初中化學(xué)研究性課堂教學(xué)的內(nèi)涵與實(shí)施

盧天宇 艾進(jìn)達(dá)

摘要：根據(jù)文獻(xiàn)追溯研究性教學(xué)的四個(gè)發(fā)展階段，厘清“研究性教學(xué)、研究性課堂教學(xué)、研究性學(xué)習(xí)”三者的關(guān)聯(lián)，從范式、空間、行為角色分工等視角解構(gòu)研究性課堂教學(xué)的內(nèi)涵。結(jié)合初中化學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，以“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”一課為例，闡明初中化學(xué)研究性課堂教學(xué)的實(shí)施路徑。

關(guān)鍵詞：研究性課堂教學(xué);初中化學(xué);內(nèi)涵;實(shí)施要點(diǎn);氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)

文章編號：1008-0546（2020）01-0010-04 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.003

一、研究性教學(xué)的四個(gè)發(fā)展階段

研究性教學(xué)是一種與傳統(tǒng)的授受式教學(xué)相對的創(chuàng)造性的教學(xué)理念，是一種集大成的教學(xué)模式，它涵蓋發(fā)現(xiàn)教學(xué)、問題解決教學(xué)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等教學(xué)模式（見.圖1）。

研究性教學(xué)模式的形成主要經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。第一階段是始于19世紀(jì)末至20世紀(jì)初的美國，其主要代表人物有杜威、克伯屈、康茨等人。此時(shí)期的“研究性教學(xué)”，主要是為滿足工業(yè)化時(shí)代的需求和社會民主化的進(jìn)程而興起，并受實(shí)驗(yàn)科學(xué)的影響。其中，杜威提出的“問題探究”五步驟就是圍繞研究性問題展開研究性教學(xué)的理論依據(jù)。第二階段，布魯納提出的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)教學(xué)法。1961年，施瓦布在《探究式科學(xué)教學(xué)》報(bào)告中，試圖揭示探究過程的本質(zhì)和特征，并力圖在教學(xué)過程中引進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)的成果，讓學(xué)生掌握學(xué)科結(jié)構(gòu)，體驗(yàn)“探究”的學(xué)習(xí)。探究性學(xué)習(xí)是研究性學(xué)習(xí)的主要方式之一。第三階段，項(xiàng)目教學(xué)法在歐美、日本等國家興起。法國在中小學(xué)課程改革過程中提出TIPE課程，即學(xué)生2或3人為一組，在教師指導(dǎo)下，借助多媒體信息技術(shù)等對學(xué)科知識進(jìn)行探究，鼓勵(lì)學(xué)生介入學(xué)術(shù)前沿，強(qiáng)調(diào)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力以及批判、反思和創(chuàng)新精神。項(xiàng)目教學(xué)法把研究性教學(xué)推向了課程化的發(fā)展，掀起了世界各地的課程改革風(fēng)暴。第四個(gè)階段，由美國發(fā)起的STEAM教育，融合了Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Arts（藝術(shù)）與Maths（數(shù)學(xué)）五門學(xué)科，將獨(dú)立、分散的學(xué)科通過項(xiàng)目或主題活動(dòng)等形式結(jié)合起來，促進(jìn)學(xué)生培養(yǎng)從應(yīng)試能力轉(zhuǎn)向全面發(fā)展的綜合素質(zhì)提升，引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)不斷發(fā)展的全球化社會。STEAM教育將國內(nèi)研究性教學(xué)演繹成面貌全新的模式：研究載體鮮明、課程資源綜合、實(shí)踐本位突出等。

二、初中化學(xué)的研究性課堂教學(xué)的內(nèi)涵

1.厘清“研究性教學(xué)、研究性課堂教學(xué)、研究性學(xué)習(xí)”

研究性教學(xué)和研究性學(xué)習(xí)是對立且統(tǒng)一的概念。研究性學(xué)習(xí)是在教師的研究性教學(xué)下學(xué)生學(xué)習(xí)的方式。兩者的差別主要體現(xiàn)在活動(dòng)的主體不同，研究性學(xué)習(xí)的主體是學(xué)生，教師是引導(dǎo)者或者是促進(jìn)者;而研究性教學(xué)的主體是教師，學(xué)生是探究者。“研究性教學(xué)、研究性課堂教學(xué)、研究性學(xué)習(xí)”三者的概念范疇示意如圖2。從學(xué)習(xí)場所上劃分，研究性教學(xué)主要包括課堂與課堂以外兩種形式，即研究性教學(xué)包括研究性課堂教學(xué)與研究性課外教學(xué)。

