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一、課題目標(biāo)

1．通過本課題的研究，提煉出有助于學(xué)生“探究性實(shí)驗(yàn)”實(shí)施的指導(dǎo)策略；

2．學(xué)生掌握探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的方式，具有獨(dú)立思考、自主探究、合作交流的意識和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。

3．進(jìn)一步轉(zhuǎn)變教師的教育觀念和教學(xué)行為。通過創(chuàng)造性的勞動(dòng)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(jìn)“師生共同探索、共同發(fā)展”的定位上。

4．通過合理運(yùn)用化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)策略，培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新思維，勇于實(shí)踐的能力。從而開發(fā)學(xué)生潛能，促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)發(fā)展。

二、課題研究背景

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)一直被認(rèn)為是能幫助學(xué)生獲得化學(xué)知識、掌握實(shí)驗(yàn)技能，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊环N教學(xué)手段，它在初中化學(xué)教學(xué)中始終占有十分重要的位置?；瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提出“科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式，也是義務(wù)教育階段化學(xué)課程的重要內(nèi)容”，化學(xué)教學(xué)中比較常見的一種探究活動(dòng)是進(jìn)行適合學(xué)生的探究性實(shí)驗(yàn)。目前，對探究性實(shí)驗(yàn)的研究，只是局限在個(gè)別范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，呈現(xiàn)出單一性、個(gè)體性、隨意性。單一性——對一個(gè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)單獨(dú)進(jìn)行研究；個(gè)體性——個(gè)別學(xué)校、個(gè)別教師在進(jìn)行研究；隨意性——對實(shí)驗(yàn)的選題、設(shè)計(jì)隨教師個(gè)人的意愿而定。由于缺乏系統(tǒng)的、整體的研究，探究性實(shí)驗(yàn)的研究和實(shí)踐尚處在自發(fā)試驗(yàn)的狀態(tài)。面對新的教材和新的化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式已逐漸顯示出不足：統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，不利于學(xué)生的個(gè)性展化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的研究，是化學(xué)教學(xué)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(xué)中的問題是核心，問題的解決是關(guān)鍵。要使學(xué)生積極參與探究活動(dòng)并有所收獲，必須進(jìn)行一些基本方法教育?！墩n標(biāo)》指出，科學(xué)探究既是一種學(xué)習(xí)方式，也是學(xué)習(xí)內(nèi)容?！肮σ破涫?，必先利其器”，探究教學(xué)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(gè)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(huì)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(yàn)、事實(shí)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(jì)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(gè)變量

例：二氧化碳溶于水有沒有發(fā)生化學(xué)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(yàn)證的方法有：①邏輯推理法②史料旁證法③實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證法

例：化學(xué)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(xué)實(shí)驗(yàn)才是唯一正確的方法。案例1中學(xué)生提出的不能通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的一些猜想，教師可以引導(dǎo)學(xué)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(yàn)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(yàn)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(xué)生在實(shí)驗(yàn)室看到一瓶無水乙醇標(biāo)簽上的化學(xué)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(lì)他自己探究,學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)自己的猜測是錯(cuò)誤的。

（目前的教學(xué)或習(xí)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(jià)、準(zhǔn)確表述等。當(dāng)然，更多的是化學(xué)學(xué)科的知識和方法，這些都是能否“將探究進(jìn)行到底”的關(guān)鍵所在，要經(jīng)過逐步學(xué)習(xí)、反復(fù)訓(xùn)練、循序漸進(jìn)才能建立起來。

（二）課堂實(shí)踐

第一階段：教師示范，學(xué)生感知探究性實(shí)驗(yàn)

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

第二階段：學(xué)生嘗試、教師給予指導(dǎo)和幫助

學(xué)生在感知了探究性實(shí)驗(yàn)，并有親自動(dòng)手去做探究性實(shí)驗(yàn)的沖動(dòng)后，教師嘗試著稍稍放手，讓學(xué)生嘗試探究性實(shí)驗(yàn)中的某幾個(gè)環(huán)節(jié)，例如：簡單實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，探究性實(shí)驗(yàn)的基本操作。在此階段，學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案的可操作性、安全性，教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)前要仔細(xì)批改，及時(shí)給予指導(dǎo)。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，在基本操作的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)觀察的方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄等方面出現(xiàn)的問題，教師及時(shí)提供幫助。學(xué)生通過親自動(dòng)手嘗試，對探究性實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識和實(shí)施有了進(jìn)一步的認(rèn)識。

第三階段：師生、生生合作，發(fā)展探究性實(shí)驗(yàn)的能力

學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)基本操作有了一定的基礎(chǔ)后，教師可以引導(dǎo)學(xué)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(jìn)而獨(dú)立地設(shè)計(jì)解決問題的方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，找出問題的答案。在探究過程中遇到困難時(shí)，教師鼓勵(lì)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(xué)習(xí)。

（1）教師創(chuàng)設(shè)問題情境：取暖時(shí)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(diǎn)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(xué)生進(jìn)行猜測：你認(rèn)為化學(xué)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(xué)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(xué)過的Mg+O2→MgO、P+O2→P2O5這兩個(gè)反應(yīng)就可算出是變大。

