李佳颖

(昌吉学院化学与应用化学系 新疆 昌吉 831100)

新课程理念下化学教学中学生科学探究精神的培养

李佳颖

(昌吉学院化学与应用化学系 新疆 昌吉 831100)

新课程改革倡导探究式学习和自主学习方式,教学从以教师为中心、教材为中心转变到以学生发展为中心上来,从而实现以培养学生的科学素养为宗旨来组织课堂教学。本文从创新思维、教学理念和教学方法与科学探究精神培养的关系、科学探究精神的具体实施出发,就中学化学教学中如何培养学生科学探究精神进行了探讨。

科学素养;科学探究;自主学习;创新精神;发散性思维

1 前言

“以学生为本”是新课程理念的基本内容,如何培养学生的科学探究精神是新课程实施的一个热点。自主探究学习是一种让学生主动参与学习的学习方式。在新课程实施过程中,学生自主探究学习能力的形成依赖于教师有意识地进行探究式教学,探究式教学是在中学化学教学中培养学生科学探究精神的重要途径。化学学科的特点是开展化学实验的探究,让学生模拟科学家去探索问题,学习科学研究的方法,养成良好的思维品质,培养学生的观察、思维、操作、想象能力,让学生积极主动去获取知识,激发兴趣,增强学生的洞察能力,发现并解决新问题,从而实现培养学生的科学探究精神。

2 中学化学课堂教学与科学探究

2.1 创新思维是培养学生科学探究精神的出发点

化学新课程理念的重要组成部分是在化学课堂教学中培养学生的创新思维,而创新思维可以激发学生的好奇心和创新欲,扩展学生的思维视角,提高学生的想象能力。创新思维是培养中学生科学探究精神的起点,是中学生未来从事科学探究和取得探究成果的关键。人类历史上的一切新事物、新产品,都是从思维的创新开始的。中学阶段是学生创新思维品质形成的关键阶段,而课堂是培养学生创新思维的主阵地[1]。新课程实施以来,在化学课堂教学中培养中学生创新思维的实践,可以增加学生对科学探究的兴趣,从而培养科学探究精神。哈佛第 26任校长NeilL·Rudenstine曾说过:“如果没有好奇心和纯粹的求知欲为动力,就不可能产生那些对人类和社会具有巨大价值的发明创造。”可见创新思维是培养学生科学探究精神的出发点。

2.2 更新中学化学课堂教育理念,培养学生的科学探究精神

培养学生的科学探究精神,教师的教育理念是关键。科学的学习方法是学生科学探究精神发展的助推器。如果我们仍然在课堂教学中重灌输、轻启发,重同一、轻多元,重教法、轻学法,学生的科学探究精神是很难得到发展的。疑问是探究的起点,是探究发展的动力,是通往发现和创造的入口。世界上许多发明创造源于疑问,疑问是开启科学探究之门的钥匙[2]。教师在化学课堂教学中要改变注重自己提问忽视学生提问的传统课堂教学习惯,树立新的课堂教学理念,促使学生敢于提问,善于提问[3];要精心创设情景,通过实验、挂图、直观教具、多媒体展示、语言描述等将学生引导到化学趣味的海洋,使学生产生强烈的问题意识,形成探究的心理状态,激发学生深入思考化学问题的欲望和兴趣,驱使他们克服思维惰性,在教师的引领下运用化学知识去解决问题。例如,高中教材中的过氧化氢分解实验可以进行改进: (1)在装有 10毫升 10%的过氧化氢溶液的试管口,用带火星的木条来检验,木条不复燃。(2)向上述试管加入少量二氧化锰后,用带火星的木条来检验,木条复燃。教师引导学生扩展思维视角,探究木条复燃的原因。为了探究并改进这个实验,可以采用三组实验方案进行大胆探究:第一组方案采取增大过氧化氢溶液浓度的方法,用 10%的过氧化氢溶液加热,结果一段时间后,用带火星的木条检验,木条复燃;第二组方案在 5%的过氧化氢溶液中加入 2滴新制氢氧化钠溶液,加热一段时间后,用带火星木条检验,木条复燃;第三组方案对实验装置上进行了改进,效果很好。在实验探究的基础上,还可以引导学生做进一步的研究:(1)由第一组同学的实验可得出:影响过氧化氢分解产生氧气的量的多少及分解快慢的因素有哪些?(2)由第二组同学的实验可分析得出氢氧化钠所起的作用可能是什么?(3)第三组同学的实验验证了实验前同学们猜想的正确性,其中,浓硫酸的作用是什么?经过这样尝试,学生既丰富了自己的实验知识又提高了实验技能,还扩展学生的思维视角,让学生体会科学探究的过程和方法,培养学生的科学探究精神。

