运用科学探究教学方法，创设化学新课程教学模式

运用科学探究教学方法，创设化学新课程教学模式

前苏联教育家苏霍姆林斯基曾说过:人的心灵深处，总有一种把自己当作发现者、研究者、探索者的固有需要，这种需要在学生精神世界尤为重要。我国的《基础教育课程改革纲要》中指出:“基础教育要改变课程实施中过于强调接受学习，死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，注重培养学生收集和处理信息的能力。”美国在最新的《美国国家科学课程标准》中明确指出:“基础教育要以科学探究为核心。”我国新制定的课程标准将“科学探究”列入“课程目标”、“内容标准”和“实施建议”之中。在新的课程标准中科学探究既是化学课程的目标，又是化学课程的重要内容。

新课程标准中化学学科作为一门科学课程，对其学习的价值已经不仅仅局限于传统意义上对化学知识的了解和掌握，而更在于让学生适应现代生活和未来发展需要提升现代科学素养。面向未来的现代科学素养观在强调科学知识、技能、过程学习的同时，更加重视科学、技术与社会的密切联系，要求人人关心自然，关心社会，积极参与社会决策，从科学与社会的角度主动地思考社会问题的解决并付诸行动。因此这就要求新课程理念下的课堂教学改变传统的以讲授式为主要方式、以知识灌输为主要手段的教学模式，改变学生被老师牵着鼻子走，从而扼杀学生思维创新发展的教育现状。以改革教师的教学方式和改变学生的学习方式为突破口，引导学生自主学习、科学探究、主动实践，强调科学过程与方法，重视情感态度与价值观的教育，使学生获得化学知识和技能的过程成为理解化学、进行科学探究、联系社会生活实际和形成科学价值观的过程。鉴此，我们就需要运用科学探究教学方法转变教师的教学方法与学生的学习方式，创设符合化学新课程理念的课堂教学模式。

一、概念剖析与理论基础

新课程改革实质是教育本原意义的回归，学习本原意义的回归。“不知则问，不能则学”（《荀子·非十二子》）是对学的本原诠释；《说文》中“习，数飞也”是对习的本原释义。“学习”的英文“study”本意也就是“学习、研究”。新课程改革的核心理念“以学生发展为本，基于学生发展，关注学生的发展，为了学生的发展”，本质上作形而上的诠释可以说就是“教与育本原意义的回归、学与习本原意义的回归”。

科学从其过程来说是一种以自然界为研究对象的探究活动，即科学的本质就是探究。探究是人类认识自然界客观规律的一种有效途径，科学探究原意是科学家们研究自然界的科学规律时所进行的科学活动。进入20世纪80年代后，世界上一些国家的基础教育将科学探究引入学生的学习过程之中，把学生置于动态、开放、生动、多元的学习环境中，使其在自主学习、自主探索中获得一种新的学习体验。化学课堂教学中的科学探究是学生在化学课程和现实生活的情境中，通过发现问题、调查研究、动手操作、表达与交流等探究性活动，获得知识、技能、方法的学习方法和学习过程。科学探究关注的目标是:让学生经历探究过程、获得理智和情感体验、积累科学知识和方法。与传统的接受性学习和训练性学习相比，科学探究性学习具有更强的问题性、实践性和开放性。“以学生发展为本、基于学生发展、关注学生的发展、为了学生的发展”，提升学生现代科学素养为宗旨的新课程课堂教学就要让学生动脑动手，引导学生改进学习的策略和学习方法，通过学生自主地进行科学探究，学习化学的基本概念和基本规律逐步将学生从接受式探究引入主动式探究，进而发展到发现式探究和发现式学习。因此科学探究是促进学生学习科学、提升现代科学素养的有效方式。

