《新课程下初中化学探究性实验教学》研究报告

随着化学新课程的实施和推进，化学探究性实验教学已被师生认同，探究性实验教学已成为化学实验教学的主旋律，但是，这种教学模式在我校的教学中应用甚少，很多教师采用的还是传统的验证性实验教学模式。作为新课程提倡的探究性实验教学方法，在学生学和老师教的过程中，困惑最大。针对此现状，我校化学组成立了《初中化学探究性实验教学研究》课题组，并被列为校级课题。经过近三年的实践和研究，取得了一定的成绩。在总结研究成果的基础上，我们提出如下报告。

一、问题提出

化学是一门以实验为基础的自然学科，化学实验是帮助学生获得化学知识、掌握实验技能，激发学习兴趣、培养实验能力的一种教学手段，它在初中化学教学中始终占有十分重要的位置。新课程标准要求教育应以促进人的全面发展为宗旨，要为人的终身发展打好基础。而化学学习应努力提倡从生活走进化学，从化学走向社会；应着力培养学生的学习能力、合作意识和探索、创新精神。

从目前我校化学教学实际来看，仍然存在着片面强调知识和技能目标，忽视学生探索、创新精神培养的状况，仍有学生学习负担重、科学素养贫、学习能力差的局面，教师受传统教育观念的束缚，大多数情况下都是教师讲，学生听，学生的学习方式单一、被动，缺少自主探究、合作交流、独立获取知识的机会；教师缺少对学生学习中的情感、态度、价值观以及个体差异的关注，忽视了学生创新意识和实践能力的培养，严重阻碍了学生的自主发展。因而导致教学质量不高，同新课程目标存在较大的差距。大量研究表明，学习结果受学习方式的影响重大，现阶段学生单纯地行为参与方式并不能促进学生思维能力的较高层次的发展，只有以积极的情感体验和深层次的认知参与为核心的学习方式，才能促进学生全面素质的提高。新课改倡导的主要是科学探究，让学生从生活走进课堂，再从课堂走向社会，习得终身学习的能力，培养探索、创新精神，这也是本研究的目的所在。

我校化学学科从2007年使用新课标教材，面对新的教材和新的化学课程标准要求，原有的统一的实验教学方式、实验要求，不利于学生的个性发展，单一的实验内容又脱离社会实际，已逐渐显示出不足之处。为了增强学生学习的主动性、能动性和独立性，根据我校学生特点和学校化学实验室仪器设备条件，把新人教版教材上的50多个实验按分类可分为学生探究实验、教师演示实验、学生家庭小实验等，而其中又以学生探究实验为主（上册13个，下册11个）。学生在进行探究性实验时存在诸多的问题，如：刚开始大多学生只习惯于思考老师向他们提出的问题，而不会主动地去提出问题、发现问题或者敢于提出自己不同的见解和方案；当老师给学生设置了问题情景后，让他们能独立地设计实验去解决问题时，学生多半会到教材中找现成的实验方案，很少有学生能创造性地去设计新的实验方案。而大家知道，学生会提出问题，设计解决问题的方案恰恰是探究性实验最重要的两个环节。

随着新课程实施的不断深入以及我校实验室条件的不断改善，在汲取过去几年新课程实施中的经验和不足，我校化学组确立“初中化学探究性实验教学研究”的课题，旨在进一步以学生为主体，促进学生主体发展。同时也想为进一步提高教师的专业成长搭建一个平台。因此开展化学探究性实验的教学与研究，是化学教学走素质教育之路的有效途径。