2.3 尊重学生,呵护学生思维的独创性,引导学生树立科学探究意识

平等开放、鼓励个性、尊重学生是发展学生科学探究精神的必要前提。在这样的课堂教学中,学生才能展开联想,畅所欲言,思维的独创性和求异性才会得到发展,才有可能树立科学探究意识,从而进行科学探究活动。过分注重教师的权威只能埋没个性,扼杀学生的探究精神。教师在教学中要尽量避免一言堂,大力推行启发式、讨论式和分层次教学,使学生主动参与,加强教与学的双向交流。教师对学生各种答案中的合理成分要充分给予肯定,尤其是那些有自己独到见解、新颖的答案,即使学生的回答是错误的、荒谬的,也想方设法从其他方面给予肯定和赞扬,以鼓励学生发表不同的看法,大胆阐述自己的观点,培养科学探究精神。例如氧气性质的学习,教师可以让学生分组实验探究,探究木炭、蜡烛能否与氧气发生化学反应。通过教师的启发和指导,学生可能会有如下问题:木炭、蜡烛能否与氧气发生化学反应;木炭、蜡烛在氧气瓶中的燃烧情况如何;蜡烛在氧气中的燃烧实验如何进行;木炭、蜡烛的燃烧产物如何证明;集气瓶是否需要干燥等问题。通过学生的独立思维及小组合作实验活动,促进学生仔细考察真实现象,通过实验探究大家共同提出的问题并得出结论。这样最终在教学中,培养学生探究创新意识、探究创新精神,培养学生的应用能力、创新能力,引导学生树立科学探究意识。

3 中学化学教学中培养学生科学探究精神的具体实施

3.1 更新教学理念、教学方法、学习方法

传统的化学教学,注重化学学科的系统性,偏重学生知识的掌握,在知识和能力两者之中,牺牲了学生学习的主体性。而以培养学生的科学探究精神为主要目的的课堂教学本着从学生发展的需要出发,发挥化学学科自身的优势,将科学探究作为突破口,激发学生的主动性和创新意识,促进学生积极主动的学习,使获得化学知识和技能的过程也成为理解化学、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[4]。比如《金属与水反应》可以采用以问题解决为驱动,以实验探究为核心的探究式学习的教学模式。首先创设问题情境“滴水生火”引起学生好奇、惊疑,激发学生的内在动力,然后是实验探究,让学生在丰富的实验现象中寻找问题的答案。以问题“钠与水反应的产物是什么”为驱动促使学生初步体会预测对设计实验方案的重要性和必要性,让学生在研究“钠和水反应”过程中建立研究物质性质的程序。通过讨论钠与水反应的实质,预测铁与水能反应,这与学生的生活经验相矛盾,形成认知冲突。通过铁片到还原铁粉,从还原铁粉与冷水、热水、水蒸气的系列反应探究,让学生探究铁与水反应条件及产物与钠和水的不同,为进一步探究金属与水反应的基本规律打下基础。通过这样的教学过程,学生懂得并掌握了科学研究的过程和一般方法,从而在化学学习活动中培养了学生科学探究精神。

3.2 巧妙设计探究实验,运用探究式教学,培养学生的科学素养

作为学习方式的科学探究活动和过程称为探究性学习,符合学生进行探究性学习所需要的基本特征和要素,并对学生进行探究性学习具有明显的支持和促进作用的教学活动和过程称为探究式教学。所以,探究式教学是在中学化学教学中培养学生科学探究精神的重要途径[5]。