建构主义学习理论认为，学习过程同时包括两方面的建构:一是对新知识的理解是通过运用已有经验，超越所提供的信息而建构成的；二是从记忆系统中所提取的信息本身，也要按具体情况进行建构，而不单是提取。建构即对新知识意义的建构，同时又包含对原有经验的改造和重组。合乎建构主义理论的科学探究式教学中，对某一知识点要依据知识点内在逻辑和学生的原有知识经验，并考虑可能会产生的模糊观念，设计科学探究情境，不断启发，让学生深刻体会所学知识的合理性、易理解性，探索本质规律，在科学探究过程中建构新知识。

二、“科学探究式”课堂教学模式

符合新课程改革的理念“科学探究式”课堂教学模式大体可按如下程序进行操作:

课堂教学模式的整体教学过程是通过科学探究活动来学化学。在科学探究过程中学生可以把化学知识与观察、推理和思维技能结合起来，从而可以能动地获得对化学知识的理解。学习的过程由掌握知识的状态向探索知识的过程延伸。在探究活动中，在参与解决问题，参与做计划，参与决策、参与小组讨论、参与评价的过程中，学生们将所学的化学知识同他们从多种渠道获得的化学知识联系起来，并把所学的化学内容应用到解决新的问题中去。通过科学探究活动，学生对探究的手段，使用证据的规则，形成问题的方式，提出解释的方法等一系列问题都有了亲身的体验，而不仅仅是听到或记住有关的知识或结论。通过科学探究活动，学生对化学与社会的关系，化学与技术进步的关系，化学与自然界的关系等一系列的问题都有了更切身的认识和体验，从而实现知识的动态构建与生成。

三、“科学探究式”课堂教学模式的具体实施步骤

（一）创设科学探究情景，确定主题

“学源于思，思源于疑”，思维总是在一定的“问题情景”中产生的。上课伊始，教师有目的、有意识地创设能激发学生科学探究欲望的各种情景，提出问题、作出假设，能调动学生的科学探究积极性，培养和提高学生的科学探究兴趣。兴趣是通过感悟、体验后在内心深处产生的需要的倾向，它是学习的前提，主动参与探究活动的动力。

创设科学探究问题情景的方法可以采用:①设计化学实验创设问题情景；②创设化学环境，让学生亲临其中，主动提出问题，自己创设问题情景；③通过现代信息技术（如新闻报道、图片、模型、影像资料等）模拟化学过程创设问题情景；④通过新旧知识的联系，制造思维冲突和悬念，创设问题情景。⑤联系生产、生活、科技中的化学知识创设问题情景。例如在《研究物质性质的基本方法》教学中，可先组织学生观察金属钠的状态、颜色、硬度等物理性质，然后让几个学生闻一下保存金属钠的液体的气味，进而提出:“为什么我们要把金属钠保存在煤油中？”设置这样的科学探究主题问题情景，能充分调动全体学生的积极性、形成探究的动机，从而使学生主动地投入到科学探究学习中去。在这样的科学探究主题问题情景下，引导学生质疑、发散思维，需要教师不失时机地明确科学探究学习的目标、内容和方法，激励学生信心百倍地进入科学探究学习的下一阶段——尝试科学探究阶段、获得假说。

（二）尝试科学探究阶段、获得假说

科学探究重在过程、思路和方法，自主学习是科学探究的重要特征。这一阶段是学生根据确定的学习目标和内容，自主学习、积极探究的过程。在这一过程中为了提高学生探究效果，教师应注意引导学生继续发现和提出问题并掌握一定的解决问题的方法，鼓励学生养成良好的学习习惯从而提高学习能力。这一阶段中科学探究的方式可以分为:

