在化学实验教学中培养学生的科学探究能力
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作者: 黄修元
[摘要]科学探究是目前基础教育改革所倡导的一种重要的学习方式。在化学教学中，要充分发挥学科优势，创设化学实验情景，让学生有更多的机会主动地体验探究过程，从而培养学生的科学探究精神和科学探究能力。
[关键词]实验教学 科学探究能力
在《新课程标准》中重点强调科学探究是一种重要而有效的学习方式，而化学实验是学生学习化学、实现科学探究的重要途径。通过化学实验，可以培养学生的科学探究思维、科学探究精神以及科学探究能力。因此，在化学实验教学中必须重视学生的科学探究思维、科学探究精神以及科学探究能力的培养。
一、充分发挥学科优势，培养学生的科学探究思维
学生进行科学探究必须要有科学的探究性思维。良好的科学探究思维品质包括思维的广阔性、深刻性、独立性、批判性、逻辑性、灵活性、敏捷性和创造性。探究性思维是在上述良好思维品质基础上形成的具有主体性、发展性和潜在创造性的思维。探究性思维对于促进和完善学生的科学探究能力具有理性驱动作用。因此，必须引导学生和培养学生的科学探究思维。
化学是一门以实验为基础的科学，许多化学概念、化学理论和物质的性质等都可以通过化学实验而获得或验证。因此，可以充分发挥化学学科的优势来调动学生的学习兴趣，激发学生的探究欲望，培养学生的科学探究思维。
例如，在学习化学反应质量守衡时，就可以通过实验来培养学生的科学探究思维。
[提出问题]在一定条件下，反应物之间发生化学变化生成新的物质。那么，反应前后各物质的质量之和会不会发生改变？
[作出假设]学生根据已有的化学知识和平时积累的经验，对“反应前后各物质的质量之和会不会发生改变”的问题，提出三种可能的假设：增加；减少；不变。
[收集证据]
途径一：回忆已有知识，在化学变化中，元素和原子的种类不变，数目不变，原子的质量不变。
途径二：查阅资料，从波义耳的失误到拉瓦锡质量守恒定律的发现。
途径三：实验探究，根据提出假设的依据和已有的知识设计实验方案，分组实施实验，观测并记录实验数据。
实验方案可由学生自行设计，教师指导修改。
实验一：取一小截蜡烛粘在一小块木板上，将小木板和蜡烛一起放在托盘天平上，调节砝码，使天平达到平衡；点燃蜡烛，观察天平的平衡情况。
实验二：在小烧杯中加入20mL稀硫酸铜溶液，取一根铁钉用砂纸擦去铁锈，将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量W1。将铁钉浸到硫酸铜溶液中，观察实验现象，将盛有硫酸铜溶液和铁钉的烧杯放在托盘天平上称量，记录所称的质量W2，比较反应前后质量的变化。
学生对上述实验，可能产生如下的想法：“蜡烛燃烧后质量减少，是由于生成的气体没有被称量所造成的”；“铁与硫酸铜的反应质量不变，因为反应中既没有气体参加反应，又没有气体生成”；“研究蜡烛燃烧反应的质量变化，应将参加反应的氧气和生成的二氧化碳、水一起称量”；“如果把蜡烛放在一个集气瓶中点燃，塞上塞子再称，质量可能就不变了”；“在密闭容器中进行实验，反应前后物质质量肯定不会发生变化”……在学生充分讨论和分析的基础上，重新设计并完成有关实验，通过探究，学生得出了“化学反应前后各物质的质量总和保持不变”的结论。
通过化学实验的探究并得出结论，可以激发学生的学习兴趣和积极性，充分培养学生的科学探究思维。
二、创设化学实验情景，培养学生探究精神和探究能力