二、理论依据

在新课标中强调“化学实验是进行科学探究的主要方式”，“教师要注意改进传统的实验教学，精心设计各种探究性实验，促使学生主动学习，逐步学会探究”。

“探究学习”是由美国科学家施瓦布提出的。他认为学生的学习的过程与科学家的研究过程在本质上是一致的。 因此，学生应像“小科学家”一样去发现问题、解决问题，并在探究的过程中获取知识、发展技能、培养能力，特别是创造能力，发展自己的个性。美国心理学家布鲁纳在教学中提倡“发现学习”（发现法），主张借助教师、教材和实验，让学生亲自去探索，主动去发现和学习，以获得人类已知的认识成果和生活经验．化学探究性实验是指在教师的引导下，学生根据化学教学的内容或日常生活、生产中遇到的问题，对自然界及研究的现象提出问题，从问题或任务出发，通过形式多样的探究实验活动，利用已知的、外加的因素去作用于研究对象，借助化学探究性实验，独自或与他人合作加以探索，来认识研究对象的未知性质、组成、变化特征，以及与其他对象或现象的联系等的一种教学方式。其教学过程中一般围绕八个要素展开，即：提出问题（或创设情境）、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流。借助该形式，引导学生主动进行实验设计、现象观察，结果分析，从中发现科学概念或原理，达到获得知识，形成概念，掌握技能，优化思维，培养情感体验，提高综合能力的目的。

三、研究目标

在化学学科教学中渗透探究性实验教学的思想方法，一方面有利于提高化学课堂教学质量，推进化学课堂教学素质化；另一方面有利于提高学生的化学成绩，培养学生探索、创新精神和实践能力，同时还可以让学生通过学习化学知识来掌握普遍的科学学习方法，促进学生综合素质的提高，有助于学生可持续学习，更能有效地培养学生科学探究能力：

1、通过本课题的研究，提炼出化学探究性实验教学实施的指导策略；

2、进一步转变教师的教育观念和教学行为；

3、通过合理运用化学探究性实验教学的指导策略，培养学生自主实验、独立思考的学习习惯。培养学生的探索精神、创新思维，勇于实践的能力。从而开发学生潜能，促进学生的主动发展。

4、通过本课题的研究，整合资源把研究过程的各种素材提炼、汇编成册以供大家今后参考。

四、研究方法

1、行动研究法。教师直接对所从事的化学实验教学进行研究，在课题实施过程中，针对学生在实验教学活动中的表现，不断的调整、修订和完善相关的实施计划、实施内容、方式和方法。探索出一般的教学模式和评价方法。适当的将其延伸到课外的研究。

2、文献研究法。主要是指利用图书、网络等工具，师生共同通过收集某些现象的发生、发展和演变的事实，加以系统客观的分析研究，从而揭示其发展规律的研究方法。

3、调查研究法。教师通过对所任教班级学生进行问卷调查及个别交流的方法进行研究。

五、研究阶段

第一阶段，宣传发动阶段  2008年9月1日----2008年10月1日

组织课题组成员学习有关新课程标准文件，组织课题组成员收集、学习与本课题有关的理论知识，了解学生实施探究性实验的基础，拟出本课题实施方案，并进行可行性论证。

组织课题组成员认真学习实施方案，了解研究的内容、意义、步骤、具体操作方法。在此基础上进一步明确课题组成员职责。

第二阶段，课题研究的实施  2008年10月2日起

课题组成员及时根据课题方案分头组织实施；以教研组为单位开展化学探究性实验教学大讨论并确定相关选题；化学教师间开展探究性实验观摩课教学。

刚接触化学的初三学生对化学仪器和实验基本操作都不了解，要让他们进行探究性实验几乎是不可能的。在教学过程中，教师先为学生设计好探究性实验报告，内容包括：发现问题—提出问题—作出假设—设计方案—进行实验—交流讨论--归纳总结—得出结论”，然后老师做演示实验。学生通过实验报告和老师的示范实验，感知实施探究性实验的一般方法。

第三阶段，课题总结，形成结题报告   2009年10月

六、教学案例

案例1：镁条的性质

提出问题：镁是一种重要的金属，它可能有什么性质？与你平时常见金属的性质有什么相同和不同之处？

作出假设（猜想）（内容教师在屏幕在显示）：

制定实验方案：

①观察镁带的外观，试试看是否容易被折弯、扭断。

②用砂纸打磨镁带，它的外观有什么变化？

③取一段打磨好的镁带，用坩埚钳夹持，用酒精灯外焰加热。当镁带开始燃烧时，移到石棉网上方，让它继续燃烧，观察燃烧的现象和燃烧后产物的状态。

④进行实验，观察现象，作好记录（内容教师在屏幕在显示）：

⑤分析、归纳、证实或否定猜想（教师在屏幕在显示） ：

⑥交流、讨论，得出结论：镁的性质—可以在空气中燃烧（内容教师在屏幕在显示）

当学生一边观察老师的演示实验，感受探究实验的同时，边观察、边思考、边体验的过程中，学生感知了化学探究性实验的神秘。学生实验后感知，原来这些知识可以通过实验自己去发现和总结，化学探究实验是这样有趣啊。

