高中化学新课程实施中科学探究课教学的一般流程与实例分析

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摘 要：科学探究是高中化学新课程的突破口。笔者基于教学研究与实践反思，提出了化学教学中实施科学探究的一般流程。科学探究是学生建构学科观念、获得化学知识、掌握科学方法、提升科学素养的一种重要方法和途径。

关键词：高中化学 科学探究 化学教学流程

《化学课程标准》明确提出：科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动，是一种学习化学的重要方式与途径。它涉及提出问题、猜想与假设、制订计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。科学探究也是高中阶段化学课程三维目标中过程与方法、情感态度价值观的重要组成部分，是培养学生探究意识、形成和发展学生科学探究能力、促进学生全面发展的重要手段，是新课程改革的“突破口”。

学生主体活动 教师指导活动

环节一：提出问题

科学探究是从提出问题开始的。爱因斯坦说：“提出问题比解决问题更重要。”该问题是可调查的问题，即可以通过科学探究来回答的问题。它是科学探究的驱动性问题，多数可以由教师预设，也可以由学生提出。学生提出的问题均有其价值，可以作为课堂生成的动态资源进行合理使用。

探究的驱动性问题应具有以下特征：①其本质是问题。②该问题具有驱动性、探究性。③该问题有层次、有指向、有转化目标。从科学探究活动的类型看：①该问题是对科学核心知识的探究。②该问题是对科学知识应用的探究。③该问题是对科学与技术整合的探究。④该问题是对STS课题的探究。从学科的特点看，化学探究学习的探究内容主要包括：①探究性实验。②联系实际的现实问题。③开放性化学问题。④跨学科综合问题以及社会热点问题等。凡是和学生原有的经验相近、相关或存在联系但表现不同的内容，都可以运用探究学习策略。从知识的分类看，知识可分为陈述性知识、程序性知识和策略性知识。探究学习研究更多的是“怎么样”“为什么”的知识，因此关于“是什么”的一些陈述性知识探究的价值不大。

科学探究的问题应具有是问题、能驱动、能探究、有层次、有指向、有转化等特征。它有一定的难度，需要学生进行解释并且能够为学生所理解，同时又能激发学生的好奇心和探究欲望。

案例：苏教版化学必修1“铝的氧化物与氢氧化物”

【活动与探究一】氧化铝的性质

实验用品：两根铝线、6mol/L氢氧化钠溶液、6mol/L盐酸

【问题驱动】铝的表面有什么？是怎么形成的？该实验有何现象？开始怎样？后来又怎样？为什么？像这样既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氧化物叫什么氧化物？反应方程式如何书写？

【设计意图】让学生通过实验探究发现氧化铝既能与酸反应又能与碱反应，目标指向氧化铝是一种两性氧化物。

【问题驱动】自然界中存在氧化铝，却不存在氢氧化铝，那么实验室如何来制取氢氧化铝呢？

【实验引导】同学们可以通过下面的实验探究来解决这个问题，比一比谁先制出氢氧化铝？

【活动与探究二】氢氧化铝的制取

实验用品：2mol/L氯化铝溶液、6mol/L氨水（NH3·H2O）、6mol/L氢氧化钠溶液、6mol/L盐酸

【设计意图】利用学生原有的酸碱盐知识体系，设计出制备氢氧化铝的方法并试验。学生的制备方法只有两种：①用氨水和氯化铝反应得到白色沉淀Al（OH）3，②用氯化铝与氢氧化钠反应得白色沉淀Al（OH）3。

【问题驱动】方法①得到的白色沉淀质量是一样的。方法②得到的沉淀有所不同，有的多，有的少，有的甚至沉淀消失了？这与操作中什么量的控制有关？

【引导再实验】那么哪一组的现象是对的呢？我们还是通过自己手上的实验来进行验证。取出刚才的试管，加氨水的那支继续加氨水，观察有什么现象；加氢氧化钠溶液的那支继续加氢氧化钠溶液，观察有什么现象？这些现象又说明什么问题？

【学生实验】继续加氢氧化钠溶液的沉淀溶解，加氨水的沉淀不溶解。氨水是弱碱，氢氧化钠是强碱，因此Al（OH）3只能与强碱反应。

【追问】Al（OH）3能与强碱反应，那能不能与酸反应？

【学生】能，酸碱中和。

【追问】Al（OH）3既能与酸反应又能与碱反应。像这样既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的氢氧化物叫什么氢氧化物？反应方程式如何书写？

