基于科學(xué)探究素養(yǎng)的高中化學(xué)探究性案例設(shè)計

林 瞻 王念泵

（福鼎第一中學(xué)，福建 福鼎 355200）

化學(xué)是一門研究、認(rèn)識和創(chuàng)造物質(zhì)的基礎(chǔ)學(xué)科，常用實驗方法來識別和創(chuàng)造物質(zhì)。化學(xué)“探究性案例”是指教師在一節(jié)課的課中及課后所創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境，能夠讓師生平等地進(jìn)行討論和創(chuàng)造性地解決問題，形成師生齊參與、同思考、共分享的案例，其具體表現(xiàn)在能培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、合作探究的意識，使之能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題，并依據(jù)目標(biāo)設(shè)計探究方案，進(jìn)行基于證據(jù)的分析推理過程，解決一些力所能及的實際化學(xué)問題。

實施化學(xué)實驗的“探究性案例”教學(xué)，因教學(xué)資源、教師、學(xué)生自身素質(zhì)等因素的影響，目前依然存在著諸多的問題。例如，教師缺乏探究意識；學(xué)生按部就班、循規(guī)蹈矩，缺乏自主探究的空間；實驗室教學(xué)安排不盡合理；等等。利用“探究性案例”進(jìn)行高中化學(xué)實驗教學(xué)，是學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)養(yǎng)成的重要途徑之一。本文就針對“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)的培養(yǎng)，探討有關(guān)高中化學(xué)實驗探究性案例的設(shè)計。知發(fā)展規(guī)律，對所學(xué)的知識可以起到真正深化的作用，可以為學(xué)生科學(xué)探究素養(yǎng)的培養(yǎng)提供一次好的機(jī)會。

3.有效率

所設(shè)計的案例，要能讓學(xué)生以最少的投入時間和學(xué)習(xí)精力，達(dá)到學(xué)習(xí)的預(yù)設(shè)目標(biāo)，并能夠促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

4.有魅力

案例的設(shè)計，必須能吸引學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)，自覺地進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)等學(xué)習(xí)活動或進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣辜由睢?/p>

要達(dá)到價值優(yōu)、效果好、效率高和魅力大，在進(jìn)行探究性案例設(shè)計時便要精心地為學(xué)生創(chuàng)設(shè)有效的教學(xué)系統(tǒng)和學(xué)習(xí)環(huán)境，所選擇的探究性案例應(yīng)當(dāng)立足于教材，并充分利用教材里的探究性實驗，盡可能將一些驗證性實驗改為探究性實驗，同時要注意滲透探究方法，積極運用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行輔助教學(xué)，以達(dá)成培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的目標(biāo)。

一、基于科學(xué)探究素養(yǎng)的高中化學(xué)探究性案例設(shè)計理念

二、以學(xué)生為焦點的案例設(shè)計基本模式

整個案例的教學(xué)設(shè)計應(yīng)圍繞著學(xué)生的學(xué)和“科學(xué)探究”素養(yǎng)的培養(yǎng)而展開，減負(fù)增效是系統(tǒng)設(shè)計教學(xué)想要達(dá)到的一個總體效果，亦即避免學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)過重、無效練習(xí)過多，以減少學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)精力和學(xué)習(xí)時間的浪費。因此，在教學(xué)設(shè)計中要從以下四個方面達(dá)到實驗教學(xué)的一個總體成效。

1.有價值

所選的探究性案例應(yīng)滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，能結(jié)合教學(xué)進(jìn)度，是近階段值得學(xué)生去做或應(yīng)該去做的事情。

2.有效果

選擇的內(nèi)容要注意難易適中，符合學(xué)生當(dāng)時的認(rèn)

案例設(shè)計當(dāng)以培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”為目標(biāo)，通過系統(tǒng)的設(shè)計，讓學(xué)生積極主動地去感受、觀察，在獨立思考及合作中進(jìn)行愉快的學(xué)習(xí)，從而逐步獲得科學(xué)探究的能力和技巧。

