中学化学研究性学习实施的思考_探究性学习论文

中学化学研究性学习实施的思考_探究性学习论文

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1 探究性学习是一种有效的学习策略

探究性学习作为一种学习策略,在过去的教材和教学中都可以找到应用的实例,例如几种溶液的pH的对比、和酸发生置换反应时金属活性的对比、物质在水(或其他溶剂)中溶解度的比较和温度的影响等等。即使是受到严厉批判的题海战术,在熟悉题型和解题思路的训练中,也可以找到探究性策略的痕迹。所以,在大力提倡探究性学习的今天,应当认真地总结过去那些行之有效的,哪怕是极其局限的经验,而不是否定一切。我们想只有这样,教学改革才能够积极而稳妥地开展下去,才能真正获得广大师生的支持和拥护。

另一方面,也不能因为过去在教材和教学中有过实践探究性学习的事例,就忽视教学改革的迫切性和必要性。我们必须承认的是,在过去的教学和教材中,探究性策略的应用不仅没有成为教学中的主流,有时甚至不是很自觉的,因而大部分学生并没有受到应有的训练,更不能要求成为他们可持续发展的重要基础之一。学生的自学能力和创新意识的欠缺,应当认为与此有关。

2 探究性学习不等同于科学研究

现在有一种倾向,把探究性学习等同于科学研究,或者把提倡探究性学习等同于要求学生都成为科学家,而忽视了二者之间的不同。由此产生的巨大压力,不仅不能有效地提高教学质量,而且会因思想混乱造成教学秩序的无序化,使得教学改革的进程不能顺利地进行下去。因此,根据中小学生的认知能力和知识基础,认真研究如何编写推行以探究性学习为主要策略的教材和相应的教学改革,是一项必不可少的工作。

探究性学习作为一种学习策略,虽然同样适用于科学研究工作,但是不同的学段、不同的预期目标,探究性学习策略的内容和实施水平应当是不同的。中小学生学习时所实行的探究性学习策略,更多地是为了通过主动地观察和比较、思考和总结,更好地学习前人的经验,并且逐步地有效地转化成为自己的经验。简单地说,其主要目的虽然仍然是认识世界,但是实行探究性学习策略会使这个过程变得更加有效,而且学习过程会充满着快乐。在这个阶段,过高地要求学生,从而提出一些类似于大学生课程专题甚至毕业论文水平的课题作为学习要求,应当认为是不恰当的。这样的要求对于大多数学生来说,无异于揠苗助长,在过高的要求下,他们的兴趣和信心都将受到损害。所以,循序渐进和因材施教的原则仍然应当成为教学改革中的指导思想。和中小学生探究性学习不同的是,通常所说的科学研究,其目标更加侧重于改造世界,因而它对于研究者的知识积累和经验有着较高的要求。所以尽管在二者间存在着同一性,但是不能因此把二者等同起来。

3 中小学学段的探究性学习要有一个启蒙阶段

探究性学习策略对于中小学学段来说,首先应当有一个启蒙阶段。固然好奇和频繁地提出这样那样的问题是所有儿童所共有的天性,但是它仅仅是一种探究意识的萌动,不能自发地成为一种有效的学习策略。而有效的学习策略的形成,不仅有着因人而异的特点,还必须有一个较长时期的、不断反复和不断优化的过程。如果在中小学教育中有意识有计划地加以引导和培育,这个过程便有可能缩短,将表现为学生的学习能力和学习兴趣的持续增长。和当前在应试教育和题海战术策略下的知识不牢固、以及相当普遍的厌学情绪,将成为明显的对比。对此,不少有关国内外教育的研究或考察报告或报道中已经提供了大量的实例,社会上也早已形成共识,不必赘述。所以学习策略的改变与从应试教育转变为素质教育的要求是一致的,应当引起我们的注意。

