高中化学新课程探究实验教学策略

1、高中化学新课程探究实验教学策略,一、科学探究含义及所具有的时代意义,1.科学探究的含义 科学探究（scientific inquiry) 是指科学家们用以研究自然界，以及基于此种研究所获得证据而提出种种解释的多种不同途径。 科学探究也指学生们用以获取知识、领悟科学思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。 摘自美国国家科学教育标准,（1）国际科学教育改革发展的趋势 突出国家和政府对基础教育阶段科学 与技术教育的统一规划和领导 明确把培养和发展学生的科学素养作为 核心目标 突出对科学探究、科学过程、科学方法的教育要求 强调更为概括、高级和意义深远的的教育教学目标要求 对科学本质

2、的认识对科学现象和原理的理解 对科学的积极态度和情感对科学史的认识 对科学与技术、科学与社会、科学与人文的关系的认识,2.新课程倡导科学探究的时代意义,（2）国内科学教育的现状, 开发和使用包括讲授、讨论、学习循环、小组合作式学习、研究性学习、实验室、网络和CAI技术辅助的各种适合中学生心理发展特点的教与学的方式和手段 强调在贴近学生生活的真实情景中、问题解决活动中、生动多样的探究过程中学习科学,听着学科学、坐着学科学 被动消极、冷漠无奈地学科学,教师过分依赖系统讲授和题海训练 学生过分依赖死记硬背和信息的简单接受,亲近科学探究科学应用科学热爱科学,（3）化学课程改革与发展的需要,化学课程改革

3、的历程 知识型化学课程时期（19世纪中期20世纪50年代） 能力型化学课程时期（20世纪6070年代） 素质型化学课程时期（20世纪80年代现在）,各个时期化学课程的特征,（4）科学探究的综合优势 探究式教学的综合优势, 科学认识的建构, 科学方法的学习,知识的掌握与应用 概念的建构与发展 科学本质与科学过程的理解, 情感态度、价值观的发展,有利于学生的全面发展,问题意识 探究方法、实验技能 学习策略 实践能力,动机 兴趣 科学态度 创新精神,有利于教学方式的转变, 真正发挥学生主体性, 有效改变师生关系, 合作学习、建构式学习, 主题式、开放式、多样化教学,二、科学探究与化学探究实验,化学探

4、究实验不仅是科学探究的一种重要形式，也是具有学科特点的有效的探究学习方式。在普通高中化学新课程的推进过程中，在课堂教学中实施化学探究实验，不仅可以加深学习对化学知识的理解、掌握与应用，而且，学习通过实验对化学进行问题进行讨论、探究，从中获得科学方法和问题解决过程的体验，提升学生的科学素养，发展科学探究能力，培养学生的勇于创新精神和解决实际问题的能力。,普通高中化学课程标准（实验稿）在课程的基本理念中明确提出要：“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。在过程方法中提出：“经历对化学物质

5、及其变化进行探究的过程，进行一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。具有较强的问题意识，能够发现和提出有探究价值的化学问题，敢于质疑，勤于思索，逐步形成独立思考的能力，善于与人合作，具有团队精神。”,1.几个重要概念及其内涵 （1）学习方式 学习方式是指学生在完成学习任务时稳定而独特的基本行为和认知取向。 学习方式的实质是学习者喜欢的或经常使用的学习策略，反映了学习者对不同教学方式的偏爱以及学习倾向。,（2）接受学习 接受学习将化学知识通过教师讲授式的教学方式传授给学生，或通过陈述式命题展示给学生，让学生学习和发展的学习方式。 接受学习在获得化学知识的同时获得理解能力

6、、分析能力，是学生在学校学习的主要方式。,（3）探究学习 探究学习是从学科领域或现实社会生活中选择和确定研究主题，在教学中，创设一种类似学术（或科学）研究的情景，通过学生自主、独立地发现问题，以及实验、操作、调查、搜集和处理信息、表达与交流等探索活动，获得知识、技能、情感与态度的发展，特别是获得探索精神和创新能力的学习方式和学习过程。 简单地说，探究性学习是学生从学习、生活和社会中选择有兴趣的问题或课题，用类似科学研究的方式， 去解决问题或课题并获得知识和体验的一种学习。,观察现象,在兴趣、好奇 心的驱使下产 生探究欲望,明确提出问题,分析问题,在经验基础 上提出假设,收集有关信息和材 料，设