案例2：质量守恒定律的教学设计

（1）创设问题情境：取暖时所用的煤和平时蜡烛的燃烧之后质量变少：取一小断镁条在空气中点燃之后质量变大。再结合生活中的一些现象，引导学生进行猜测：你认为化学反应前后物质质量总和与反应后生成的各物质的质量总和是什么关系？

（2）学生提出猜想。

生A：我觉得反应之后质量应该变大，根据前面学过的Mg+O₂→MgO 、 P+ O₂→P₂O₅这两个反应就可算出是变大。

生B：我认为变小，煤和蜡烛的燃烧之后生成炉渣和灰烬或气体要比燃烧前煤和蜡烛的质量要小。

生C：我觉得不会改变。从表面上看煤燃烧后质量确实减少了，而我通过它燃烧的化学反应C+O₂→CO₂中却算出没变。蜡烛燃烧后质量确实减少了，情况与上述分析相似。因此我猜想化学反应前后物质质量总和与反应后生成的各物质的质量总和是不变的。

（3）启发引导学生：

大家通过刚才的讨论和交流，同学们产生了三种不同的猜想，那么究竟哪一个是正确的呢？它又隐含着怎样的道理呢？现各小组可根据你们自己的猜想来设计实验方案或参考书上的实验方案。在探究过程中若有不能解决的问题，可求助其他组的同学，也可问老师。

（4）学生设计实验方案。（教师此时巡视辅导帮助他们分析可能出现的一些新问题）

学生设计的方案有很多，教师选出有代表性的有以下几种。

学生方案①：取一小段蜡烛在一小块木板上，把它们一起放在托盘天平上，调节托盘天平达到平衡。在托盘天平上点燃蜡烛，观察托盘天平的平衡情况。

学生方案②：取一段镁带，在托盘天平上称的质量m1。用坩埚钳夹持，在酒精灯上点燃，把燃烧后的白色粉末收集起来并在托盘天平上称的质量m2，比较反应前后质量的变化。

学生方案③：在小烧杯中加入20mL稀硫酸铜溶液，取一根砂去铁锈的铁钉，将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量m1。将铁钉浸到硫酸铜溶液中，观察现象，将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量m2，比较反应前后质量的变化。

说明：其中方案①和方案②，学生从老师提出的问题情境中受到启发。方案③同学们参考了教材上的实验方案。由此可见，学生自主设计实验方案的灵活性和创新性有待于提高。此时教师的引导和指导是很重要的。

（5）师生共同评价。

学生对以上实验，产生了如下想法：

①“蜡烛燃烧后质量减少，是由于生成的气体没有被称量所造成的” ；

②“镁带燃烧后质量变大，是由于参加反应的氧气没有被称量所造成 的”

③“铁与硫酸铜的反应质量不变，因为反应中既没有气体参加反应，又没有气体生成” ；

④“研究蜡烛燃烧反应的质量变化，应将参加反应的氧气和生成的二氧化碳、水一起称量”；

⑤“在密闭容器中进行实验，反应前后物质质量肯定不会发生变化” ；

（6）进行实验再探究。

同学们在采纳大家意见的基础上重新修改实验方案后，再实验就看到了反应前后天平是平衡的。

（7）师生得出结论。

通过化学实验探究大家达成共识，最后总结得出：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。我们把这一规律称为质量守恒定律。

说明：这样的课非常地费时间，往往一课时的教学内容，两课时也完成不了。所以在平时的教学中，教师只能精选有代表性的实验来尝试教学。

七、主要成果

（一）、学生的学习方式发生了根本改变

在传统的化学实验教学中，学生一般只习惯于完成实验册上的现成实验,按部就班,而不会去思考这些实验是不是合理?是不是最佳?有没有更好的方案?学生在完成实验后，对实验现象、实验结果分析的意识很薄弱。