生2：我認(rèn)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(huì)改變。從表面上看煤和木材燃燒后質(zhì)量確實(shí)減少了，而我通過它們?nèi)紵幕瘜W(xué)反應(yīng)C+O2→CO2中卻算出沒變。因此我猜想化學(xué)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(xué)們產(chǎn)生了三種不同的猜想，那么究竟哪一個(gè)是正確的呢？各小組可根據(jù)你們自己的猜想來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案或參考書上的實(shí)驗(yàn)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(xué)，也可問老師。

（4）學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

學(xué)生設(shè)計(jì)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(dá)到平衡。在托盤天平上點(diǎn)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(diǎn)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(xì)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(xué)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(xué)們參考了教材上的實(shí)驗(yàn)方案。由此可見，學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的靈活性和創(chuàng)新性有待于提高。此時(shí)教師的引導(dǎo)和指導(dǎo)是很重要的。）

（5）師生共同評價(jià)。

學(xué)生對以上實(shí)驗(yàn)，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?yàn)榉磻?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(gè)集氣瓶中點(diǎn)燃，塞上塞子再稱，質(zhì)量可能就不變了”；

⑥“在密閉容器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量肯定不會(huì)發(fā)生變化”；

（6）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)再探究。

同學(xué)們在采納大家意見的基礎(chǔ)上重新修改實(shí)驗(yàn)方案后，再實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)探究大家達(dá)成共識，那就是：參加化學(xué)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(fèi)時(shí)間，往往一課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容，兩課時(shí)也完成不了。所以在平時(shí)的教學(xué)中，只能精選有代表性的實(shí)驗(yàn)來嘗試教學(xué)]

第四階段：拓展課外探究實(shí)驗(yàn)

隨著學(xué)生對探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)能力的逐步提高，在研究過程中，我們采取了邊學(xué)習(xí)課本中的探究性實(shí)驗(yàn)，邊增加家庭小實(shí)驗(yàn)和對生活中一些化學(xué)現(xiàn)象探究的學(xué)習(xí)。并重點(diǎn)研究如何指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。比如家庭實(shí)驗(yàn)：探究鐵生銹的條件。指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識對比實(shí)驗(yàn)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(shí)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(xué)生在家中完成探究實(shí)驗(yàn)，并在課堂上進(jìn)行了交流。在實(shí)驗(yàn)中，沒有試管，同學(xué)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(shí)驗(yàn)。由于自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并從生活中尋找實(shí)驗(yàn)儀器和材料，同學(xué)們不僅親身體驗(yàn)到了鐵在什么條件下會(huì)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(shí)驗(yàn)、初步學(xué)會(huì)了如何設(shè)計(jì)、運(yùn)用對比實(shí)驗(yàn)，同時(shí)極大地提高了大家學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。這是我們老師事先準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)，然后在課堂上展示講解而實(shí)現(xiàn)不了的。

四、課題研究的主要績效

1、轉(zhuǎn)變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)了學(xué)生的主動(dòng)發(fā)展

以前學(xué)生一般只習(xí)慣于思考老師向他們提出的問題，而不會(huì)主動(dòng)地去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。當(dāng)老師設(shè)置了問題情境，讓學(xué)生通過探究實(shí)驗(yàn)來解決問題時(shí)，學(xué)生多半會(huì)到教材中找現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)方案，很少有學(xué)生能創(chuàng)造性地去設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)方案。學(xué)生在熱熱鬧鬧地完成實(shí)驗(yàn)后，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的意識很薄弱。而這些恰恰是探究性實(shí)驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，也是促進(jìn)學(xué)生探究能力、提高科學(xué)素質(zhì)的基本途徑。

經(jīng)過一學(xué)期的訓(xùn)練，在探究性實(shí)驗(yàn)的課堂上，學(xué)生不僅能夠獨(dú)立地進(jìn)行猜測、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，能夠獨(dú)立或小組合作的形式進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課堂上教師講、學(xué)生記；教師說、學(xué)生做的沉悶勁不見了。課堂上彌漫著積極探究的氣氛，涌動(dòng)著生命的活力。學(xué)生在收集資料、學(xué)會(huì)思考以及創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力都得到了提高，更學(xué)會(huì)與人交往、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)精神。學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變促進(jìn)了學(xué)生的主動(dòng)發(fā)展，學(xué)生們參加的各類比賽取得可喜成績。

2、改變了教師的教學(xué)行為，促進(jìn)了教師的專業(yè)化成長

在一步步的摸索和嘗試中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂中教師的“教”不斷讓位于學(xué)生的“學(xué)”，教師的“演示實(shí)驗(yàn)”不斷讓位于學(xué)生的“主動(dòng)探究”，教師的“總結(jié)結(jié)論”不斷讓位于學(xué)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(yàn)，從而達(dá)到教學(xué)相長和共同發(fā)展。

五、課題研究存在的問題

探究性的學(xué)習(xí)主要通過學(xué)生的探究建構(gòu)知識意義，并通過實(shí)驗(yàn)探究獲得充分體驗(yàn)的基礎(chǔ)上形成積極的情感、態(tài)度和價(jià)值觀。具體操作中，雖然在教學(xué)設(shè)計(jì)上盡可能考慮到為不同層次的學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究學(xué)習(xí)的空間。但從課堂反饋來看，能力強(qiáng)的學(xué)生發(fā)展得更好，而一部分學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差、參與意識弱的學(xué)生發(fā)展得不太理想。如何設(shè)計(jì)不同的探究問題、運(yùn)用不同的指導(dǎo)策略，以最大限度地滿足不同層次學(xué)生探究性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的需求，但同時(shí)又能避免課時(shí)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。