7、计、实验， 验证假设,引入概念 评价实验,验证假设,评价交流 得出结论,讨论、交 流、引导,反复实验提 出新的假设,否,否,是,是,探究学习的一般 过程,具体的一个化学知识，可以设计为接受学习，也可以设计为探究学习。例如“原电池的构成条件”，接受学习的标题就是“原电池的构成条件”，教师按知识逻辑顺序来叙述；探究学习则以探究问题出现，标题为”一个自发氧化还原反应怎样设计成一个原电池“，教师应提供有关的金属或非金属材料电极、有关电解质溶液、导线和电流表等，学生通过实验，根据能否产生电流，概括出构成原电池的三个条件。,（4）化学实验设计 实验设计是指实验者根据化学课题的目的和要求，运用有关的化学知识

8、和技能，对实验步骤、方法、使用的仪器装置、试剂药品做出的一种规划。 实验设计的好坏直接关系到实验效率的高低，乃至实验的成败。科学、合理、巧妙的设计往往能导致重大的科学发现。卢瑟福的原子结构模型就是要根据精心设计的粒子散射实验结果提出来的。,（5）验证实验（接受实验） 验证实验凡是有规定实验目的、实验步骤和操作注意点，学生只需“照方抓药”操作就能获得成功的实验。 （6）探究实验 探究实验要求学生通过对有关化学问题的分析、猜想，自己制订实验目的、设计实验步骤、分析操作注意点，并预测实验结果，在教师的指导下自主完成的实验。,化学探究实验教学的时代背景与价值 （1）现代教育理论的倡导探究学习 美国实用

9、主义教育家杜威的“现代教育”理论认为：教师在教学中，紧密联系生活实际，注重引导学生通过个人的探索活动进行学习，容易使学生产生兴趣，发挥自身的主动性、创造性，能在获取和运用知识的过程中提高个人的能力。,（2）高中化学新课程教学改革的需要 在化学教学过程中教师要尊重和满足不同学生的需要，通过开展多种探究活动，让学生在提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、交流与表达等活动中，强化科学探究意识，学会发现问题、提出问题、分析问题、解决问题、反思问题，促进学习方式的转变，培养他们的合作精神，激发创新潜能，提高实践能力。,（3）化学探究实验教学能促进教学专业成长 化学探

10、究实验教学是一种依赖化学实验解决问题、获取知识规律的教学模式，具有很大的灵活性和开放性，目前没有完整的资料可供借鉴。这对使用惯了传统教材和教法的化学教师而言，无疑是一个大的挑战，要求每一个化学教师不断学习、刻苦钻研，从而快速掌握探究实验教学技能，提高自身教学能力和业务水平。,（4）是培养学生探索精神和创新能力的需要 开展探究实验教学一方面可以进一步开发学生的智慧与潜力，全面发展学生的科学素养，包括全面培养学生的科学知识、科学过程方法、科学态度，以及正确全面的理解化学科学与社会、与技术、与其他学科领域的相互关系等。 另一方面，通过对化学问题的探索活动，使学生进一步加深科学本质的理解，提高学生提出

11、问题、分析问题和解决问题能力，培养学生勇于创新的精神和善于解决实际问题的能力。,化学探究实验教学应遵循的几个原则 （1）科学性原则 探究实验的科学性非常重要，探究涉及到的实验原理、实验操作程序正确，并与化学理论知识、科学的实验研究方法必相一致。在整个探究过程中，要着重培养学生科学思维方法，观察和记录实验的方法，以提高学生的科学素养为宗旨。,（2）可行性原则 探究课题内容不宜太深、太复杂，应适合于学生认知水平；时间短，有效果。在能达到探究实验目的前提下，尽量利用身边的简易器材进行实验；实验难度要根据学生的实际情况而定，设计的实验方案要便于操作，易于采集实验数据和处理数据。,（3）安全性原则探究实

12、验一般难度较大，学生经验不足，不宜使用易燃、易爆、有毒试剂药品，应尽量避免具有一定危险性的实验操作。 （4）多样性原则 探究实验课题要多样化设计，面向全体学生，并关照个别差异。可以是同一个课题设计出不同内容让不同层次的学生完成，也可以是全体学生分层分类要求，让每个学生都得到提高。,（5）创造性性原则 所设计的探究实验应有一定的新颖性、先进性和实验性，要充分体现出创造性原则，运用创造性思维独立的去认识新知识，符合学生的认知结构，由易到难，循序渐进。 （6）趣味性原则 实验内容除课本外，也应该选用有关日常生活、环境、能源、生产等实际中的问题，通过探究来解决与人类自身紧密联系的问题，借助多媒体、FL

