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問題·猜想·實(shí)驗(yàn)——引導(dǎo)探究的教學(xué)嘗試
摘要：引導(dǎo)探究是化學(xué)課堂教學(xué)中開展探究的主要方式，以科學(xué)探究中的基本環(huán)節(jié)——提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等引導(dǎo)學(xué)生開展探究，從而將課堂教學(xué)與探究活動(dòng)結(jié)合起來，既有效地落實(shí)了課堂教學(xué)的三維目標(biāo)，也促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展。
關(guān)鍵詞：化學(xué)教學(xué)；探究；問題；猜想；實(shí)驗(yàn)
進(jìn)行科學(xué)探究的方式是多種多樣的。一般說來，其基本過程具有六個(gè)要素：提出科學(xué)問題；進(jìn)行猜想和假設(shè)；制定計(jì)劃，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；觀察與實(shí)驗(yàn)，獲取事實(shí)與證據(jù)；檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)；表達(dá)與交流。[3]為了引導(dǎo)學(xué)生開展有效的探究活動(dòng)，我們以問題、猜想和實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)，增進(jìn)學(xué)生對(duì)探究過程和方法的理解，收到了較好的成效。
1 以問題引導(dǎo)探究
美國(guó)心理學(xué)家布魯納認(rèn)為，在教學(xué)過程中，學(xué)生不是知識(shí)的被動(dòng)接受者，而是主動(dòng)的、積極的探索者，教師的作用是要形成一種使學(xué)生獨(dú)立探究的情境，而不是提供現(xiàn)成的知識(shí)，要讓學(xué)生自己去思考，參與知識(shí)獲得的過程[4]。因此，在教學(xué)過程中，教師通過提出具有典型性、啟發(fā)性、挑戰(zhàn)性的問題，引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生由易到難、由簡(jiǎn)到繁、由淺入深、由形象到抽象的層層遞進(jìn)地思維，帶領(lǐng)學(xué)生由“未知區(qū)”向“最近發(fā)展區(qū)”靠攏，最后達(dá)到將“未知區(qū)”轉(zhuǎn)化為“已知區(qū)”的目的。
將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)成一個(gè)個(gè)問題呈現(xiàn)給學(xué)生，問題與問題之間緊密聯(lián)系，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，形成問題鏈，讓學(xué)生在問題鏈的引導(dǎo)下展開討論，自主地解決問題，并在討論中獲取知識(shí)。如在學(xué)習(xí)“鎂的提取及應(yīng)用”[5]時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下問題鏈（表1），讓學(xué)生圍繞著這些問題展開探究。
表1 “鎂的提取及應(yīng)用”中的問題鏈設(shè)計(jì)
編號(hào) 問題 意圖
① 海水中含有大量的Mg2+，能不能像制取粗鹽一樣采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法制取MgCl2？ 認(rèn)識(shí)Mg2+的水解
② 如何實(shí)現(xiàn)Mg2+的富集和分離？ 了解Mg2+的富集
③ 是不是直接往海水中加沉淀劑？
④ 從綜合角度考慮選用哪種試劑作沉淀劑好？為什么？ 選擇合適的試劑
⑤ 如何由貝殼制取氫氧化鈣？
⑥ 如何由氫氧化鎂制得無水MgCl2？ 實(shí)現(xiàn)Mg的轉(zhuǎn)化
⑦ 采用什么方法可以實(shí)現(xiàn)由無水MgCl2到Mg的轉(zhuǎn)化？為什么？
⑧ 設(shè)計(jì)完整的從海水中提取鎂的流程。電解產(chǎn)生的Cl2如何處理？ 歸納Mg的提取
⑨ 鎂有哪些性質(zhì)？ 了解Mg的性質(zhì)
⑩ 鎂在空氣中燃燒的產(chǎn)物有哪些？含量如何？
通過一個(gè)接一個(gè)問題向前推進(jìn)，學(xué)生沿著問題所提供的線索自主探究，主動(dòng)獲取知識(shí)，教師所設(shè)計(jì)的問題在這個(gè)過程中起到了引領(lǐng)和導(dǎo)航的作用，教師在其中所做的適當(dāng)講解則起到了支持作用。在這樣的學(xué)習(xí)中，教師也才真正成了學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和支持者。
