化学竞赛中有一人荣获衢州市三等奖,在浙江省高中化学竞赛中,祝雪强、王茂柳、周平、姜伟军、毛俊明等五位同学获得浙江省B组一等奖。而这在几年前，对于我们这样的三级重点中学几乎是不可能的事情。在08年5月的高中化学实验操作考核中，我校学生在操作过程中表现的非常优秀，操作规范且有些学生还很有创意。这些成绩的获得，学生们身上的改变，让我们坚信，我们的课题研究取得的成效是显著的。 (三)、教师的教学行为发生了根本改变 经过一年的研究，教师的教学行为发生了根本的转变:从教师的提问到学生的发现;从传统的教师教(教知识、教方法)到学生学(学方法、学知识、学合作);从教师的演示实验到学生的主动探究性实验;从教师的总结到学生的交流与讨论;从教师的主导转化为学生的主体。„„师生双方相互交流、相互沟通、相互启发，分享彼此的思考、交流彼此的情感体验，从而达到教学相长和共同发展。 (四)、促进了教师的成长 进行了探究性实验教学以后,学生从各种渠道中获得的知识越来越多,对老师的要求也就有了很大的提高,教师就必须不断的充电,特别是在课题研究的过程中，我们通过一节节的课题研究课，总结出了一些有效的实验探究指导策略。在研究课和评优课活动中，我组老师也是硕果累累。B老师在衢州市化学优质课评比中荣获三等奖，A老师在浙江省名师送教下乡活动中上观摩示范课。 五、研究后的思考和建议 通过一年的研究，探索，我们的体会主要有以下几点: (一)、并不是所有化学实验内容都适合探究性学习这种方式。探究性学习在积累直接经验、培养创新精神和实践能力方面有其独到之处，而接受性学习在积累间接经验、传承系统的学科知识方面，其效率之高是其他方法无法比拟的。因此这两种学习方式在学科教学中都是必要的，且相辅相成的，应根据内容进行不同程度的整合。 (二)、 学生探究性实验学习方式的形成关键靠教师。在教学内容和教学条 件变化不大的情况下，要实现教师教学观念和教学行为的重大转变，从而指导学生改变学习方式，困难很大，相信随着新课改的不断推进，探究性实验学习必将成为广为应用的高效化学学习方式。 (三)、学生探究性实验学习需重视创新精神。探究性实验学习的第一要义是培养学生的创新精神，而创新精神是与批判性思维、发散性思维、辨证思维紧密联系在一起的，是与自主选择、独立思考、善于提问、大胆想象紧密联系在一起的。简言之，创新精神是与“梦”联在一起的，探究性实验学习就是要激发学生的化学“梦”。否则，就有“穿新鞋、走老路”之嫌，结果是增加了学生不必要的负担。 当然，由于高考改革等相关措施的滞后，探究性学习与接受性学习的整合、素质教育与应试教育的融合问题还将持续一段较长的时间，这也是目前很值得研究的课题。随着新课改的不断深入、教育信息化的推进、教育投入的追加和人们观念的现代化，探究性学习中的科学探究思想方法必将真正融入学科教学，实现真正意义上的素质教育。 【参考文献】 1、中华人民共和国教育部制订:《普通高中化学课程标准,实验,》～第11页。 2、王祖浩 吴星:《高中化学教学参考书化学1,必修,》～江苏教育出版社2006年6月第2版～第64页、第78页。 3、王祖浩:《高中化学新教材教学情境设计》～江苏教育出版社2006年4月第1版～第133页。 4、刘宝剑:《普通高中新课程化学实验,高一年级上册〃必修1〃苏教版,》～浙江科学技术出版社～2006年8月第1版～第67页。 5、浙江省基础教育课程改革工作领导小组办公室:《浙江省普通高中新课程实验学科教学指导意见,高一上,》～第190页。 6、浙江教育出版社:《浙江省普通高中新课程实验化学学科教学指导意见》～第10页。