2.多視角豐富化學(xué)研究性課堂教學(xué)的內(nèi)涵

義務(wù)教育階段的化學(xué)教育，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念;引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力;引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識化學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的相互關(guān)系，理解科學(xué)的本質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。結(jié)合義務(wù)教育化學(xué)的課程性質(zhì)，經(jīng)過理論研究梳理，我們認(rèn)為可以從范式、空間視角、行為角色分工等解構(gòu)研究性課堂教學(xué)的內(nèi)涵，初步從多視角下構(gòu)建了研究性課堂教學(xué)的解構(gòu)圖（如圖3）。

從范式的三要素來看，研究性課堂教學(xué)強(qiáng)調(diào)了教師的課堂主體地位，從教師視角設(shè)計(jì)研究性的“教”;聚焦的核心問題是如何設(shè)計(jì)與實(shí)施研究性的教與學(xué);解題方式（即解決問題的方法）為引導(dǎo)學(xué)生以研究的方法主動(dòng)獲取化學(xué)知識，并運(yùn)用化學(xué)知識解決實(shí)際問題。

從空間視角看，初中化學(xué)研究性課堂教學(xué)就是讓課堂成為師生學(xué)科知識溝通、交流和探索的平等對話空間;成為教師展示自我知識經(jīng)驗(yàn)、智慧和人格魅力的學(xué)科講壇;成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自覺探究和自由辯論的實(shí)驗(yàn)室。

從行為視角看研究性課堂教學(xué)的角色分工，教師是研究性課堂教學(xué)內(nèi)容的最初設(shè)計(jì)者，以課題研究式教學(xué)為例，包括研究內(nèi)容、研究路徑等設(shè)計(jì);同時(shí)兼任課堂組織者或?qū)嵤┱叩慕巧６鴮W(xué)生最初是研究性課堂教學(xué)的學(xué)習(xí)者，進(jìn)而變成思考者、發(fā)問者、研究者。教師隨著師生合作的深入，在課堂上也逐步從設(shè)計(jì)者與組織者，變成學(xué)習(xí)者、發(fā)問者、研究者。

從實(shí)施手段看，化學(xué)的研究性課堂教學(xué)主要以問題探究與主題探究為路徑。問題源自某個(gè)化學(xué)概念、某個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如，學(xué)生對溶液這一概念理解存在一些疑問：豆?jié){是溶液，還是乳濁液？空氣、合金可以看成是溶液嗎？學(xué)生對燃燒的概念也存在某些迷思問題：廣義的燃燒認(rèn)為，燃燒需要的是助燃劑，CO2氣體也可以做Mg燃燒的助燃劑，為什么認(rèn)為它不支持燃燒？主題則緊扣某類化學(xué)物質(zhì)、某類現(xiàn)象、某類變化或規(guī)律。例如，學(xué)生在初學(xué)“物質(zhì)是由分子、原子、或離子構(gòu)成的”，對于物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的，學(xué)生較難區(qū)分CO2、MgO、HgO等物質(zhì)是由哪種粒子構(gòu)成的。

三、初中化學(xué)研究性課堂教學(xué)的實(shí)施路徑

研究性課堂教學(xué)，強(qiáng)調(diào)在化學(xué)課堂上展開研究性的教與研究性的學(xué)，滿足學(xué)有余力的學(xué)生的個(gè)性發(fā)展需求。研究性課堂教學(xué)，可以是課堂上某個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)展開研究性教學(xué)，也可以是整節(jié)課都圍繞某些問題展開研究。我們從研究性課堂教學(xué)的“課堂模型、教學(xué)設(shè)計(jì)形式、設(shè)計(jì)實(shí)施模型”初步構(gòu)建了實(shí)施路徑（見圖4）。下面，以人教版“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)1氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”一課為例，介紹初中化學(xué)研究性課堂教學(xué)的實(shí)施。