【设计意图】让学生通过实验探究发现氢氧化铝的制备与性质，目标指向氢氧化铝是一种两性氢氧化物。

【问题驱动】Al（OH）3能与强碱反应制得NaAlO2，那么能不能由NaAlO2制得Al（OH）3呢？和什么发生反应呢？NaAlO2溶液哪里有呢？

【活动探究三】氢氧化铝的制取

实验用品：2mol/L氯化铝溶液、6mol/L氨水（NH3·H2O）、6mol/L氢氧化钠溶液、6mol/L盐酸、一次性吸管若干

【学生实验】用活动探究二中得到的NaAlO2溶液实施实验。

方案①：用吸管向NaAlO2溶液中吹气（CO2），观察有何现象？继续吹至过量，有何现象？

方案②：往NaAlO2溶液中滴入稀盐酸有何现象？继续滴加又有何现象？

【设计意图】用吸管向NaAlO2溶液中吹气（CO2），能得到白色沉淀，过量的CO2不能使Al（OH）3溶解，即Al（OH）3不能与H2CO3这样的弱酸反应。往NaAlO2溶液中滴入稀盐酸开始有沉淀，继续滴加沉淀溶解。加深对Al（OH）3的性质的了解，并从中优化制备Al（OH）3的制备方法。

【问题指向】对比各种得到Al（OH）3的方法，小结制备Al（OH）3的最佳方法为：铝盐溶液与氨水反应，偏铝酸盐溶液与CO2反应。

环节二：猜想与假设

学生对问题的求证，依靠他原有的知识技能体系，一般会主动地从问题中分析可能的答案，有些是对答案作出猜想与假设，有些能运用已有的知识和经验对猜想与假设作出初步的论证。学生的猜想与假设的显著特点是受限于教师的组织、引导、诱导。同时，高一学生接触化学时间不长，其知识水平和能力水平有限，往往猜想与假设是比较肤浅的，要多给学生机会，鼓励他们发言。

教师在培养和指导学生提出猜想或假设时，要发挥积极性的多元评价，要充分发挥学生作为学习主体的积极性、主动性和创造性，积极鼓励学生发表个人的想法、看法、观点，在师生平等、尊重化学科学事实和理论的基础上，鼓励学生大胆进行猜想和假设，使他们对所观察的某些事物和现象产生尽可能多的可能性解释，要敢于突破“唯师唯书”的束缚，发表自己的见解。

环节三：制订探究计划

制订计划是探究的重要环节。在明确了要探究的问题，并对问题作出初步的猜想与假设后，探究的下一步工作就是设计方案，或制订化学实验计划，来验证所做的猜想与假设。学生应在教师的指导下或通过小组讨论，提出活动方案，经历制订科学探究活动计划的过程。

在起始阶段要求学生完全独立地制订计划是比较困难的，主要是学生对困难的预见不足，制订的计划往往会过于笼统，器材无法实现。因此，在教学过程中，应当加强这方面的具体指导，使学生掌握制订计划时需要考虑的问题和要素，也可以在实验或活动过程中指导他们补充和完善计划。

环节四：进行实验，收集证据，形成结论或解释

实验，实际上是在条件控制下所进行的观察。学生的实验能力，是运用实验方法，完成各种实际操作任务的能力。化学实验技能是顺利完成实验的基础。只有加强基本操作技能训练，学生的分组探究实验才会有成功的基础。在进行实验过程中，还要注重培养学生研究的科学态度和进行科学方法的训练。培养学生严谨的科学态度，就是要求学生有实事求是的态度，在实验中做到一丝不苟、精益求精、严格按照操作规程进行，实地记录所观察到的实验现象和实验结果，不能以想象来代替事实。

实证是科学研究的重要特征。教师在教学中要注意引导学生通过各种途径，从多方面收集相关证据。化学教学中的证据，主要包括化学实验事实、化学史实、自然现象、生活经验、化学科学中技术发展及其应用中的重大成果、化学对个人和社会发展产生重要影响的事件等。常用的收集证据的途径和方式，有观察和实验、查阅书籍、上网浏览、实际调查等。教师要让学生体验尽可能多的收集证据的方式，并且还要注意教给学生对资料事实（包括现象和数据）进行记录、处理的方法。

解释与结论是培养科学探究能力的重要组成部分。解释与结论的得出，需要运用一定的科学方法。这些科学方法包括比较与分类、归纳与概括等。因此在教学中，教师要有目的、有计划地通过具体的探究活动，使学生在学习化学基础知识和化学实验技能的同时，学习得出解释和结论的基本方法。

环节五：反思与评价

在探究过程中进行评价、反思，对学生科学探究能力的发展起着重要的作用。通过反思及对探究的各个环节和各方面因素进行评价，可以促进探究方法的内化与迁移。

《化学课程标准》针对“反思与评价”这一要素，要求学生有对探究结果的可靠性进行评价的意识；能在教师的指导下或通过与他人讨论，对探究学习活动进行反思，发现自己与他人的长处及存在的不足，并提出改进的具体建议；能体验到探究活动的乐趣和学习成功的喜悦。

化学科学探究中需要反思的内容很多，如反思探究过程中所运用的方法是否恰当；反思实验中是否需要对哪些条件进行控制；反思计划是否得到了彻底的实施；反思实验步骤是否可以重新组合或设计；反思探究结果是否可靠；反思是否实现了探究目标；反思探究中是否出现了不足或失误，出现失误时是否采取了适当的补救措施；反思探究成败的原因；反思自己的认知能力等。