化学是一门以实验为基础的学科,实验的教学和学生实验能力的培养是化学教学中的重要组成部分。新课程在原有教材实验的基础上,增设了较多探究实验课题,旨在培养学生的动手能力和科学探究精神。教师可以根据教学进度,学生情况等,对课本上的实验进行形式上的调整,把简单的演示实验改成学生实验,实施比较困难的学生实验改成演示实验。根据实验内容和学生的特点,可以巧妙的设计一些微型实验、对比实验,增强教学效果。如“钠与盐酸的反应”可以安排在点滴板上完成演示实验;“钠与水反应产物的验证”则安排在针筒中进行实验;“氧化铝两性氧化物的探究实验”,通过三组实验进行对比:(1)没打磨的铝片放在水中;(2)没打磨的铝片放在氢氧化钠溶液中;(3)打磨过的铝片放在氢氧化钠溶液中。学生通过观察能否产生气泡以及产生气泡的快慢可以很快得出氧化铝不溶于水而能溶于强碱;“氢氧化铝的两性探究”实验中,授课教师提供氯化铝溶液、氢氧化钠溶液、盐酸、氨水四种溶液,将学生分成两组,看哪组同学制得的氢氧化铝更多。

第一组:要求学生用氯化铝溶液和氨水来制取氢氧化铝;

第二组:要求学生用氯化铝溶液和氢氧化钠溶液来制取氢氧化铝;

实验的结果可想而知,第一组的同学都制得了氢氧化铝,而第二组同学可能有两种情况,第一种情况多滴加了一些氢氧化钠溶液,反而没能制得更多的氢氧化铝;第二种情况滴加的氢氧化钠溶液适量,制得较多的氢氧化铝。接着,老师让第一组同学将制得的氢氧化铝分成两支试管,分别滴加盐酸和氢氧化钠溶液,沉淀都溶解了。学生通过亲自实验,在反思“错误”实验过程中,既明确了化学实验“试剂用量问题”的重要性,也掌握了氢氧化铝的制备方法和性质。

3.3 创设情景问题,激发学生科学探究意识

探究的问题和兴趣是自主探究学习的关键所在。因此在教学中,教师要引导学生关注、体验现实生活中的现象、问题,激发他们学习化学的兴趣。在教学中,培养学生科学探究意识、科学探究创新精神。自主探究学习的初期,教师要积极引导帮忙学生提出问题,逐渐转向学生主动发现和提出问题,培养学生的问题意识。自主学习是科学探究的重要特征,学生主动发现和提出问题,并通过积极的探究,解决问题,探究的积极性才能被调动起来,探究兴趣才会逐步提高,主体意识才能充分发挥,才能有真正的探究性学习。问题是自主探究的出发点,也是开启任何一门科学的钥匙,没有问题就不会有解释问题的思想、方法和知识,所以问题是生长新思想、新方法、新知识的种子。

教师要善于抓住课堂中的意外,因势利导,恰当组织自主探究性的教学活动。在自主探究学习中,学生可以根据自己的能力,从学习过程、材料、网络或其他途径发现新问题,然后进行更开放、更自由的探究。例如在溶解度内容教学中,可以利用拟人化的手法设置问题探究情景,在概括事实的基础上,采用生动的表达方式来增强学生的学习兴趣,便于学生展开讨论、探究、理解以及问题解决:食盐和硝酸钠比谁的溶解能力强,食盐说“我的溶解能力大,20℃时,在 50克水中可以溶解18克。”硝酸钠说“我也能溶解在水中,10℃时,我在 100克水中最多可以溶解 20克”。通过不同温度二者溶解度不同,引导学生就此展开探究。让学生充分讨论,归纳总结出相应知识。根据学生思维能力的强弱而开展不同的自主探究,有利于学生科学探究精神的培养。

