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一、課題目標

1．通過本課題的研究，提煉出有助于學生“探究性實驗”實施的指導(dǎo)策略；

2．學生掌握探究性實驗學習的方式，具有獨立思考、自主探究、合作交流的意識和主動學習能力。

3．進一步轉(zhuǎn)變教師的教育觀念和教學行為。通過創(chuàng)造性的勞動和研究，將課程從“特定知識體系的載體”的定位上轉(zhuǎn)移到促進“師生共同探索、共同發(fā)展”的定位上。

4．通過合理運用化學探究性實驗的指導(dǎo)策略，培養(yǎng)學生自主實驗、獨立思考的學習習慣。培養(yǎng)學生的探索精神、創(chuàng)新思維，勇于實踐的能力。從而開發(fā)學生潛能，促進學生的主動發(fā)展。

二、課題研究背景

化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科，實驗一直被認為是能幫助學生獲得化學知識、掌握實驗技能，激發(fā)學習興趣、培養(yǎng)實驗?zāi)芰Φ囊环N教學手段，它在初中化學教學中始終占有十分重要的位置?；瘜W課程標準提出“科學探究是一種重要的學習方式，也是義務(wù)教育階段化學課程的重要內(nèi)容”，化學教學中比較常見的一種探究活動是進行適合學生的探究性實驗。目前，對探究性實驗的研究，只是局限在個別范圍內(nèi)進行試驗，呈現(xiàn)出單一性、個體性、隨意性。單一性——對一個一個實驗單獨進行研究；個體性——個別學校、個別教師在進行研究；隨意性——對實驗的選題、設(shè)計隨教師個人的意愿而定。由于缺乏系統(tǒng)的、整體的研究，探究性實驗的研究和實踐尚處在自發(fā)試驗的狀態(tài)。面對新的教材和新的化學課程標準要求原有的實驗教學方式已逐漸顯示出不足：統(tǒng)一的實驗要求、實驗教學模式，不利于學生的個性展化學探究性實驗的研究，是化學教學走素質(zhì)教育之路的有效途徑。

三、課題研究的措施

（一）基本方法

探究教學中的問題是核心，問題的解決是關(guān)鍵。要使學生積極參與探究活動并有所收獲，必須進行一些基本方法教育。《課標》指出，科學探究既是一種學習方式，也是學習內(nèi)容。“功要善其事，必先利其器”，探究教學一些重要的方法如下：

1.猜想與假設(shè)的方法通常有：

（1）逐分法：對多個影響因素逐一分離、組合：

例：將雙氧水與二氧化錳混合產(chǎn)生了氧氣，氧氣是由哪一種物質(zhì)產(chǎn)生的？

猜想：①雙氧水②二氧化錳③雙氧水與二氧化錳相互反應(yīng)④雙氧水在二氧化錳作用下產(chǎn)生的

（2）定量法：在極端量和中間量中假設(shè)

例：將一塊石灰石在酒精燈上灼燒一會兒后，冷卻，剩余物質(zhì)的成分是什么？

猜想：①碳酸鈣②氧化鈣③碳酸鈣和氧化鈣

（3）解析法：據(jù)已有知識、生活經(jīng)驗、事實材料或感覺猜測

例：二氧化碳可能有哪些物理性質(zhì)？

猜想：無色氣體（人呼出的氣體是無色的）；密度比空氣大（平衡的紙筒中倒入二氧化碳后傾斜）；能溶于水（汽水中有二氧化碳）等

2.控制變量的方法通常是：

（1）控制反應(yīng)條件：保證儀器相同（等規(guī)格）、使用藥品的量相同（質(zhì)量、體積、純度）、溫度等環(huán)境條件相同，體現(xiàn)設(shè)計條件的公平性。

（2）控制反應(yīng)：保證其他條件相同的情況下，只有一個變量

例：二氧化碳溶于水有沒有發(fā)生化學變化呢？將4朵干燥的石蕊花分別做如下處理：①噴稀醋酸②噴水③直接放入二氧化碳中④噴水后放入二氧化碳中

3.假設(shè)猜想驗證的方法有：①邏輯推理法②史料旁證法③實驗驗證法

例：化學反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量有沒有變化？可以根據(jù)反應(yīng)前后原子不變推理得出，也可以查找資料獲得前人研究的證據(jù)，并非只有化學實驗才是唯一正確的方法。案例1中學生提出的不能通過實驗驗證的一些猜想，教師可以引導(dǎo)學生分類后，用邏輯推理法排除一些，其他的通過查找史料來解決。