1.讨论式科学探究方式

这一方式是学生根据科学探究目标通过讨论学习教材的学习方式。在引入主题后，教师出示科学探究学习的目的要求，使学生明确学什么、探究什么，带着质疑提出的问题走进课本，主动地讨论式学习。学生边读边想边讨论，对问题进行分析比较、联想与归纳，可以达到解疑的目的。采用这种科学探究方式，教师应及时引导，指导学生关注教材某段描述了什么化学现象，应用什么化学原理，有什么化学过程，指点学生讨论插图、讨论表格、讨论化学术语等。凡和上课伊始设计的探究性问题有联系的内容都要了解，可采用小组、同桌、前后桌等多种形式。教师要参与学生的讨论过程，并适时进行点拨指导。如在《研究物质性质的基本方法》教学中，教师要适时点拨指导学生:解决“为什么我们要把金属钠保存在煤油中”这个问题的关键是钠的性质与空气的成分。这样就能让学生的思维有张有序，使学生的假说有一定的指向性:只与氮气反应；只与氧气反应；只与水反应；只与二氧化碳反应……

2.实验探究方式

化学是一门以实验为基础的学科，实验探究过程是学生从感性认识上升为理性认识的过程。实验探究方式是在提出或发现问题后，教师引导学生通过实验操作来探究问题的答案的一种方式。探究形式由于空间和时间以及实验器材的限制，可采用小组实验为主。例如《物质的分类》一节的教学就可以让学生通过“交流与研讨”、“活动与探究”，每个组得出自己最理想的答案。教学实践让我们深深感到进行实验探究可以拓宽学生的学习时间和空间，让学生在充足的时间内充分地实践和探索，能获得丰富的、创新的感性体验。因此我们的课堂教学中，应尽可能地通过化学实验来展开，有针对性地选择和整合相关的教学内容，以科学探究为主线，有计划地培养学生的各种科学素养。

以上两种探究方式要根据不同的教材内容来选择，可以采用某一种方式，也可以两种方式交叉使用。通过调查，这两种方式是同学们比较喜欢的教学方式。

（三）科学活动探究阶段、验证假说

这一阶段在学生原有问题讨论、质疑、争论、答辩的基础上，把学生的学习效果进一步升华，把学习的知识面进一步拓展，让学生不只局限在这一个问题上而是掌握这一类型问题的学习方法。教师要适时引导学生汇报各自的探究思路和成果，给学生提供展示才能的机会，让学生充分体验到成功的快乐，进一步激发学生的探究欲望和自信心。启发学生交流探究情况、相互质疑问难、相互讨论有分歧的内容，在交流中碰撞思维的火花，从而能锻炼学生的发散思维能力和语言表达能力。在这个过程中教师鼓励学生在发表自己的见解时，同时还要说出“我是如何得出这个结论的”。让学生向别人展示自己的思维过程能促成学生内省，促进学生元认知能力的提高。教师对探究过程有独特性或创新性的学生，要及时给予肯定进而保护学生的创新意识和积极性。对于一个问题，可有不同的小组或同学发表不同的意见，教师要针对学生的回答，再进行全班性的讨论和总结。例如在《研究物质性质的基本方法》教学中，学生通过科学活动探究:①金属钠与水的反应；②金属钠放置在空气中一段时间；③在空气中加热金属钠；④钠与水、煤油密度比较等对金属钠的性质进行全面掌握，进而就可以解决“为什么我们要把金属钠保存在煤油中”这个问题。

科学活动探究、验证假说阶段需要使用有关设备和材料进行调查、检索、观察、实验，教师应指导学生正确使用基本仪器和进行观察、比较和测量的方法，使学生学会记录和处理观察、测量的结果，能在多种信息中选择有用信息。在实验或调查的过程中，要指导学生科学设计表格和进行记录，对药品能正确使用和存放，能正确连接实验装置，对实验的条件正确控制。例如在《案例:研究氯气的性质》中，由于氯气有毒，还必须指导学生进行正确的收集、性质实验和尾气的处理。

（四）归纳科学探究结果、确认结论

这一阶段师生要将收集的证据和化学知识建立联系，分析、处理观察和测量的实验结果，得出基本符合证据的解释，与猜想和假设进行比较。例如在《研究物质性质的基本方法》教学中，就可以对学生的不同探究活动结果进行归纳得出钠的化学性质活泼——“为什么我们要把金属钠保存在煤油中”问题的关键。