4 中学化学中探究性学习内容的分类

在中学化学中,可以适用探究性学习策略的内容很多,大致可以分为2 类:一类属于通过对化学物质或化学体系性质的观察比较或综合来进行学习的内容;另一类则和体系的某些性质(包括变化)与反应条件间的定量或半定量的关系相关(上面曾经提到过的几个例子可以分属于以上2类)。对前一类内容施行探究性策略时, 应当注意到比较时要有因素相关的参比系(可以是学生已有的体验或经验),如果仅仅提供一定的物质条件,不具备作为比较之用的现象或因素,或者不允许学生延伸所探究的内容,就不可能真正调动学生探究的积极性和主动性。而对后一类内容施行探究性策略时,应当事先设定或选定测量时的基准(含量已知的基准物、t=o、吸光度=0等等)。没有比较或没有共同的基准,就谈不上差异,也不利于形成概念或留下深刻的印象。过去的教材和教学中虽然也有可实行探究性学习的内容,但是却未能激励起学生探究的兴趣和积极性,大都与此有关。上面所说的有关前提,实际上也就是在科学工作中进行定性和定量研究时的前提。所以,探究虽然不等于科学研究,可是在方法论方面却是一致的。

5 分学段施行探究性学习策略的考虑

在施行探究性学习策略时,还应当根据学生的学段和心理特征,在内容和要求上加以考虑和引导。因为学生的智力和个人经验的不同,在按学段进行设计时,还必须在照顾到大多数学生的同时,为少数高于或低于平均水平的学生留有适当的余地。在本文中,我们将主要考虑适合于大多数学生的探究性学习策略的设计原则。

对于初中学生,特别是初学化学的学生来说,施行探究性学习策略时,应当有一个相应的启蒙阶段。这个学段的学生在观察客观事物时,其好奇心往往局限于事物的表象,例如大小、形状、颜色、气味的差异,一般不会深究产生差异的内在原因。这是因为在他的经验里缺少可用做参比的“理论”体系。所以在教材和教学中设计探究性内容时,应当尽可能地以提供新鲜经验为主,探究对象组必须有同一的可供比较的特性或因素,但是不要因此对学生在进行探究时的观测空间和思维空间加以限制(由此可以更好地体现出学生间的个性或差异性)。过去在演示镁条在空气中燃烧的实验时,由于学生缺乏类似的经验,又没有提供相应的参比系,明亮而耀眼的白光虽然会使学生产生新奇的感觉,却不能成为学生探究的动力,也不能起到启蒙的作用。在后来的学习中,又很少再见到类似的发光发热现象(铁丝在纯氧中的燃烧是另一个例子,但是集气瓶和纯氧的应用,有可能淡化了其间的可比性),以至于在讲到化学反应的热效应时,它已经被淡忘了。又如,在比较金属的化学活性时,虽然在实验中有意识地选用了几种活性不同的金属,而且所用酸的浓度相同,但是往往过早地要求理性的解释,没有强化对反应现象的观察和对比,甚至把反应的快慢(反应速率)也归因于金属的活性,不但没有达到探究性学习的目的,而且诱导出许多似是而非的经验,这些欠缺和超越应有的启蒙阶段不无关系。金属能否和非氧化性酸中的氢发生置换反应,以及能够发生置换反应的金属在反应时的速度差别,所依据的化学原理是截然不同的,不可任意加以关联。如果能够允许学生按照认知的水平和反应时的表观现象进行探究,反而会有利于学生建立起正确的概念。

启蒙阶段施行探究性学习时,往往得到的不是或不仅仅是我们事先设定的某个知识点或结论,而是弥散于这个预期目标之外的许许多多饶有兴趣的鲜活的经验。只有这样,才能激励起学生的探究热情、诱发成就感,科学的有趣和强大的吸引力才能够真正体现出来。通过成功的探究性学习或活动,大多数学生会感到,大自然虽然很神秘,但是因为是可以认识的,所以又是如此的亲切而有趣。