案例設(shè)計的基本模式可用圖1表示：

圖1 探究性案例設(shè)計的基本模式

1.創(chuàng)設(shè)問題情境

創(chuàng)設(shè)問題情境，是在學(xué)生已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，教師向?qū)W生呈現(xiàn)待探究問題的材料，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的探究。［2］創(chuàng)設(shè)的問題情境應(yīng)該具有趣味性、啟發(fā)性和挑戰(zhàn)性，以促使學(xué)生主動發(fā)問，激發(fā)其探究的熱情。例如，在Na2O2與H2O的反應(yīng)中，學(xué)生們已經(jīng)知道有O2與NaOH生成；教師在這個實驗完成后適時補充演示了滴加酚酞試劑的實驗，結(jié)果溶液先變紅，振蕩后退色，與預(yù)期現(xiàn)象的反差，讓學(xué)生們充滿好奇。這樣就為后面的內(nèi)容做了很好的鋪墊，整堂課效果也非常好。

2.提出假設(shè)與猜想

根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗，教師可以引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系物質(zhì)之間的關(guān)系，作出假設(shè)與猜想。例如，在探究Na2O2的漂白性的時候，可讓學(xué)生聯(lián)系H2O2的漂白性，分析它們構(gòu)成的異同，從而讓學(xué)生提出假設(shè)與猜想。

3.設(shè)計方案

根據(jù)探究的目標(biāo)與實驗原理，讓學(xué)生就選擇適當(dāng)?shù)乃幤?、儀器，準(zhǔn)備采取什么樣的步驟進(jìn)行探究，設(shè)計出實驗方案；此間可進(jìn)行小組討論、集體研討，讓學(xué)生達(dá)成共識。例如，在利用氨氣的噴泉實驗證明氨氣極易溶于水且形成的溶液呈堿性后，再讓學(xué)生設(shè)計一個簡單的實驗方案“證明某種氣體易溶于水”，通過教師引領(lǐng)，學(xué)生討論，集思廣義，確定設(shè)計方案，分組完成該實驗。然后再予以思維發(fā)散——“你還可以利用哪些氣體實施這一方案”，籍此讓學(xué)生在科學(xué)探究中養(yǎng)成創(chuàng)新意識。

4.實施方案

讓學(xué)生就所設(shè)計的實驗方案進(jìn)行完善后再實施相關(guān)實驗，在動手實驗前要注意啟發(fā)學(xué)生多角度、多方位去發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生對實驗過程多問幾個為什么？是什么？怎么辦？促進(jìn)學(xué)生積極思考、敢于發(fā)表不同見解。

5.討論交流

這個階段是師生互動、生生互動、學(xué)生再學(xué)習(xí)的階段。學(xué)生針對自己的實驗觀察及實驗結(jié)果，陳述自己的觀點，傾聽他人的意見，并且借鑒他人的見解以提高自己對事物的認(rèn)識和理解。

6.評價反思

在這一過程中，教師應(yīng)適時給予評價和指導(dǎo)，使發(fā)現(xiàn)的問題能及時得到反饋，學(xué)生的新知識得以進(jìn)一步的提升。教師要善于從過程方法、典型內(nèi)容、學(xué)生的努力和取得的成果上去進(jìn)行評價，特別是要對部分學(xué)生的一些獨到的見解或者一些閃光點給予表揚與鼓勵，當(dāng)師生達(dá)成共識后，再提出一些問題讓學(xué)生思考，促使學(xué)生積極反思。

三、基于信息技術(shù)支持的探究性案例的實施

下面以“氫氧化亞鐵的制備”一課為例，談?wù)劵谛畔⒓夹g(shù)支持的探究性案例的實施過程。

1.預(yù)習(xí)探究

提前一天，教師于晚間在班級QQ群里發(fā)布“鐵的氫氧化物的制備”的實驗視頻，使學(xué)生了解氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的制備和性質(zhì)，并提出相應(yīng)的問題讓學(xué)生進(jìn)行思考與討論。