归纳科学探究结果、确认结论阶段一般还要处理好科学探究中的“预设性问题”与“生成性问题”。实际科学探究过程中往往会出现实践活动与预想不一致的现象，这时就需要教师帮助学生作出简单的探究与分析——提出改进工作方法的具体建议，收集更多的证据支持解释，检查解释在过程、方法上是否存在问题，对于与事实不符的猜想和假设，能勇于否定，并重视原猜想的价值，提出新的假设和猜想，逐步向正确的方向靠近，让学生体验与理解科学探究是一个渐进的过程。

（五）应用结论、评价结果

应用结论、评价结果阶段一方面教师要指导学生用语言、文字、图表、模型等方式表述自己的科学探究过程和结果，科学表达探究计划以及自己在探究过程中形成的见解，倾听和尊重他人提出的不同观点和评议，并促进生生之间、师生之间充分交流意见。这样学生就能吸收他人对探究过程的有益提示，分析他人对探究结论的有益质询，使学生的认知向纵深发展。另一方面结合结论与评价结果教师还要指导学生进行知识的运用与拓展。如在《研究物质性质的基本方法》教学中，我们可以运用所探究的知识比较金属钠与金属铁的性质、预测金属的共同性质，使知识在新情境中运用和拓展；最后还可以引导学生对整个学习过程进行内省:“在整个探究过程中，我用到了哪些研究方法？”这样使知识、方法在科学探究过程中和谐统一，能力和智慧在探究体验中相得益彰的培养与生成。

我们进行运用科学探究模式进行课堂教学时，有时教学过程也可以只包含其中的几个要素，而且有时也不一定按上面呈现的顺序进行。只要我们的科学探究活动能使学生领悟科学探究的思想，就能培养学生进行科学探究所需要的能力，增进对科学探究方法与过程的理解实现科学素养的提升。

四、运用科学探究教学方法进行课堂教学的策略

（一）创设激发好奇心的问题情境

首先，创设问题情境是为学生科学探究服务的。一要使学生置身于情境中，以引发他们的好奇心和探求问题的兴趣；二要能使他们积极主动地自行探索，自行解决问题，获得知识。好奇心是人们对事物由于不了解而产生的一种积极的情感状态，能使人们主动地接受未知事物。因此，教师在创设问题情景时，应尽可能地通过实物、模型、演示实验或电教媒体等来展示情景，以唤起学生注意，引起他们强烈的好奇心。其次，创设情景是为学生提出问题服务的，教师要围绕科学探究的主题进行精心设计，使科学探究的问题步步深入，层层推进，直至获得新知。

（二）提供有结构的材料

培养学生自行科学探究和获得知识的能力，是要让他们搜集事实，参加实践，亲自观察实验与操作，通过动手、动口、动脑去获得知识。教师要为他们的科学实践活动创造条件，提供有结构的材料即在使用时能揭示自然现象间的某种关系的材料。教师应根据学习内容的需要，研究材料的特点，选择那些与揭示科学概念有关的、有吸引力的、使用时有安全感并适合学生自行探索的材料。教师作为有结构材料的提供者，必须了解学生的认识水平、心理特点，根据学生可能提出的问题去寻找材料，选择材料，适时适量提供材料。凡是学生可以自备的材料，教师应让学生自备。因为学生身边的材料能使他们觉得亲切而不陌生，使他们感到科学探究并不是那么神秘，高不可攀，它其实就是研究自己身边的事物。

（三）建立良好的学习氛围

良好的学习氛围是学生自行科学探究知识活动的需要，创设良好的氛围，一是要创造一个宽松和谐的人际环境；二是要创设一个良好的学习氛围。教师是这种学习环境的创设者和示范者。教师必须用自己的语言去影响学生，认真倾听他们的意见，尤其是不同的意见，使他们真实地感受到老师是他们的朋友，相互间可以讨论，甚至争论，而没有距离感、畏惧感。

