科学教育专业无机化学研究性学习的探索

2011-04-12宋娟

黑龙江生态工程职业学院学报 2011年6期

宋娟

(泰州师范高等专科学校数理信息学院，江苏泰州 225300)

国家教育部2000年1月颁布的《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》中，研究性学习作为必修课程正式被列入其中[1]。研究性学习课程的新设意味着教育应该转变为一种能够导致创新学习的交流活动，这就要求改变中小学传统的教育方式。而这一改变对中小学教师的教育教学提出了新的要求，培养一批具有研究性学习理念、掌握研究性学习教育手段的师资迫在眉睫[2]。

科学课是《基础教育课程改革纲要(试行)》中在小学阶段高年级与初中阶段增设的一门融生命科学、物理学、化学、地球科学、天文学等多学科知识于一体的广域综合课程。《国家小学科学课程标准》中则提出“小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程”，“科学学习要以探究为核心”、“科学课程应具有开放性”等基本理念与课改思路，说明科学课本身即具备了研究性学习的本质要求。科学教育专业是培养科学课程师资的新兴专业，在科教专业中用研究性学习的理念进行课程改革有着非常重要积极的现实意义。

本文以师专科学教育专业无机化学课程教学为例，探究如何在教学过程中实施研究性学习。

1 转变教学理念

研究性学习，是创设一种类似于科学研究的情景和途径，让学生通过主动发现、探索和体验，学会收集、分析和处理大量信息并从中找出自己所需，培养学生发现问题、提出问题、从而解决问题的能力。培养他们积极探索未知事物的科学态度、科学精神，进而增进他们的思考能力和创新能力。科学教育专业的学生唯有自己形成了探究的意识、养成了科学研究的习惯、掌握了研究性学习的方法，才能在走上讲台后真正发挥研究性学习师资的作用。《第三次浪潮》的作者托夫勒曾经指出，未来的文盲不再是不识字的人，而是没有学会学习的人。作为科教专业的教师必须转变教学理念，在课堂教学的改革上下功夫，让学生学会、学深、学透，主动学习并且会学习。这就要求我们切实有效地调整教学方法和手段，优化教学过程，在课堂教学中实施研究性学习；要求教师应从知识的传递者转变成学生学习的促进者、组织者和指导者，通过提出问题或提供相关材料和线索由学生自主探究，获得亲身参与科学研究的直接体验，提高发现和解决问题的能力。

2 精心设计课堂教学

2.1 精选教学内容

无机化学是研究无机物质的组成、性质、结构和反应的科学，它是化学中最古老的分支学科，也是科学教育专业的第一门化学类基础课，它既与中学化学内容相衔接，同时又为后续专业课程的学习提供必要的化学基础知识储备，对学生学习起着非常重要的承前启后作用。无机化学涉及众多化学基本原理和元素知识[3]，知识点繁多且分散，尤其是不同族元素的性质往往没有较为完整的知识体系，学生学习起来经常觉得难以掌握，找不到学习无机化学的诀窍。学完之后，仅仅是将知识点死记硬背下来，却没能很好地从无机化学课程中找到学好化学知识的方法，学习时没有积极性和创造性，教学效果很不好。无机化学的基本原理部分系统性、逻辑性强，相对中学化学，其难度跨度大，需反复理解；元素部分则内容多、反应多、现象多，需加强记忆。在课堂教学时，需针对这两大部分的内容特点，精心选择合适的知识点，以研究性学习的教学方式来培养学生学习的能力，让学生尽快适应无机化学的学习，为大学入门打好基础。这样的知识点应是学生可以通过亲自体验或者实验掌握的知识点，让学生能够结合现有的知识和能力，在老师的指导下自行探究出结论。例如在学习影响化学反应速率的因素时，实验课本上有验证性的实验。可以采用先实验后理论学习的方式，让学生们通过实验得到数据，然后引导学生由数据得出结论。

2.2 创设问题情境

研究性学习的教学过程可以设计成一种问题的发现——探究——结论的循环过程。教师首先根据教学目标和学生实际情况把学习内容转化为可探究的课题,首先给学生呈现一个有困惑的问题，这个问题应该是学生有所了解、具有一定知识和能力基础，学生通过探究可以解决它并形成阶段性结论的问题。后面的问题则是建立在前面问题解决的基础上, 学生通过进一步努力，继续解决形成阶段结论，如此往复循环，便可以形成一个完整体系的结论。例如在电解质溶液和离子平衡这一章的学习中，就可以采取这种问题探究的循环过程。无论是水的解离和水溶液的pH值、同离子效应、盐类的水解还是溶度积规则及其应用，均可以从学生已经掌握的化学平衡的知识出发，提出简单的化学平衡的问题，由化学平衡转向其他类型平衡。在溶度积规则及其应用这一节，学生们可由溶解和沉淀的平衡反应出发，得出溶度积规则，进而引出沉淀生成的条件。在沉淀生成条件的基础上进一步可以探讨同样的沉淀剂对不同拟沉淀离子的沉淀作用，最终得出分步沉淀的条件而解决混合离子的分离问题。整个解决问题的过程是将实际问题、化学平衡原理、化学实验现象、科学探究相结合的过程，是从现有经验实际问题出发，进行知识和能力的整合、发展的过程。它能充分调动学生的兴趣，引发学生积极思考，独立地解决问题，从而发展学生的思维能力和创造能力。随着对这些问题的解决，学生的科学研究能力得到提高，科学思维能力得到发展，同时他们获得的知识也就成为一种开放式的，具有良好结构体系的知识，使得学生能更好地接受新知识，形成新技能。