13、ASH动画，培养学生的兴趣，发展学生的特长，激发学生学习的动机，增长他们对新知识的探求欲和探索未知领域的创造欲。,三、高中化学探究实验教学策略,化学验证实验和探究实验的教学模式 （1）化学验证实验教学模式 验证实验教学模式通常是按： “问题 原理 结论 实验验证” 的程序进行教学的。这种模式简明、清晰、有利于学生对相关结论的认可、强化记忆，也有利于教师对整个教学过程的控制，其教学步骤设计和实施可以做到丝毫不差，教师可以充分把握教学时间和进程。,（2）化学探究实验教学模式 探究实验的教学模式通常是按： “实验 问题 讨论 结论”或 “问题 讨论 实验 结论”的程序进行教学。 案例：铁及其化合物的

14、有关性质。 验证实验教学是教师先讲有关物理性质和化学性质，然后做几个演示实验进行验证。而探究实验教学则是先通过化学实验提出问题，再带着问题组织学生进行讨论，最后师生共同给出有关结论。或者先提出问题，再设计实验方案，并通过实验给出客观结论。,在今天，验证实验的名声不太好听，但仔细想想，验证实验的过程必需强调逻辑性、科学性，故“验证”本身也是一种科学思维过程。离开“验证实验”，探究实验也成了无水之源、无根之木。即验证实验不能丢。 探究实验虽有很多长处，很时髦，但用辩证的观点来看，其教学过程很耗时，教学对进程的把握也较困难，且与当前中考、高考的现状也存在一些矛盾所以验证实验和探究实验各有所长，他们应

15、相互依赖、相互协调，谁都不应一统天下。,高中化学探究实验教学策略 探究实验教学最鲜明的特点是问题性。在探究实验活动中，围绕着核心问题，学生充满了假设预期。而后通过自己的活动或是教师引导的活动搜集各种证据，并对证据、假设、问题之间的关系形成科学解释和推理，当问题、假设、证据之间都匹配自洽的时候，学生会得到合理的科学结论。所以说，探究实验活动是用科学的方法手段进行科学问题解决的一种活动。,（1）探究实验教学中核心问题的确定 进行有效的探究实验教学设计需要思考的问题 首先，是创设问题情境，在给出驱动性问题之前，要先让学生感受到将要探究的问题是有价值的，是一个普遍存在的问题。 第二，要将驱动性问题转化

16、为交给学生的任务，也就是确定围绕大的驱动性问题，学生要做的具体探究任务是什么。如：给学生的试剂是什么，探究内容的具体素材是什么。还要考虑到怎么把核心问题转变为学生分组活动的任务。,在教学设计时，教师要预设每个小组在整个探究活动中的作用，也就是驱动性问题转换成面向学生提出来的具体问题，然后再转换成每个小组的具体探究任务。正是这样一个负责任而又精致的层级转化，才能保证探究实验教学的质量。 第三，探究实验教学既不盲目开放也不盲目收缩，开放时教学目标的内涵是明确的。实验探究教学按照教师控制程度通常可分为教师控制型、半开放型、完全开放型三种类型。 第四，学生活动后的交流环节也很重要，学生汇报要交流的问题

17、教师在教学设计中要预设好，要关注学生在汇报交流中探究水平的差异。,案例1： 化学反应速率这节课的核心问题就是“影响化学反应速率的因素”，如何将这一核心问题转化成教学过程和教学过程中的各个问题是这节课最关键的。我们给学生一些实验用品和试剂，让学生通过实验探究了解和认识影响化学反应速率的各个因素。 开始，我们想让学生大范围的去讨论，但是觉得开放度太大，尤其是对高一的学生实效性不见得好。所以在药品呈现时，我们按照制氧气、制二氧化碳和制氢气三类把药品呈现给学生，除了药品还有冷热水和其他仪器。,在学生设计实验时，我们让学生考虑如下问题：1.通过什么说明反应的快慢？2.遇到多因素的时候如何解决?我们给学生

18、思考的问题是为了减少学生在探究活动中的盲目性，引起学生对如何观察、如何实验这样的问题的注意，使学生的探究活动有序进行。 由于是高一的学生，我们还给学生提供了两种完成任务的方法，一是用一个反应研究多个因素，二是当有不同反应的试剂时，也可以考察一个因素在多个反应中的情况。所以这个环节教师用问题启迪学生的思维，使学生能够有序探究。,探究活动汇报是这节课最核心最重要的，会反映出学生在探究活动中的差异和认识问题解决问题上的差异。我们让学生通过五个问题进行汇报：1.你们小组预测的影响化学反应快慢的因素有哪些？2.教师向你们小组提供的试剂是什么？ 3.你们小组的实验方案。4.你们通过什么现象说明化学反应的快

