69公社

“探究式教學”與學生創新能力的培養

2018-09-30 中國教師科研培訓網 分享到:

       摘要:中學化學是自然科學的基礎學科,學科教育具有豐富的素質教育功能。學生創新能力的培養是時代賦予教師的責任。因此,教師和學生必須實現教學過程中的關系轉變,教師創設教學情景設置疑問,學生對學科知識進行主動探究、發現和體驗。從中學會對信息進行收集和處理,使獲得的感性知識上升為理性認識,讓學生擁有創造的欲望、創造的熱情、創造的精神、創造的能力。從而培養他們的觀察能力、思維能力、操作能力、理論聯系實際的作風和實事求是、嚴肅認真的科學態度,有利于培養學生的創新精神和實踐能力。探究化學教學內容的美育教育,培養學生的綜合能力。構建培養學生創新能力的“大廈”。本文從五個途徑論述了對學生創新精神與能力的培養,通過具體事例探討了探究式教學”方式的可操作性。

       關鍵詞:化學探究   創新精神  創新能力  美的探究

中學化學是自然科學的基礎學科,學科教育具有豐富的素質教育功能,這是其它學科所不具備的。培養學生創新能力是時代賦予的責任,是培養人才的關鍵所在?,F代教育技術要求教師和學生在教學過程中一定要實現幾個關系的轉變:教師角色的轉變,學習地位的轉變,媒體作用的轉變,教學過程的轉變[1]。因此,在教學過程中,我們要使用一切可利用的方法和手段,充分發揮學生形象思維的優勢,引導他們從具體事物喚起抽象思維活動。從而培養學生觀察能力、思維能力、操作能力、理論聯系實際的作風和實事求是、嚴肅認真的科學態度,以及對美的認識和追求,更有利于培養學生的創新意識和創新能力。

 “探究式教學”,就是以“探究”為主的教學模式。其教學過程是在教師創設的探究情景下,以學生獨立自主學習和合作討論為前提,以現行教材為基本探究內容,以新課標為基本框架,以學生周圍世界和生活實際為參照對象,為學生提供充分自由表達、質疑、探究、討論問題的機會,讓學生通過個人、小組、集體等多種解難釋疑嘗試活動,將自己所學知識應用于解決實際問題的一種教學形式。讓他們擁有創造的欲望,創造的熱情,創造的精神,創造的能力,在創造的過程中體味到知識的美、發現的美、創造的美。讓學習真正成為學生的需要,從而促進21世紀的教育全面發展。
1.  探究化學史實,激發學生的創新意識

化學史就是一部不斷創新的科學史。把這些史料適當的、有目的、有選擇地加以介紹,既能培養學生掌握科學方法、激發學生學習興趣、擴大知識面,又能對學生進行政治思想教育,對學生創新人格的培養起到潛移默化的作用,同時可以培養學生敢于懷疑、敢于挑戰的創新意識。

例如,在高一學生化學入門的時候,我利用多媒體向學生詳細展示中科院北京真空物理實驗室的研究人員于1993年底至1994年初,以超真空掃描隧道顯微鏡(STM)為手段,在Si(111)7×7重構表面上[指硅(111)表面重新排列而形成一定規則的結構]開展了原子操縱的研究成果,他們在室溫下用STM的針尖,并通過針尖與樣品之間的相互作用,把硅晶體表面[即Si(111)7×7表面]的原子撥出,從而在表面上形成一定規則的圖形,如(中國)等字樣,這些溝槽的線寬平均為2nm,是當時在室溫時,人們在Si(111)7×7表面“寫” 出的最小漢字。1990年4月,英國出版的國際性的[Nature](自然)雜志344卷第524頁至526頁曾報道美國科學工作者在-269oC的低溫下移動原子,形成了“IBM”等字樣[2]。

焰色反應”探究教學中,向學生介紹焰色反應是被稱為“山中宰相”的我國南朝著名科學家陶弘景(公元454—536年)在實踐中發現,硝石(硝酸鉀)“以火燒之,紫青煙起”。從而找到了鑒別外表極為相似的硝石與樸硝(硫酸鈉)的最便方法。這個方法其實就是我們今天所說的“焰色反應”。陶弘景發現“焰色反應”并應用于物質的鑒別,比歐洲最早發現者德國化學家馬格拉夫早一千二百多年[3]。

“苯的結構式”的探究教學中,向學生描述德國化學家凱庫勒(1829~1896年)建立苯分子環狀結構理論的經過的突出事例:1847年凱庫勒考入德國吉森大學建筑系。由于聽了一代宗師李比希的化學課,被李比希的魅力所征服,結果當上了化學家。他擅長從建筑學的觀點研究化學問題,被人稱為“化學建筑師”。曾先后提出有機物碳四價理論、碳鏈學說和苯分子環狀結構理論。凱庫勒于夢中發現苯分子結構的故事雖具有傳奇般的色彩[4],但發現的原因跟他具有的以下素質密切相關:廣博而精深的化學知識;建筑學造詣和對空間結構的豐富想象力;很強的審美能力和豐富的審美經驗;勤奮鉆研的品質和夢中仍在思考的科學精神。