五、化学课堂教学中运用科学探究的困难和对策

在现阶段的化学新课程课堂教学中，我们发现运用科学探究方式进行教与学存在着教师认识不足、学生基础薄弱和高考模式约束等三个方面的困难。

（一）教师认识上的不足

首先表现在教育观念上。传统的讲解式课堂教学模式，大容量、高强度、多反复的课堂训练模式对绝大多数化学教师来说已经“轻车熟路”并为自己创下了“立身之本”，于是在新课程改革实施中许多教师还是不自觉地“穿新鞋、走旧路”。其次表现在课堂教学操作的盲目性，由于缺乏教学机智和灵活调控手段而导致教学过程失控，科学探究流于形式。

解决这些问题的对策是教师一方面要不断自觉地加强学习拓展自身知识的视野，另一方面教育部门要对教师进行必要的培训。教师要在理解科学探究本质的基础上，掌握一些对学习活动指导的技巧和策略，如怎样激发问题，怎样设置问题情境，怎样设计方案，怎样归纳、处理信息等。在科学探究形式的课堂教学中教师要充分信任学生，给学生提供课堂参与的足够机会，教学设计中给学生提供更多的思考和探究的时空。

（二）学生科学探究基础薄弱

新课程实施的高一年级的科学探究能力由于历史原因普遍缺乏培养，往往在科学探究过程中提不出问题、基本技能不足或遭遇挫折后中途夭折等一系列的现象。

针对这些可能的问题，教师在教学设计中要循序渐进、因材施教。首先是改进实验教学，无论是演示实验还是学生实验都尽可能给予学生提问、猜想、操作、交流、评估的机会，创设问题情境，突出化学实验在探究学习中的载体功能。对实验的设计思想、实验内容、实验的演示过程、实验的分析和实验的应用都要有意识地增加学生参与的程度。

其次在课堂教学的每一个环节上都重视学生的参与性和探究性。一段文字的论述，一幅图片的展示，一张图表的分析，一个多媒体动画的播放，增加一些学生的交流和讨论，让学生自己觉得课堂是他们探索世界的舞台。这样他们的探究热情和能力会逐步增强，尤其是会适应将来知识经济时代的信息环境。

再次是将课余作业的布置由习题转向问题的讨论、设计、解决，充分运用网络技术的条件，提高学生“查询、获取、整理、处理、存储和表达信息”的能力。开放学校实验室、开辟一个学校网站上的“化学与自然界、技术、社会（STS）”论坛、开展家庭化学小实验竞赛等形式都可以有效地提高学生的探究意识和探究水平。

现代教育科学理论告诉我们科学探究遵从了认知发展规律，符合中学生的学习心理。只要教师设计得当、鼓励及时、信任支持，学生对科学的热爱和追求，将会很快弥补这方面的不足。

（三）现行高考模式对科学探究活动的制约

运用科学探究形式进行学习不排斥基础知识的学习，它的关键是让学生在学习过程中参与得更多，想得更多。而这些活动会促进学习兴趣的提高，增强对基础知识的理解和掌握。在现实情况下，我们不得不客观地指出:科学探究形式的课堂教学既费心又费时，整个课堂还不一定像传统课堂一样容易调控而且更重要的是在当今的高考试题中体现不出其优越性。

“不在云中舞蹈，我贴地面步行”，因此我们利用科学探究形式进行课堂教与学时一方面要加强对学生学习方式的指导，另一方面我们也要注意与其他教与学方式的灵活结合，不要把所有的内容都运用科学探究形式进行课堂教学。

参考文献:

1.王磊.《化学I》.山东科学技术出版社，2004年8月第一版

2.广东省教育厅教研室.《学科教学指导》.广东教育出版社，2004年7月第一版

3.钟启泉.《现代课程论（新版）》.上海教育出版社，2003年10月第一版

（该文获得2005年广东省中学化学优秀教学成果一等奖）