1.分析教材與學(xué)情，以問題探究式為主線

“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”為學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)課，學(xué)生在前面的課時(shí)中已從理論上學(xué)習(xí)了高錳酸鉀制取氧氣的原理與一般步驟（查、裝、定、點(diǎn)、收、離、熄）。本節(jié)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍W(xué)習(xí)并鞏固實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的方法與操作，加深對氧氣性質(zhì)的認(rèn)識。從化學(xué)核心素養(yǎng)分析本節(jié)內(nèi)容，宏觀辨識與微觀探析：通過氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識化學(xué)元素觀。變化觀念與平衡思想：通過高錳酸鉀制取氣體的過程理解氧氣性質(zhì)。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：（1）通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象收集相關(guān)證據(jù)，推測物質(zhì)的組成特點(diǎn)和性質(zhì);（2）通過學(xué)會高錳酸鉀制取氣體方法，歸納固體加熱制取氣體的實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知模型;（3）通過氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)初步建立物質(zhì)分類認(rèn)知模型?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識：（1）初步學(xué)會高錳酸鉀制取氣體和氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究;（2）利用生活用品設(shè)計(jì)氣體收集的合理方案?？茖W(xué)精神與社會責(zé)任：體驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

綜上，我們發(fā)現(xiàn)教材所設(shè)計(jì)的內(nèi)容中涉及到“分析評價(jià)與創(chuàng)新創(chuàng)造”的高階學(xué)習(xí)內(nèi)容極少，應(yīng)該在此處加入適當(dāng)?shù)难芯啃越虒W(xué)。衡量問題是否值得開展研究性教學(xué)主要從三個(gè)方面著手：第一，是否有利于學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展，即所研究的問題要緊扣化學(xué)學(xué)科的核心概念或核心方法;第二，能否促進(jìn)學(xué)生的高階學(xué)習(xí)，發(fā)展學(xué)生的分析評價(jià)、創(chuàng)新創(chuàng)造等能力;第三，問題是否能在有限的課堂時(shí)間解決，適度拓寬課堂教學(xué)的深度，為后續(xù)的進(jìn)階學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。因此，該課的研究性問題主線可初步設(shè)計(jì)為：（1）深入理解催化劑的概念，生活中有哪些負(fù)催化劑;（2）探究H202溶液的催化劑;（3）研究H202溶液制取氧氣的反應(yīng)與收集裝置;（4）研究氧氣的制取與性質(zhì)一體化實(shí)驗(yàn)裝置。值得注意的是，教師不能完全包辦研究性問題的主線，在設(shè)計(jì)研究性問題主線時(shí)要綜合往屆學(xué)情、當(dāng)前學(xué)生學(xué)情，課前進(jìn)行小問卷調(diào)查診斷學(xué)生的前概念及迷思概念。

2.提供研究工具，細(xì)化研究問題

工具原指工作時(shí)所需用的器具，后引申為達(dá)到、完成或促進(jìn)某一事物的手段。在科學(xué)研究過程中，研究工具起到不可或缺的作用。為幫助學(xué)生有效地研究問題，提供的研究工具有：教師用書、中國知網(wǎng)（或知網(wǎng)文獻(xiàn)）、化學(xué)學(xué)科網(wǎng)站、化學(xué)微信公眾號、相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器與藥品等等。教師要提前指導(dǎo)學(xué)生如何選擇工具、使用工具。

學(xué)生分小組進(jìn)行問題研究，可從以上四條問題主線中選擇其一，亦可另選符合要求的問題。各個(gè)小組圍繞所選的主線，細(xì)化研究的問題。例如，甲小組將“探究H2O2溶液的催化劑”具體細(xì)化為兩個(gè)探究問題：“氧化銅、氧化鐵、氯化鐵這三種物質(zhì)能否作為H2O2溶液的催化劑”“不同催化劑（MnO2、CuO、CuSO4溶液等）對過氧化氫分解的催化速率的影響”。

乙小組結(jié)合文獻(xiàn)資料，把“研究氧氣的制取與性質(zhì)一體化實(shí)驗(yàn)裝置”細(xì)化為三步驟：（1）收集該實(shí)驗(yàn)常見的一體化實(shí)驗(yàn)裝置;（2）分析評價(jià)一體化裝置的優(yōu)劣及改進(jìn)思路;（3）制作一套一體化實(shí)驗(yàn)裝置。教師在此過程中，要當(dāng)好學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、把關(guān)者、記錄者。