從古代哲學家們對物質結構的猜想到近代科學家們對微觀粒子的驗證,使學生深深體味到化學史就是科學家奮斗史,更是人們不斷戰勝自我尋求更大發展的創新史。
    在學生的“驚呼”中我感受到學生們盎然興趣、極大的學習積極性和探討的欲望,同時又品味到學生的民族自豪感,對增強他們振興中華、強幫富國的信心和勇氣起到了催化劑的作用。

2.探究知識的形成過程,培育學生的創新精神

創新是一種“個性化很強的、具有濃烈探究色彩的活動過程” [5]。教師在教學過程中通過對探究情景的巧妙鋪設,引導學生的思維向縱深發展,通過分析、對比、變換、概括,沖破教材原來的框架,又通過觀察、調查、制作、收集資料等各式各樣的探究活動,親自得出結論,參與并體驗知識的獲得過程,建構起新的對自然的認識并培養科學探究的能力。學生在問題解決的過程中,既訓練了他們的綜合能力,又使得到的知識印象深、記得牢。這對激發學生的創新欲望、培養學生的創新精神等方面所起的作用是傳統教法所無法替代的。

例如,在“Fe(OH)2的制備和性質”的探究教學中,我先告訴學生Fe(OH)2的顏色、狀態及溶解性,然后演示新制的FeSO4NaOH溶液的反應,提醒學生仔細觀察,結果學生未能看到白色絮狀沉淀,而看到的是灰綠色的沉淀。該現象立即就會引起了學生的議論和思考,此時我便引導學生進行原因探究:① 為什么要用新制的FeSO4溶液?② 為何要將滴管插入試管里溶液底部,慢慢地擠出NaOH溶液?③ 久置的NaOH溶液中會溶解了什么物質?當學生通過認真思考、討論、分析得出FeSO4Fe(OH)2易被空氣中的氧氣所氧化時,然后立即換一瓶經煮沸以除去氧氣的NaOH溶液重新進行實驗,再讓學生仔細觀察,結果觀察到的現象是:先得到白色沉淀,但很快就轉變為灰綠色,隨后逐漸變為紅褐色。

這一現象又引起學生的疑問:怎樣才能使生成的Fe(OH)2被氧化的速率減慢呢?結果經過學生一系列的思考、討論、比較以后,最后選用在FeSO4液面上滴加幾滴苯作保護層,再將滴管伸入試管底部,滴加煮沸過的NaOH溶液,就得到了Fe(OH)2白色沉淀并保持了較長的時間不變色。

還可以利用注射器······,之后,我又做了一個實驗,在新制的FeSO4溶液里滴加2-3滴CuSO4,溶液后,再加NaOH溶液,迅速得到白色的Fe(OH)2沉淀,也保持了較長的時間不變色。

對于該內容的設計我運用了探究與發現相結合的方法組織教學,學生基于已有的知識,在充分運用創新思維來解決問題的同時獲得了相關的知識,使學生在探究中發現,在發現中完善了自我。通過探究式教學的開展,使學生情緒亢奮、激動,融洽了師生的關系,激活了學生獨立探究的欲望,增強了學生學習的自信心,從而在白熱化的思維中迸發了創新的火花。
3.引導探究,培養學生的創新行為

實踐是創新的搖籃,通過學生自己思考設計實驗,既可以培養學生動手動腦解決問題的能力,讓學生體驗到成功的喜悅,又可以培養學生的創新思維能力和創新設計能力。

例如在“濃硫酸強氧化性”的探究教學設計中,我便要求學生根據反應原理:

C  + 2 H2SO4(濃) == CO2   + 2 SO2   +  2H2O

設計一個實驗來探究C與濃H2SO4是否反應以及反應后生成的產物。實驗設計要求:(1)根據實驗原理選擇實驗所需的試劑、藥品;(2)確定實驗所需的裝置、儀器及連接順序;(3)盡可能保證實驗設計的科學性和嚴謹性。這樣便迫使學生自己去發現問題、去查閱資料、去設計、去探索、去創新。布置任務后,給學生一段時間,讓他們去獨立思考、查閱資料、設計實驗。然后再組織學生一起對他們提出的設計方案進行分析、討論、比較設計方案的可行性和優缺點等。選擇其中幾組可行的方案由學生自己在課堂上進行演示。對比較好的設計給予表揚,對于較差的設計則從其中找出“閃爍點”給予肯定,并引導糾正。