通过学生在有限的时段（初三还不到一年）的化学探究性实验的课堂教学，学生在学习主体发展上得到了一定的提高。当然课前老师对收集学生的方案进行批阅是一定要的，所以课前老师的功夫要下的足。由于学生学习方式也得到了一定的转变，同时也促进了学生的主体发展，教师在辅导学生们参加的各类比赛均取得可喜成绩。近三年市中考和学科竞赛中均有学生获得可喜的成绩。这些成绩的取得，发生在学生们身上的悄然改变，让我们相信，我们的课题研究取得了一定的成效。当然这也离不开其他科任老师和班主任等各方面的支持和帮助。

（二）、学生学习化学的兴趣得到了很大的提高

经过两年的探究性实验教学的研究，学生从开始的对化学的不感兴趣甚至害怕演变为对化学的极大期盼,每到化学课,特别是实验课,学生的快乐之情溢于言表。兴趣是最好的老师。通过两年的实验,学生的化学成绩取得了很大的进步,在近几年的初中化学实验操作考核中，我校学生在操作过程中表现的非常优秀，操作规范且有些学生还很有创意。这些成绩的获得，学生们身上的改变，让我们坚信，我们的课题研究取得的成效是显著的。

（三）、教师的教学行为发生了根本改变

经过一年的研究，教师的教学行为发生了根本的转变：从教师的提问到学生的发现；从传统的教师教（教知识、教方法）到学生学（学方法、学知识、学合作）；从教师的演示实验到学生的主动探究性实验；从教师的总结到学生的交流与讨论；从教师的主导转化为学生的主体。……师生双方相互交流、相互沟通、相互启发，分享彼此的思考、交流彼此的情感体验，从而达到教学相长和共同发展。

（四）、促进了教师的成长

进行了探究性实验教学以后,学生从各种渠道中获得的知识越来越多,对老师的要求也就有了很大的提高,教师就必须不断的充电,特别是在课题研究的过程中，我们通过一节节的课题研究课，总结出了一些有效的实验探究指导策略。在研究课和评优课活动中，我组老师也是硕果累累。

八、思考和建议

通过两年的研究，探索，我们的体会主要有以下几点：

（一）、并不是所有化学实验内容都要用探究性学习方式。探究性学习在积累直接经验、培养创新精神和实践能力方面有其独到之处，而接受性学习在积累间接经验、传承系统的学科知识方面，其效率之高是其他方法无法比拟的。因此这两种学习方式在学科教学中都是必要的，且相辅相成的，应根据内容进行不同程度的整合。

由于初中化学学习只有初三一年的时间，并要面临中考，学生时间紧，任务多。而探究性实验由于其开放性、灵活性的特点，开展时花费的时间多。虽然考虑了适当增加家庭小实验等课外探究实验，但学生们还是感觉到想做探究却苦于时间紧的无奈。

（二）、学生探究性实验学习需重视创新精神。探究性实验学习的第一要义是培养学生的创新精神，而创新精神是与批判性思维、发散性思维、辨证思维紧密联系在一起的，是与自主选择、独立思考、善于提问、大胆想象紧密联系在一起的。简言之，创新精神是与“梦”联在一起的，探究性实验学习就是要激发学生的化学“梦”。否则，就有“穿新鞋、走老路”之嫌，结果是增加了学生不必要的负担。

九、结束语

虽然在教学设计上尽可能考虑到为不同层次的学生创设探究学习的空间。但从课堂反馈来看，能力强的学生发展得更好，而一部分学习基础差、参与意识弱的学生发展得不太理想。如何设计不同的探究问题、运用不同的指导策略，以最大限度地满足不同层次学生探究性实验学习的需求，但同时又能避免课时的限制。对于我们来说是困惑，又是在下一阶段研究中努力要去思考和解决的问题。当然，由于中考改革等相关措施的滞后，探究性学习与接受性学习的整合、素质教育与应试教育的融合问题还将持续一段较长的时间，这也是目前很值得研究的课题。随着新课改的不断深入、教育信息化的推进、教育投入的追加和人们观念的现代化，探究性学习中的科学探究思想方法必将真正融入学科教学，实现真正意义上的素质教育。