3.展開研究研討，展示研究成果

針對細(xì)化的問題，各個(gè)小組展開研究研討。例如，甲組學(xué)生對兩個(gè)問題分別提出猜想假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，形成結(jié)論。乙組則按照步驟，收集了十多種一體化實(shí)驗(yàn)裝置，記錄了成員們對裝置評價(jià)之后，動(dòng)手制作了實(shí)物裝置。參照的模型與制作實(shí)物裝置見圖5。在研究成果展示中，發(fā)現(xiàn)丙組所選主線與甲組一樣，但是研究的具體問題卻又不一樣。丙組結(jié)合文獻(xiàn)，研究CuSO4溶液中究竟是Cu²⁺還是SO4^2-在起催化作用。顯然，這個(gè)研究點(diǎn)涉及溶液、離子等知識，遠(yuǎn)超出了大部分學(xué)生所具備的認(rèn)知水平。

展示研究成果主要采用兩種方式：課堂現(xiàn)場展示與研究成果小報(bào)。課堂現(xiàn)場展示一般是在課堂時(shí)間充裕的情況下，小組派代表上臺展示。而研究成果小報(bào)，主要包括“研究的問題、所用研究工具、解決問題的步驟、形成的初步結(jié)論”這四個(gè)項(xiàng)目，公布在班級的信息共享平臺，同時(shí)打印粘貼在教室的展示欄。定期對學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評比，可以激發(fā)學(xué)生的研究熱情，有利于研究性課堂教學(xué)的持續(xù)、良性發(fā)展。

四、反思與啟示

1.把握適度研究的尺度

在初中化學(xué)實(shí)施研究性課堂教學(xué)，我們主要嘗試在概念教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、復(fù)習(xí)課教學(xué)這三類課型展開實(shí)踐。教師們對如何把握研究性教學(xué)的尺度存在困惑。例如“燃燒與滅火”一課，關(guān)于燃燒的概念教學(xué)，僅需給10分鐘左右的研究學(xué)習(xí)時(shí)間，學(xué)生足以歸納總結(jié)出廣義與狹義的燃燒概念。在“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”一課上，研究性教學(xué)所占的時(shí)間在10至15分鐘之間。在復(fù)習(xí)課上，以“探究潔廁靈主要成分、維C泡騰片的主要成分”為主題，研究性教學(xué)貫穿了整節(jié)課堂。由此可見，實(shí)施研究性教學(xué)要因“課”而異、因地制宜。開展研究性課堂教學(xué)，要避免陷入誤區(qū)：譬如，認(rèn)為研究就是為了超前學(xué)習(xí)，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)大幅度地?cái)U(kuò)容課時(shí)的知識量與思維深度;研究就是為了標(biāo)新立異，特意去挑選某些偏離義務(wù)教育化學(xué)核心知識與核心方法的問題。

2.重視研究工具的效能

研究性課堂教學(xué)實(shí)施初期，曾擔(dān)心需要較長的時(shí)間去培訓(xùn)學(xué)生使用研究工具。后來發(fā)現(xiàn)，每個(gè)班級均有十多個(gè)學(xué)生對中國知網(wǎng)等研究工已具備較強(qiáng)的使用能力。緣何學(xué)生能夠發(fā)揮研究工具的效能？近幾年，深圳市教育局每年投入幾百萬元支持開展學(xué)生研究性課題，各中小學(xué)校高度重視學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)。與此同時(shí)，深圳市政府配置的深圳圖書館電子數(shù)據(jù)資源，包括中國知網(wǎng)、維普等學(xué)術(shù)資源網(wǎng)站，學(xué)生通過深圳圖書館的圖書證即可免費(fèi)使用知網(wǎng)等資源，為研究性教學(xué)提供了極大的便利?；瘜W(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)裝備是核心工具之一。然而，受限于公用物資采購程序，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器、藥品資源的購置上遇到很多阻礙，導(dǎo)致研究性教學(xué)大打折扣。為了保障研究性教學(xué)的持續(xù)實(shí)施，我們正致力編撰適合區(qū)域使用的實(shí)驗(yàn)裝備標(biāo)準(zhǔn)，為研究性教學(xué)提前做好裝備的申購與配置工作。