在中学化学教学的过程中,随着学生经验的逐渐积累,和其中部分经验的总结和综合,逐步形成了对有关化学现象的理性认识之后,在探究性学习时,就有可能在某个方面超越对表观现象的观察和比较。通过和已知理论的对比和相关联,探究的深度可以逐步提高,表现为对反应体系进行综合考虑时,所概括的因素较多一些。即使如此,也不应当过分侧重于后者,因而忽视在探究时仍然包含着继续获得新的经验的任务,只有这样,探究性学习才能够充分体现出所固有的可持续发展动力的本质。例如,铁钉在不同条件下的腐蚀实验中,如果只重视酸的浓度、空气是否存在和电解质的影响,而不注意观察腐蚀产物的形态、腐蚀部位的差别,或者不给学生以探究更多因素(如电解质的种类、温度、湿度等)的条件和必要的引导,对于腐蚀这样一种极其普遍的现象的认识就会失去新鲜感,何况金属腐蚀不仅具有固液气三相同时参与反应的特点,其中的电化学机制本身也是十分复杂的。认真的探究,会给学生留下深刻的印象,也会产生许多有趣的悬念,将会使学生对科学技术的认识更为全面,并成为今后学习或从事相关工作时继续学习的起点和持久的推动力。

6 中学化学的探究性学习内容不局限于化学实验

尽管化学是一门实验性科学,探究性学习的策略和内容并不仅仅限于化学实验。凡是和学生原有的经验相近、相关或存在内在联系但表现不同的内容,都可以应用探究性学习策略。但是在教材和教学中,应当有所选择。适用性较广、或有利于举一反三的内容应当成为首先,也可以选择具有地方特色或影响较大的事件作为探究的内容。此外,教师在探究性学习内容的选择上,应当享有充分的自由,不必拘泥于教材所提供的素材或案例。对于学有余力的学生,在内容的选择上应当更为自由,而且应该给以必要的指导和支持、包括提供信息或信息资源,以及适时的交流与讨论。

例如初中化学中关于酸碱盐化学式的探究、烷烃的分子相对质量和物理性质的关联、元素的分类和在周期系中的分区现象等。高中化学中可以作为探究性学习的内容就更多了,由于学生可以借助于互联网收集有关的信息,视野可以远远超出教材或一般的参考书,其探究的内容也可以不限于化学学科,许多与化学相关的技术问题或社会现象,也都可以成为探究的内容。只有这样,才能真正体现出探究性学习在素质教育中的重要作用。

7 教师在探究性学习或活动中的地位和作用

在探究性学习或活动中,教师不仅应当起到组织者和指导者的作用,而且应当以师生完全平等的心态积极地参与。在科学面前和对某些问题的探究中,师生面对的是同一的未知的真理,虽然教师有着丰富的知识和经验,但是对于未知的事物或现象而言,和学生的地位并没有根本的差别。只有教师在探究性活动中能够把握住这种心态,才具备激发学生勇于提出各式各样问题和看法的条件,从而有效地培育学生的创新精神。

此外,在探究性学习和活动中,教师应当努力去发现学生的特长、特点和兴趣取向,并依此施行因材施教,而且应当做到以鼓励和表扬为主,重视培育每位学生的自信心。在此基础上组织起来的“团队”,才能够成为朝气蓬勃、具有合作精神的“团队”。

就中学化学而言,在许多探究性活动中,学生将有可能接触到有害于健康的化学物质,所以全面地有针对性地培育学生的安全意识,将成为新世纪教育改革中一个极其重要的新课题。值得提醒的是,过去的中学化学教材和实验,在这方面有着较严重的欠缺。只是由于过去的化学实验或某些课外活动一般都是在教师的指导下进行的,这个问题不很突出而已。如果我们想到并承认,这种“安全”的教学活动环境通常是以压缩学生的自由思考和实验的空间来换取的,那么着力并有计划地培育牢固而全面的安全意识,才应当是解决这个问题的最佳方案,何况安全意识也是现代公民基本素质的内涵之一哩!

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