19、慢，如何处理有多个影响因素的情况? 5.实验现象和实验结论。,如何确定一个好的驱动性问题？驱动性问题该怎样转化为具体的教学问题？ 好的驱动性问题应该能体现科学探究的价值，能体现矛盾冲突感的问题是好的驱动性问题；同一个内容可以设计出不同的驱动性问题。 比如“铁及其化合物”的教学就可以有多种驱动性问题：“探究二价铁和三价铁的氧化性和还原性”，“氯化亚铁溶液中为什么要加入铁粉？”“探究氯化亚铁的化学性质”，“请你设计实验实现二价铁和三价铁的相互转化”。这几个驱动性问题的内容指向都是一致的，他们都是可以的，但是针对不同的学生就要具体研究哪一种驱动性问题效果更好。,实验探究教学中探究点的选择和开放度的确

20、定 其一：有些教师对驱动性问题不拆解直接抛给学生，感觉开放度很大，实际上会给学生造成混乱。学生不清楚要想对这一问题提出假设、找到证据时要思考哪些问题。驱动性问题转化为探究活动中的假设、方案、证据、结论的全部过程都由学生完成，难度较大，也需要较多的时间。,其二：教师自己在选择探究点的时候出现迷失，自以为选择的探究点很有意义。当一个驱动性问题有多种不同的探究点的可供选择的时候，教师要根据教学的主要目标和学生情况确定合适的探究点。 例如“氯化亚铁中为什么要放铁粉”这一问题如果不拆解，学生很难找到研究的方向。如果教师对问题不拆解、不逐层具体化，学生就不知如何下手，就会导致探究活动效率低下。,（2）探究

21、实验教学中学生活动组织策略的运用 实验探究教学中有效的分组策略 学生分组探究实验可以采用必做选做的方式进行。对于重点知识、重点实验就应该让每个小组都必做；而其它只是为了提供更多样的证据的实验就可以选做，不同小组选作不同的实验，每个小组有必做有选做。既保证了每个学生都做了重点实验，也保证了实验证据的丰富性。,探究实验教学中进行探究实验前交流的策略 目前大部分探究活动过于依赖实验探究前的讨论，很多教师把实验前的讨论定位在统一方案上。这样学生在实验中是按照同一方案实验，实验后的讨论就没有什么意义了，探究也就停止在实验之前了。,探究是一个过程，假设、方案、证据、解释是一个自洽系统，不同的假设会导致不同

22、的方案设计。如果不让学生经历这样一个自主推理的过程，探究活动就变成了还没有证据就已经判定某些学生的方案不对了，这样的探究活动就失去了探究的意义。,探究前学生的讨论与交流还是有积极意义的。如果探究前缺乏讨论，学生在实验活动中就会出现很多失误，就会增加实验后讨论的负担，甚至需要安排学生进行第二轮实验，这在教学中就比较低效了。但是探究前的讨论决不是教师帮助学生统一操作、方案和步骤，而是帮助学生修订自己的方案。另外，交流的形式是可以多样的，交流的点和内容也可以是多样的 。,探究实验教学中开展实验后的课堂讨论策略 案例2：“影响化学反应快慢的因素”探究活动的实验后交流教师向学生提供汇报框架： 1.你们小

23、组预测的影响化学反应快慢的因素有哪些？ 2.教师向你们小组提供的试剂是什么？ 3.你们小组的实验方案。 4.你们通过什么现象说明化学反应的快慢，如何处理有多个影响因素的情况? 5.实验现象和实验结论。,实验探究活动后是一定要有交流的，在交流过程中要梳理出明确的结论，还应该让学生说一说收获和体会，这些都是基本的要求。我们还要关注交流的层次性。这个层次性主要体现在学生小组做的事情与别的小组做的事情的关系，还体现在学生小组内完成的实验的实验现象与小组得出的局部结论的关系，以及小组内的实验现象与全班总体结论之间的关系。,（3）开展探究实验教学时保证知识的落实策略 探究实验教学中学生的活动比讲授式多，但这些活动多集中于动嘴和动脑，教师要协调好这些活动与学生动手和记忆的关系，教学中要有节奏。在进