2.3 优选教学模式

科学研究的教学模式种类很多，在问题情境中，可以采用以下几种：实验探究、社会调查、讨论交流等。

无机化学是以实验为基础的学科，很多原理和元素化合物性质都可以通过实验探究来得出结论。学生通过有目的、有计划、有步骤地做化学实验，根据实验所得现象和实验数据，分析、归纳和总结实验的结果，藉此掌握教学大纲所规定的内容。实验探究可以是对物质性质的描述、判断和解释，性质规律的探究，实验方案的研究，实验装置的设计和改进原理的探究，实验影响因素的认识，等等。实验研究过程中，由学生查阅资料、设计方案，在保证安全的前提下让学生按自己的方案进行，并对实验的成败进行分析与总结。这样既可以调动学生的学习兴趣，培养他们的主动参与和创新意识，提高动手能力，培养严谨的科学态度和科学方法，同时还可以让学生在探究活动中经受实验失败的磨练达到锻炼心智的效果，较大限度地发挥研究性学习的作用。

化学是一门与生活密切相关的学科，生活中的化学问题来源于衣、食、住、行等，涵盖了生活中的方方面面，与化学相关的社会问题也是层出不穷。无机化学就有了非常好的众多调查课题的来源。教学中可以关注人类的日常生活以及环境、能源、资源等众多方面，如营养物质的作用，食品添加剂的研究与调查，日用品的化学原理，常用餐具洗涤剂的调查与研究，人体健康与化学物质的关系，人体微量元素的检测，塑料袋的性质及其使用情况，水的净化方法研究等。还有家庭居室污染的现状调查及其防治，废电池的回收情况调查，生活垃圾分类情况调查等等。这种教学模式打破了传统的以传授知识为目的的教学模式, 代之以在教师指导下,从社会生活中选择和确定研究课题,主动地去获取知识、运用知识、解决问题的学习活动。在这一活动中, 教师根据学习的需要,与学生一起探讨要解决的问题,确定调查研究方向,然后进行社会调查,讨论筛选调查所得的资料,通过实验与研讨,最后寻找出解决问题的办法,开拓学生视野,拓宽学生的知识面。例如在学习硝酸的性质时，可以从高速公路上浓硝酸罐车爆裂的事件出发，要求学生课前对于浓硝酸罐车爆裂应该如何进行处理展开调查，并结合自己了解的关于硝酸性质的知识，写出调查报告。学生们通过搜集、整理资料，再结合一些已有的知识，能够找出科学的处理方法，同时也对硝酸的性质有了更深层次的了解。调查还可以进一步深入下去，硝酸盐应该如何保存、如果泄漏如何处理等等。

在教学过程中采用讨论交流式的教学方法，教师需要针对每个章节提供针对于教学目标的思考题，要求学生提前预习课本内容，独自查阅相关资料做好解答。课堂上分小组讨论交流，归纳小结。最后再由教师补充、归纳、总结。这样既提高了学生学习的兴趣，又激发了学生独立思考的意识。采用这个方法，能使学生积极参与到教学过程中，培养思辨、分析、合作等能力；充分了解自己的学习状况以及和其他同学的差异，在讨论交流过程中，不同思想、思维方式的碰撞既可以让学生们相互取长补短，又可以让学生们增进了解，有利于心智的成熟。

3 重视实验课教学

3.1 精选实验课内容

无机化学实验内容大致可以分为两大类：一是验证性实验，二是综合性实验。对于不同的理论课教学内容和目标，应合理筛选，巧妙设计，实施研究性学习。验证性实验部分主要涉及基本实验操作和基本化学原理的验证等项目，目的是培养学生的基本技能和掌握实验室操作规则。这部分内容可以进行简化，将一些中学阶段已经掌握的内容适当删减，将验证基本化学原理的实验修改成研究性的实验，由实验得出的信息来找规律，得出原理结论。例如电离平衡和沉淀反应、氧化还原反应、卤素的性质、过氧化氢和硫的化合物的性质、氮磷的性质，等等，都可以通过学生的实验来自己总结得出。

综合性实验一般都包含多个简单实验，有些是基本操作，有些是涉及化学原理的复杂过程，应选择适合由学生自己设计，综合利用实验手段和方法的内容。很多在生产生活中有应用的内容非常适合来做综合性实验的课题，如气体密度法测定CO2的相对分子质量、海带中碘的提取、海盐中氯化钠的提纯、离子交换法制备纯水、蔬果中维生素C含量的测定、从废定影液中回收银等，另外还有混合阴离子的鉴定、混合阳离子的分离与鉴定实验，学生可以通过查找资料，分析比较，设计出可行的实验方案。

3.2 强化实验课的研究性学习

化学实验过程本身就是一个创造性的探究过程。在实验过程中学生们需要根据研究对象和研究目的，创造性地运用科学知识和实验手段，有计划地实施探究性实践过程。在无机化学实验教学中，积极探索和开发化学实验在研究性学习中的功能，充分利用化学实验进行研究性学习，让学生掌握科学的学习方法，形成终身学习的意识和能力，为以后的工作和学习打下坚实的基础。在实验课的教学中要注意保持实验的探究特点，不要让实验仅仅成为学生验证结论的手段。教师必须在实验课前进行充分准备，将可能涉及的知识点、基本技能、实验方法充分考虑，而不是简单按照教材规定实验步骤，让学生按部就班来完成。除了完成实验课必须的对学生基本技能的训练工作之外，培养学生在实验中自主探究则是形成良好的探究习惯、培养科学态度的关键。