4.驗證結(jié)果的三種情況：結(jié)果與假設(shè)不一致、假設(shè)得到驗證、結(jié)果與假設(shè)不完全一致

案例4：無水乙醇顯堿性嗎？

一位學生在實驗室看到一瓶無水乙醇標簽上的化學式后，猜想：無水乙醇含有“氫氧根”，所以也應(yīng)該顯堿性。教師鼓勵他自己探究,學生通過實驗，發(fā)現(xiàn)自己的猜測是錯誤的。

（目前的教學或習題幾乎都是針對正確猜想的。）

5.其他重要的方法有：觀察、操作、記錄、數(shù)據(jù)采集和處理、歸納、演繹、對他人評價、準確表述等。當然，更多的是化學學科的知識和方法，這些都是能否“將探究進行到底”的關(guān)鍵所在，要經(jīng)過逐步學習、反復(fù)訓(xùn)練、循序漸進才能建立起來。

（二）課堂實踐

第一階段：教師示范，學生感知探究性實驗

剛接觸化學的初三學生對化學儀器和實驗基本操作都不了解，要讓他們進行探究性實驗幾乎是不可能的。在教學過程中，教師先為學生設(shè)計好探究性實驗報告，內(nèi)容包括：發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—作出假設(shè)—設(shè)計方案—進行實驗—交流討論--歸納總結(jié)—得出結(jié)論”，然后老師做演示實驗。學生通過實驗報告和老師的示范實驗，感知實施探究性實驗的一般方法。比如，當學生第一次遇到探究性實驗“對蠟燭及其燃燒的探究”時，幾乎是無從下手。怎樣讓剛接觸化學學習的學生成功地邁開他們探究實驗的第一步呢？老師精心為他們設(shè)計了如下實驗報告。通過教師引導(dǎo)學生認真觀察蠟燭點燃前、燃著時和熄滅后的三個階段的顏色、狀態(tài)、氣味的變化，進行詳實紀錄、討論歸納、得出結(jié)論，讓學生一開始接觸化學就認識到觀察在探究中的重要性。當學生一邊觀察老師的演示實驗，感受探究實驗的同時，一邊填寫實驗報告。在邊觀察、邊模仿、邊參與、邊體驗的過程中，學生感知了探究性實驗。

第二階段：學生嘗試、教師給予指導(dǎo)和幫助

學生在感知了探究性實驗，并有親自動手去做探究性實驗的沖動后，教師嘗試著稍稍放手，讓學生嘗試探究性實驗中的某幾個環(huán)節(jié)，例如：簡單實驗方案的設(shè)計，探究性實驗的基本操作。在此階段，學生設(shè)計的實驗方案的可操作性、安全性，教師在學生實驗前要仔細批改，及時給予指導(dǎo)。學生進行實驗的過程中，在基本操作的規(guī)范性、實驗觀察的方法、實驗現(xiàn)象的記錄等方面出現(xiàn)的問題，教師及時提供幫助。學生通過親自動手嘗試，對探究性實驗的認識和實施有了進一步的認識。

第三階段：師生、生生合作，發(fā)展探究性實驗的能力

學生對實驗方案的設(shè)計和實驗基本操作有了一定的基礎(chǔ)后，教師可以引導(dǎo)學生從身邊的一些現(xiàn)象中去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、作出猜想，進而獨立地設(shè)計解決問題的方案、進行實驗、分析實驗，找出問題的答案。在探究過程中遇到困難時，教師鼓勵他們采取小組合作、師生合作的方式來化解困難。

比如《質(zhì)量守恒定律》的學習。

（1）教師創(chuàng)設(shè)問題情境：取暖時所用的煤和木材的燃燒之后質(zhì)量變少：取一小斷鎂帶在空氣中點燃之后質(zhì)量變大。再結(jié)合生活中的一些現(xiàn)象，引導(dǎo)學生進行猜測：你認為化學反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量總和與反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和是什么關(guān)系？