2.評價反饋

教師展示班級QQ群的界面。指導(dǎo)學(xué)生小組打開平板電腦，面對昨夜的各種評論，學(xué)生們躍躍欲試，手快的學(xué)生又加上了一些新的見解。教師組織并引導(dǎo)學(xué)生歸納前一天晚上學(xué)生對各個問題的分析，逐一進(jìn)行評價并及時用PPT展示對相關(guān)問題的解析。

3.學(xué)生實驗

讓學(xué)生利用所提供的實驗用品進(jìn)行制備氫氧化亞鐵沉淀的實驗，觀察并記錄相關(guān)實驗現(xiàn)象。小組代表反饋實驗結(jié)果。

4.討論

（1）為什么你還是沒能制備出白色的氫氧化亞鐵沉淀？

（2）你認(rèn)為實驗過程中哪些方面還有O2的存在？

（3）你將怎樣進(jìn)一步排除干擾，制備出白色的氫氧化亞鐵？

在教師的引領(lǐng)下，學(xué)生興趣盎然，積極探究實驗不成功的各種因素，提出了完善實驗的各種方案。教師及時進(jìn)行相應(yīng)的評價。

5.播放實驗視頻及研討

讓學(xué)生在平板電腦上點擊實驗視頻——制備氫氧化亞鐵沉淀的改進(jìn)實驗。討論、思考相關(guān)問題，并在QQ群里發(fā)表自己的見解。

6.引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)一步思考

你認(rèn)為這個實驗還有哪些改進(jìn)方案，可使我們能更長時間地觀察到白色的氫氧化亞鐵沉淀呢？

7.教師演示改進(jìn)方案

8.總結(jié)氫氧化亞鐵沉淀制備的各種實驗方案，并用實驗裝置的圖示方法予以展示

通過氫氧化亞鐵制備方法的系列探究體驗，學(xué)生踴躍地參與到學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，能夠發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題，確定探究目的，設(shè)計探究方案，進(jìn)行實驗探究；在探究中學(xué)會合作，面對“異?！爆F(xiàn)象敢于提出自己的見解，科學(xué)探究精神得以培養(yǎng)。

四、反思與建議

探究性案例的設(shè)計，完成探究性實驗后的評價、交流和反思是其中的重要環(huán)節(jié)，也是提高學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的重要途徑，在教學(xué)設(shè)計中不容忽視；教師對問題的設(shè)計要注意科學(xué)性，語言的描述要準(zhǔn)確。實施時，教師應(yīng)當(dāng)依據(jù)學(xué)生的實際情況，選擇合適的內(nèi)容進(jìn)行實驗探究，要注意突出學(xué)生的主體作用，循序漸進(jìn)地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成長。教師必須充分利用信息技術(shù)，使實驗的探究性教學(xué)從課內(nèi)延伸到課外；同時要讓實驗室的資源優(yōu)勢最大化，開放化學(xué)實驗室，解決好學(xué)生個性化要求和實驗用品準(zhǔn)備之間的矛盾，增加學(xué)生的實驗探究機(jī)會。這樣才更有利于學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)之“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的養(yǎng)成。

［1］盛群力.教學(xué)設(shè)計［M］.北京：高等教育出版社,2005.

［2］鐘武寧.高中物理探究性實驗教學(xué)的設(shè)計與實踐［J］.當(dāng)代教育科學(xué),2006(5).

［3］朱鵬飛.學(xué)科核心素養(yǎng)的研究進(jìn)展及其對中學(xué)化學(xué)教學(xué)的啟示［J］.化學(xué)教學(xué),2017(1).

［4］白雪英.中學(xué)化學(xué)探究性實驗教學(xué)設(shè)計與實踐研究［D］.石家莊：河北師范大學(xué),2008.