2 以猜想引導(dǎo)探究
科學(xué)的發(fā)展從某種意義上來說，是猜想不斷被證實(shí)的過程，因此，猜想是自然科學(xué)發(fā)展的一種途徑。學(xué)生在學(xué)習(xí)中也可以根據(jù)已知的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和化學(xué)知識(shí)，對(duì)未知的物質(zhì)及其變化規(guī)律做出的合理的判斷。但猜想并不是毫無根據(jù)的幻想，更不是胡思亂想，在教學(xué)中要不斷地引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)，適時(shí)地點(diǎn)撥，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)參與的心理，明確因果聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)邏輯推理，同時(shí)容許學(xué)生有多種不同的猜測(cè)、想象。通過猜想引導(dǎo)學(xué)生探究，不僅訓(xùn)練了學(xué)生思維，同時(shí)又在不斷地在對(duì)信息的收集、分析和解釋中多角度地獲得知識(shí)、訓(xùn)練技能、增強(qiáng)體驗(yàn)。
根據(jù)兩個(gè)或兩類不同物質(zhì)所具有的某種共性，推出其中一個(gè)物質(zhì)可能具有另一個(gè)物質(zhì)所具有的性質(zhì)而形成猜想。如在“弱電解質(zhì)的電離平衡”[6]教學(xué)過程中，為了研究電離平衡的影響因素，我們創(chuàng)設(shè)了如下問題：
醋酸溶液中加入少量的下列物質(zhì)對(duì)醋酸的電離平衡有何影響？
A．加Zn粉；B．鹽酸；C．NaOH溶液；D．CH3COONa(s)；E．NaCl(s)；F．Na2CO3
類比化學(xué)平衡猜測(cè)電離平衡的影響因素：①加Zn粉，向正方向移動(dòng)；②加鹽酸，向逆方向移動(dòng)；③加NaOH溶液，向正方向移動(dòng)；④加CH3COONa（s），向逆方向移動(dòng)；⑤加NaCl（s），不移動(dòng)；⑥加Na2CO3，向正方向移動(dòng)。然后結(jié)合化學(xué)平衡移動(dòng)的原理來驗(yàn)證這些猜想的準(zhǔn)確性。
又如在“含硫化合物的性質(zhì)和應(yīng)用” [7]教學(xué)中，針對(duì)SO2的性質(zhì)，可以類比于CO2，讓學(xué)生們展開的一些猜想：①SO2是非金屬氧化物，類似于CO2，有可能是酸性氧化物，可以和水、堿、堿性氧化物等反應(yīng)；②從SO2的化合價(jià)看，SO2中的S元素為+4價(jià)，化合價(jià)可以升高， SO2可能具有氧化性；③從SO2的化合價(jià)看，SO2中的S元素為+4價(jià)，化合價(jià)可以降低， SO2可能具有還原性；④SO2有漂白性（這一點(diǎn)可能是從預(yù)習(xí)課本知識(shí)得出）。
從特殊、個(gè)別事實(shí)，所獲得的認(rèn)識(shí)或規(guī)律，通過歸納提高到一般的認(rèn)識(shí)和規(guī)律，這又是猜想的一種方法。在學(xué)習(xí)有機(jī)物的時(shí)候，就可以根據(jù)幾個(gè)具體物質(zhì)的研究推導(dǎo)出一類物質(zhì)的性質(zhì)，如學(xué)習(xí)了溴乙烷的性質(zhì)后，就可以推測(cè)出鹵代烴的相關(guān)性質(zhì)；學(xué)習(xí)了乙醇的性質(zhì)后，就可以推測(cè)出醇的相關(guān)性質(zhì)。在“鈉、鎂及其化合物” [8]教學(xué)過程中，我們根據(jù)已有Zn + FeSO4 = ZnSO4 + Fe等的知識(shí)，歸納“排在前面的金屬能把排在后面的金屬?gòu)乃鼈兊柠}溶液中置換出來”的結(jié)論，從而猜想：Na排在金屬的前面，應(yīng)能把CuSO4 溶液中的Cu置換出來，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該會(huì)出現(xiàn)紅色的固體沉淀。由此設(shè)置“Na與CuSO4溶液發(fā)生怎樣的置換反應(yīng)？”的探究活動(dòng)，從而認(rèn)識(shí)金屬和鹽之間發(fā)生置換反應(yīng)的普遍性與特殊性。
同一類事物可能具有相同的性質(zhì)，根據(jù)化學(xué)現(xiàn)象和資料的某些重要特征，通過分析現(xiàn)象、整理資料也是形成猜想的一種途徑。如在“鹽類的水解”[9]的教學(xué)中，為了探究不同溶液的酸堿性，我們引導(dǎo)學(xué)生先對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類，然后根據(jù)已有的知識(shí)或認(rèn)識(shí)進(jìn)行猜想（表2），然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而認(rèn)識(shí)“誰強(qiáng)顯誰性”的水解結(jié)果。