（2）學生提出猜想。

生1：我覺得反應(yīng)之后質(zhì)量應(yīng)該變大，根據(jù)前面學過的Mg+O2→MgO、P+O2→P2O5這兩個反應(yīng)就可算出是變大。

生2：我認為變小，煤和木材的燃燒之后生成爐渣和灰燼要比燃燒前煤和木材的質(zhì)量要小。

生3：我覺得不會改變。從表面上看煤和木材燃燒后質(zhì)量確實減少了，而我通過它們?nèi)紵幕瘜W反應(yīng)C+O2→CO2中卻算出沒變。因此我猜想化學反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量總和與反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和是不變的。

（3）教師啟發(fā)引導(dǎo)。

通過剛才的討論和交流，同學們產(chǎn)生了三種不同的猜想，那么究竟哪一個是正確的呢？各小組可根據(jù)你們自己的猜想來設(shè)計實驗方案或參考書上的實驗方案。在探究過程中若有不能解決的問題，可求助其他組的同學，也可問老師。

（4）學生設(shè)計實驗方案。

學生設(shè)計的方案有很多，有代表性的有以下四種。

方案①取一小段蠟燭在一小塊木板上，把它們一起放在托盤天平上，調(diào)節(jié)托盤天平達到平衡。在托盤天平上點燃蠟燭，觀察托盤天平的平衡情況。

方案②取一段鎂帶，在托盤天平上稱的質(zhì)量W1。用坩堝鉗夾持，在酒精燈上點燃，把燃燒后的白色粉末收集起來并在托盤天平上稱的質(zhì)量W2，比較反應(yīng)前后質(zhì)量的變化。

方案③在小燒杯中加入20mL稀硫酸銅溶液，取一根砂去鐵銹的鐵釘，將盛有硫酸銅溶液的燒杯和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量W1。將鐵釘浸到硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象，將盛有硫酸銅溶液的燒杯和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量W2，比較反應(yīng)前后質(zhì)量的變化。

方案④在100mL錐形瓶中加入10mL左右的澄清石灰水，將一支內(nèi)有少量小塊大理石的試管有細鐵絲固定在與100mL錐形瓶配套的橡皮塞上，將一支盛有稀鹽酸的滴管插入橡皮塞，將上述錐形瓶放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量W1。將滴管中的稀鹽酸慢慢加到盛有大理石的試管中，觀察現(xiàn)象。待反應(yīng)完全后，再將錐形瓶放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量W2，比較反應(yīng)前后質(zhì)量的變化。

[說明：其中方案①和方案②，學生從老師提出的問題情境中受到啟發(fā)。方案③和方案④同學們參考了教材上的實驗方案。由此可見，學生自主設(shè)計實驗方案的靈活性和創(chuàng)新性有待于提高。此時教師的引導(dǎo)和指導(dǎo)是很重要的。）

（5）師生共同評價。

學生對以上實驗，產(chǎn)生了如下想法：

①“蠟燭燃燒后質(zhì)量減少，是由于生成的氣體沒有被稱量所造成的”；

②“鎂帶燃燒后質(zhì)量變大，是由于參加反應(yīng)的氧氣沒有被稱量所造成的”

③“鐵與硫酸銅的反應(yīng)質(zhì)量不變，因為反應(yīng)中既沒有氣體參加反應(yīng)，又沒有氣體生成”；

④“研究蠟燭燃燒反應(yīng)的質(zhì)量變化，應(yīng)將參加反應(yīng)的氧氣和生成的二氧化碳、水一起稱量”；

⑤“如果把蠟燭放在一個集氣瓶中點燃，塞上塞子再稱，質(zhì)量可能就不變了”；

⑥“在密閉容器中進行實驗，反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量肯定不會發(fā)生變化”；

（6）進行實驗再探究。

同學們在采納大家意見的基礎(chǔ)上重新修改實驗方案后，再實驗就看到了反應(yīng)前后天平是平衡的。

（7）師生得出結(jié)論。

通過實驗探究大家達成共識，那就是：參加化學反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。我們把這一規(guī)律稱為質(zhì)量守恒定律。