3.4 通过直观实验教学,引导学生观察思考,培养学生的洞察力

洞察力是学生进行科学探究活动的前提和基础。中学化学教学中安排了一定数量的演示实验、学生实验,同时还有相当数量的实物、模型、图片、以及影音视制品,我们如何充分利用,让学生进行观察,这是培养学生洞察能力的主要渠道;同时,我们还应当教给学生正确的观察方法,掌握观察的程序,以提高洞察力。例如:氨气的喷泉实验:氨气喷泉实验现象具有很高的直观性。教师应当帮助学生发掘隐蔽在实验现象后的重要知识,可以引导学生在小组实验过程中对比思考,在直观的实验中发现问题:(1)如整套装置的气密性如何?(2)装气体的圆底烧瓶内壁原来是否干燥?(3)胶头滴管挤水进烧瓶时操作的快慢和挤进去的水量多少对实验有没有影响?(4)原烧瓶中气体多少 (集满或未集满气体)是否产生不同效果?(5)实验后所形成溶液的浓度与哪些因素有关?通过实验时教师的引导,这些问题学生都可以直接观察到。在直观的实验中,学生带着问题进行观察,师生共同配合解决问题,可以极大提高洞察力。

3.5 设计改进实验,培养学生思维的发散性

美国心理学家吉尔福德通过因素分析发现了发散思维和集中思维两种思维类型,并认为发散性思维能代表人的创造力。教师通过指导学生设计改进实验,不仅能激发学生的学习兴趣,而且培养了学生的发散思维、实事求是的科学态度和敢于创新的科学探究精神[6]。例如:原电池实验设计:必修②在原电池教学中,有老师要求学生设计出比较活泼的金属作正极、不活泼的金属作负极的原电池?原电池中活泼金属作负极、较不活泼金属作正极,这是学生熟知的。所以问题一提出,马上有学生认为不可能设计出这样的原电池。但也有学生联系教材中的实验展开了创造,提出了以下设计方案:(1)镁、铝作电极,浸入氢氧化钠溶液中,镁的金属活泼性虽比铝强,但镁不跟氢氧化钠溶液反应,所以铝作负极、镁作正极。(2)铝、铜作电极,浸入浓硝酸溶液中,铝的金属活泼性虽比铜强,但铝被浓硝酸钝化作正极,铜作负极。用电流计验证,果然符合。然后教师学生共同思考进一步理解金属活泼性的深层含义是金属得失电子的难易。

化学实验设计和改造要诱发学生突破常规,跳出原有知识的框框,使学生的思维激活到最佳状态,学生的发散思维才能得到培养和锻炼。

4 结语

在新课程的背景下,我们要对化学教学重新认识,我们所追求的不仅仅是规矩和规范,更重要的是反思和创新,是人的积极性、主动性的发挥,是学生的潜能的开发和科学探究精神的培养。进行广泛的自主探究拓展,让学生学会在实践中学,在合作中学,逐步形成适合自己的有效学习策略。鼓励学生课堂内外自主探究,鼓励学生自主学习,并合作交流,有利于学生开阔视野,丰富知识,发展兴趣和爱好。在化学新课程改革的今天,只要教师选择合适的自主探究素材,创设恰当的自主探究问题,进行广泛的自主探究拓展,就能构建新的学习主体。要坚持以发展学生能力为本,激发学生科学探究的热情,让他们在科学探究的学习过程中,培养学习兴趣和良好的学习习惯,增强自信心、竞争意识、合作意识和主动意识,充分发展个性特长,提高合作能力、表达能力、思维能力、实践能力和创新能力。

[1]张大均.教育心理学[M].北京:人民教育出版社,2004:240.

[2]姜新生.创新教育与问题意识[J].内蒙古师范大学学报 (教育科学版),2008,(3):3.

[3]吴永玉.化学教学中创新教育初探[J].科学教育,2008,(1):142.

[4]江连双.初中化学与创新教育[J].时代教育,2008,(7):100.

[5]刘知新.化学教学论 (第三版)[J].北京:高等教育出版社,2004:192.

[6]张莉.也谈新课程下如何培养学生的创造性思维[J].教育教学研究,2008,(3):192.

2010-03-10

李佳颖(1970-),女,新疆石河子市人,昌吉学院化学与应用化学系,讲师,研究方向:化学教育。

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1671-6469(2010)02-0080-04

(责任编辑:代琴)