化学教学中科学探究过程的分析
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作者: 赵延钊
新一轮的化学课程改革大力倡导“以科学探究为主的多样化的学习方式”,将“科学探究作为课程改革的突破口”,把科学探究作为一个重要内容引入到化学课程及其教学中来。那么,什么是科学探究?它与学生科学素养的提高、科学精神的形成存在怎样的联系?这些都成为我们需要研究的重要课题。学校教育中所提倡的科学探究是指从学科领域或现实社会生活中选择和确定研究主题,创设一种类似于科学研究的情境,通过学生自主、独立地发现问题,对可能的答案作出假设和猜想,并设计方案,通过实验、操作、调查、搜集证据,对获得的信息进行处理,得出初步结论。学生通过收集和处理信息、表达与交流等活动,获得知识、技能、实践能力等方面的发展。但是,无论从探究的主体、探究的结果还是从探究的深度来看,学生的探究学习都不必要也不可能是真正的科学研究活动本身。
中学化学教学中学生进行的科学探究与科学家在科学研究中进行的科学探究相比,两者有相似之处,如运用的有些科学方法和基本过程是相似的。当然,也存在不同的地方。科学家进行科学探究的目的是为了发现人们尚未认识到的科学事物及其规律,而学生探究的对象一般来说是人类已经认识到而对学生来说却是未知的事物及其规律。它是学生的一种学习方式,能使学生保持对自然界的好奇心和探索兴趣、理解理论与实践的关系、形成科学精神、培养实践意识和创新能力。
义务教育化学课程标准中的科学探究是由8个具体要素构成的,即: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、表达与交流等。
一、提出问题
探究需要发现问题和提出问题,围绕问题去解决问题,过程中又会出现新的问题。问题贯穿于探究的始终。化学探究教学中的问题应“有探究的价值”,即能够满足科学探究主体――学生发展和形成科学探究能力的需要。
教师要鼓励学生自己根据周围的事物提出简单的有可能进行探究的问题,积极地创设和营造良好的问题情境,促进学生提出问题能力的发展。实际上在学生提出问题的同时,也伴随着独立思考、勇于探索、不断创新、对已有理论、事实提出有依据的怀疑等科学精神的形成。
二、猜想与假设
猜想与假设是制定计划的重要依据,在提出问题之后,学生需要根据已有的知识和事实对其进行综合性思考,提出初步合理的设想。这是一个动脑的过程,猜想必须符合逻辑,同时又要有所创新和突破。另外,由于假设是对未知事物的结果和发展趋势所进行的一种推测,因此,它可能是正确的,也可能是错误的,需要进一步的证实和检验。检验的形式可以是实验检验,也可以通过查阅相关资料进行检验,或者收集其他证据进行检验。
在开始的时候,教师应鼓励学生敢想,敢于创新。学生在探究过程中进行猜想和假设时往往需要进行理性、多元的思考,客观、综合的分析,这个过程有利于学生实事求是、理性的怀疑、勇于创新等科学精神的形成。
三、制定计划
学生在科学探究的过程中,需要提出活动方案、制定科学探究的活动计划,对具体的细节问题还要进行具体的分析,设计出具体、可行的活动计划。在制定计划的过程中,学生可以针对前面的问题和假设提出一个简单的科学探究计划,然后通过小组讨论,提出改进,并详细制定研究步骤,考虑需要用到的科学方法等,在此基础上完成科学探究计划。
制定科学探究计划的过程伴随着学生独立思考、勇于创新、互助协作等科学精神的形成和发展,教师应加强重视,在适当的时机给予引导和帮助。
四、进行实验
化学实验是中学化学探究教学中的最基本的要素,学生对化学知识的理解和把握有很多是凭借实验获取的,化学实验是学生获取化学知识的最基本渠道之一。科学探究的过程中,实验是验证假设和猜想的最有效的工具。在进行化学探究教学时,教师应充分发挥实验的特有功效,让学生在丰富的实践操作和感知体验中进行深入细致的探究。
实验能锻炼学生的实验技能,如控制实验条件、仔细地观察反应现象、进行测量、记录并思考等,为实事求是等科学精神的形成创造了极有利的条件。
五、收集证据
在收集证据的过程中,学生需要学会运用多种方式对物质及其变化进行观察,并运用图表、化学方程式或叙述等形式加以表述,之后还需要对获得的数据和反应现象进行筛选、整理,去伪存真、去粗取精,并运用调查、资料收集查阅等方式收集解决问题所需要的证据。
收集证据的过程,需要学生具有较强的实证精神,严谨客观、实事求是,这也是学生进行自我反思、形成科学精神的过程。
六、解释与结论
学生在获得了解决问题所需的证据之后,需要在这些证据的基础上,运用一定的科学逻辑方法进行分析、论证,判断猜想与假设的可靠性、真实性,得出正确的结论。
七、反思与评价
科学探究需要反思和评价。对问题要做出评价,是否是科学的问题,是否是新的问题,是否是有价值的问题,是否是可探究的问题等。对猜想、假设(假说)要进行评价,是否有根据,方法是否合理等。对证据需要评价,对由证据提炼出的解释也需要评价。评价也贯穿于探究的始终。学生在进行科学探究的过程中需要不断地进行反思与评价,找出偏差,以便适时地调整研究计划,选择适当的方法,从而减少探究活动的盲目性、冲动性,提高探究活动的效率和成功率。
在反思和评价的过程中需要学生客观地看待、理性地评价。这对学生实事求是、严谨精神的形成创设了积极的条件。
八、表达与交流
表达与交流是科学探究的重要组成部分,不仅存在于探究结束时,还存在于探究的过程中。学生把探究的成果或探究过程中遇到的问题,以书面、口头、图表、示意图等形式向别人陈述,表达自己的观点。同时,还需要倾听别人对证据和解释的论述和评价,进行相互交流。
表达与交流不仅有利于探究活动顺利、协调地进行,还能进一步使学生获得认同感,满足学生在交往与学习、自尊、自我实现等心理方面的需要,同时有利于学生互助协作等科学精神的形成。
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河南南阳市宛东中专
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