化学是以实验为基础的一门科学，通过化学实验可以很好的培养学生的科学探究能力。实验探究问题主要是书本知识的升华，通常是与日常生活、生产实践和先进的科学技术紧密结合，提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题，这就需要有创造性的想象力。探究精神是指敏锐地把握机会，敢于挑战，敢于付诸探究行动的精神状态。要培养探究型人才，最重要的是在于如何创设一种有利于激发人的探究动机和发挥人的探究潜能的学习情境。因此，教师在教学过程中应根据不同的教学内容创设不同的化学实验情境，来培养学生的探究精神和探究能力。
例如，烧杯中的溶液为什么会变红？
[实验情景]教师在课堂上演示了一个有趣的实验：在烧杯A中装入20mL蒸馏水，滴入2～3滴酚酞试剂。让每个同学都看到，得到的溶液是无色的。在烧杯B中装入10mL浓氨水。用一只大烧杯把A、B两烧杯溶液罩在一起。过几分钟，同学们看到了小烧杯A中装的溶液变成红色。上述现象说明了什么？请用简单的实验证明自己的解释。
[提出假设]学生对上述现象的看法不一，可能提出如下的假设：①A烧杯内滴入的酚酞要过一会儿才能变色，与B烧杯无关；②大烧杯壁上沾有某种物质，散发出的肉眼看不见的微粒与A烧杯中的溶液接触，使其变红；③烧杯B中的浓氨水散发出一种肉眼看不见的微粒，慢慢溶解到烧杯A的溶液中，使A溶液变成红色……
[实验探究]在烧杯A中加入20mL蒸馏水，滴入2～3滴酚酞试剂。静置，观察现象；将其单独罩在大烧杯里，观察现象。另取两只烧杯a和b。在烧杯a中装入20mL蒸馏水，滴入2～3滴酚酞试剂。在烧杯b中装入10mL蒸馏水。用一只大烧杯把a、b两烧杯溶液罩在一起，观察现象。在烧杯B中加入浓氨水，小心闻烧杯B的浓氨水，嗅到刺激性气味。取出少量浓氨水注入试管中，滴入酞试剂，观察现象。4.把烧杯B中的浓氨水滴入烧杯C中，观察现象……
[获得结论]学生在讨论、交流基础上获得共识：氨水能使酚酞溶液变红；B烧杯浓氨水中有肉眼见不到的微粒逸出，有些微粒进入了烧杯A中的溶液，使溶液成分改变，颜色变红。
通过这些实验，倡导学生勇于质疑、勤于思考的精神，指导学生运用已学化学知识和技能方法解决新的、较为复杂的化学问题。鼓励学生参与探究活动的积极性、主动性，使学生养成求真务实的科学态度，发扬合作精神，培养学生的科学探究精神和科学探究能力。
三、教师在科学探究过程中的角色
在培养学生科学探究能力的过程中，要充分发挥学生的主体性，满足学生的发展要求。但教师的主导性是不可缺少的。教师的主导性影响着学生的发展方向和发展水平。教师的主导性主要体现在：对探究实验的选题方向、可行性及探究过程中思维方法的评价；鼓励学生在成功中发现不足、在失败中寻找希望；帮助学生借鉴他人的经验，指导学生收集和分析信息，引导学生进行思维迁移。因此，教师在科学探究学习过程中应该是以下角色：
1.过程的参与者。教师在整个探究活动中应参与全过程，及时鼓励学生，帮助学生寻找、搜集和利用学习资源。
2.活动的组织者。教师应帮助学生设计适当的学习活动，把握探究学习的内容和精髓。
3.方案的指导者。教师应帮助学生修正方案，不断调整学生的探索目标和课题既定目标之间的偏差。
4.氛围的维持者。教师应该帮助学生营造和维持积极的心理氛围、上进的求知欲望和坚忍不拔的毅力。
5.结论的仲裁者。最终探究学习的结论，教师是仲裁者，帮助学生自己对学习行为和结果进行评价，而不是终裁者。
总之，培养学生科学探究能力是新课程改革的灵魂，是开展探究性化学实验的出发点和归宿，探究性化学实验必须与探究性思维方式相结合，才能有所突破、有所创新，为培养具有科学探究能力和初步创新精神的人才服务，为学生今后参加社会主义现代化建设和具有终身学习的能力奠定基础。探究学习是一种新的学习方式，也是课程的一个重要组成部分，在课堂中如何进行把握，需要教师转变观念，改革教法，增强紧迫感和责任感，从而培养出一批有科学探究能力和创新精神的接班人。
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