表2 對(duì)不同類型鹽的水溶液酸堿性的.猜想
組別 鹽的代表 猜想及依據(jù)
強(qiáng)堿強(qiáng)酸鹽 NaCl、KNO3 呈中性，NaCl水溶液呈中性
強(qiáng)堿弱酸鹽 CH3COONa 、Na2CO3 呈堿性，Na2CO3俗稱純堿，可能顯堿性
弱堿強(qiáng)酸鹽 NH4Cl、Al2(SO4)3 呈酸性，弱堿強(qiáng)酸鹽與強(qiáng)堿弱酸鹽可能存在對(duì)應(yīng)性
在學(xué)生進(jìn)行猜想時(shí)，教師要適當(dāng)?shù)毓膭?lì)學(xué)生大膽地猜想，同時(shí)又要引導(dǎo)學(xué)生回憶與猜想有關(guān)的已有知識(shí)，幫助學(xué)生將已有的知識(shí)與在猜想中獲得的新知識(shí)整合起來。在驗(yàn)證后，還應(yīng)要求學(xué)生將事實(shí)和原先的猜想進(jìn)行對(duì)照和分析，從而增強(qiáng)學(xué)生批判和反思的能力。
3 以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)探究
實(shí)驗(yàn)既是探究的基本環(huán)節(jié)，又是探究的有效載體，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來認(rèn)識(shí)物質(zhì)，學(xué)習(xí)化學(xué)是落實(shí)課程目標(biāo)的有效途徑。新課程從“提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)”出發(fā)，倡導(dǎo)“從實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)化學(xué)”。在蘇教版教材中設(shè)置了“觀察與思考”和“活動(dòng)與探究”等欄目，旨在為學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會(huì)。在“蛋白質(zhì)”[10]的教學(xué)中，為研究蛋白質(zhì)的性質(zhì)，可以設(shè)置以下實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究：
實(shí)驗(yàn)1：取兩支盛有蛋白質(zhì)的試管，分別加入蒸餾水及飽和硫酸鈉溶液；
實(shí)驗(yàn)2：取3支試管，各裝入3mL的雞蛋白溶液，一支加熱，一支加入少量乙酸鉛溶液，另一支加幾滴濃硝酸溶液后微熱。
實(shí)驗(yàn)3：用兩把鑷子分別夾一小塊凝固的蛋白質(zhì)與一根頭發(fā)或一根棉紗線，在酒精燈上灼燒，聞其氣味。
又如在 “鋁的氧化物與氫氧化物” [11]教學(xué)中，同樣可以設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究：
實(shí)驗(yàn)1：①氧化鋁和水；②氧化鋁和酸；③氧化鋁和堿。
實(shí)驗(yàn)2：①氫氧化鋁和水；②氫氧化鋁和酸；③氫氧化鋁和堿。
實(shí)驗(yàn)3：①由氯化鋁制氫氧化鋁；②由偏侶酸鈉制氫氧化鋁。
以實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)探究，不僅創(chuàng)造條件讓學(xué)生多動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)又努力發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)在探究學(xué)習(xí)中的作用，激勵(lì)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)他們通過實(shí)驗(yàn)去發(fā)現(xiàn)和探究解決問題的方法，從而在實(shí)驗(yàn)探究中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)方式實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)接受向自主探究的變革。
以問題、猜想和實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生開展探究，只有遵循了知識(shí)的生成規(guī)律、化學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，才能真正體現(xiàn)“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)觀。
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