[說明：這樣的課非常地費時間，往往一課時的教學內(nèi)容，兩課時也完成不了。所以在平時的教學中，只能精選有代表性的實驗來嘗試教學]

第四階段：拓展課外探究實驗

隨著學生對探究性實驗學習能力的逐步提高，在研究過程中，我們采取了邊學習課本中的探究性實驗，邊增加家庭小實驗和對生活中一些化學現(xiàn)象探究的學習。并重點研究如何指導(dǎo)學生進行對比實驗的設(shè)計。比如家庭實驗：探究鐵生銹的條件。指導(dǎo)學生認識對比實驗的關(guān)鍵要控制變量。使鐵釘處于只與水接觸、只與氧氣接觸、同時與水和氧氣接觸三種環(huán)境中，來觀察鐵生銹的情況，從而得出鐵生銹的條件。學生在家中完成探究實驗，并在課堂上進行了交流。在實驗中，沒有試管，同學們用玻璃杯代替，用保鮮膜扎緊杯口代替橡皮塞。從茶葉罐中、雪米餅袋中、甚至從羊毛衫的包裝中找來各種干燥劑做實驗。由于自己動手實驗，并從生活中尋找實驗儀器和材料，同學們不僅親身體驗到了鐵在什么條件下會生銹，在什么條件下更容易生銹的知識。而且知道了什么是對比實驗、初步學會了如何設(shè)計、運用對比實驗，同時極大地提高了大家學習化學的興趣。這是我們老師事先準備好實驗，然后在課堂上展示講解而實現(xiàn)不了的。

四、課題研究的主要績效

1、轉(zhuǎn)變了學生的學習方式，促進了學生的主動發(fā)展

以前學生一般只習慣于思考老師向他們提出的問題，而不會主動地去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。當老師設(shè)置了問題情境，讓學生通過探究實驗來解決問題時，學生多半會到教材中找現(xiàn)成的實驗方案，很少有學生能創(chuàng)造性地去設(shè)計新的實驗方案。學生在熱熱鬧鬧地完成實驗后，對實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果進行分析的意識很薄弱。而這些恰恰是探究性實驗的重要環(huán)節(jié)，也是促進學生探究能力、提高科學素質(zhì)的基本途徑。

經(jīng)過一學期的訓(xùn)練，在探究性實驗的課堂上，學生不僅能夠獨立地進行猜測、設(shè)計實驗方案，能夠獨立或小組合作的形式進行探究性實驗來論證或否定自己的猜測，能夠交流、分析、得出問題的答案。過去實驗課堂上教師講、學生記；教師說、學生做的沉悶勁不見了。課堂上彌漫著積極探究的氣氛，涌動著生命的活力。學生在收集資料、學會思考以及創(chuàng)新精神和實踐能力都得到了提高，更學會與人交往、增強團隊精神。學習方式的轉(zhuǎn)變促進了學生的主動發(fā)展，學生們參加的各類比賽取得可喜成績。

2、改變了教師的教學行為，促進了教師的專業(yè)化成長

在一步步的摸索和嘗試中，化學實驗課堂中教師的“教”不斷讓位于學生的“學”，教師的“演示實驗”不斷讓位于學生的“主動探究”，教師的“總結(jié)結(jié)論”不斷讓位于學生的“交流討論”……師生雙方相互交流、相互溝通、相互啟發(fā)，分享彼此的思考、交流彼此的情感體驗，從而達到教學相長和共同發(fā)展。

五、課題研究存在的問題

探究性的學習主要通過學生的探究建構(gòu)知識意義，并通過實驗探究獲得充分體驗的基礎(chǔ)上形成積極的情感、態(tài)度和價值觀。具體操作中，雖然在教學設(shè)計上盡可能考慮到為不同層次的學生創(chuàng)設(shè)探究學習的空間。但從課堂反饋來看，能力強的學生發(fā)展得更好，而一部分學習基礎(chǔ)差、參與意識弱的學生發(fā)展得不太理想。如何設(shè)計不同的探究問題、運用不同的指導(dǎo)策略，以最大限度地滿足不同層次學生探究性實驗學習的需求，但同時又能避免課時的限制。對于這些困惑，又是在下一階段研究中努力要去思考和解決的問題。