在探究金屬特有的性質“焰色反應”過程中,由于用Pt絲做載體,實驗現象不是很理想,我就動員學生開動大腦,集思廣益找出更好的辦法。結果,一個平時很淘氣的學生嘗試了一種可行的辦法,就是把KCl制成飽和溶液,用噴頭到酒精燈上,結果沒點著。我也受到啟發而且很激動,提示學生,是不是把溶劑換一種易燃的。酒精?KCl的溶解度太低,后又嘗試了幾種易燃溶劑,最后研究出用甲醇制成飽和溶液,裝入噴壺(可以用常見的香水瓶)向酒精燈外焰噴射出薄霧被點燃,可以形成該鹽所對應的大火球,每一次噴灑形成的彩色火球約能持續約1S。成功了!而且可以推廣使用,在成功的喜悅中,給我更有意義的啟示是:探究式的教學可以充分發揮學生的特長,人盡其才,可以照顧到各個層次的學生,尤其是知識缺陷生,能有充分的時間來完善自我,體現自我,從而調動了各層次學生的創造積極性。

在此實驗設計的引導探究中,學生在手腦并用的同時,表現出了極大的探究欲望和探究行為,這對學生創新能力的培養起到了事半功倍的效果,也為學生獨立地進行創造性學習活動打下了良好的基礎。
4.探究開放性的習題,激發學生的創新動機

“思源于疑”培養創新能力的教學注重以問題為栽體,以創新思維為主線來組織教學。開放性習題是指題目的設計是開放的,答案是靈活多樣的,只要答案是合理的,都是正確的。開放性習題的出現是對傳統封閉性習題的挑戰,這類習題旨在鼓勵學生運用已有的知識和經驗,對問題發表自己的見解,不同能力的學生可以從不同的角度、不同的側面、不同的范圍、不同的層次去分析、去選擇解決問題的方法和途徑,學生答題的過程就是一個創新過程[6]。利用開放性的習題,給學生提供多角度考慮問題的機會,讓學生在解決問題的過程中體驗樂趣,領悟知識,感受成功的喜悅,從而激發了學生的創新動機和培養了學生的創新能力。

例如習題:在分液漏斗中,用一種有機溶劑提取水溶液里某無色物質時,靜置分層后,如果不知道哪一層是“水層”,試設計一種簡便的判斷方法。

給出題目,讓學生根據自己已掌握的知識,并在我的適當提示下認真思考、仔細分析、比較后,學生們便給出了以下幾個合理簡便的方案:

[方案一]取一只小試管,打開分液漏斗的活塞,慢慢放出少量液體(這是取樣檢驗的常規方法,后面表述用“取樣”),往其中加入少量的水。如果加水后,試管內的液體不分層,則說明分液漏斗中下層是“水層”;反之,上層為“水層”。

[方案二]取樣,向其中加入少量的四氯化碳或苯,若試管中液體分層,則說明分液漏斗中的下層為“水層”;反之,上層為“水層”。

[方案三]取樣,用膠頭滴管取少量待測液,滴2-3滴到無水CuSO4固體上,觀察白色固體上是否有藍色出現,若有變化,則說明分液漏斗中下層為“水層”;反之,上層為“水層”。

探究的過程就是使無疑者有疑,再使有疑者無疑的過程。教師作為探究式教學的導師,其任務是調動學生的積極性,促使他們自己去獲取知識、發展能力,做到自己能發現問題、提出問題、分析問題、解決問題。學生作為探究式課堂教學的主人,自然是根據教師提供的條件,明確探究的目標,思考探究的問題,掌握探究的方法,敞開探究的思路,交流探究的內容,總結探究的結果。
5. 探究中學化學教學內容美,培養學生創造力
    愛因斯坦說過:“照亮我的道路,并且不斷地給我新的勇氣去愉快地正視生活的理想,是善、美和真[7]。 美激發創造?;瘜W中具有簡潔、對稱、統一、新奇等審美特征,化學不能完全離開形象思維,化學有時也要借助想象,所以化學創造離不開化學審美?;瘜W美有利于培養創造能力。
    有一位獲得國際中學生化學奧賽金牌的學生說,最先把他引入化學殿堂的,是初三制取氫氣的實驗。那時剛接觸化學的他,懷著最好奇的心情走進化學實驗室,最先接觸到的實驗裝置之一,是神奇美妙的啟普發生器。它那優美的造型,給人以對稱、和諧的形式美的啟示;它那簡單的結構和巧妙的設計,給人以導真、求善、至美的創造美的啟迪;它那晶瑩的質地和便于觀察的特點,使他感受到化學反應的動感美。他感到化學的大門一下子打開了,他從此懷著極大的興趣,在化學世界里遨游[7]。中學化學主要內容無處不滲透著創造的美:

5.1化學物質美:化學物質美的外在表現,是它們的形態美。如金剛石的晶瑩華貴,紅藍綠寶石的奪目光彩,無色水晶的無遐透明……無不表現著化學物質的形態美?;瘜W物質的社會功用價值,是它們的實用美。如五光十色的霓虹燈把現代都市的夜晚打扮得繁花似錦,高分子材料的發展加速著信息社會的到來。人類的吃、穿、住、用、農、輕重,都與化學化工產品有關。各種化學產品美化著社會、美化著生活、美化著人類自身[7]  。
   5.2化學結構美:化學結構美是化學物質美的內在反映和決定因素。如金剛石是正四面體結構的空間網狀原子晶體。C60 60個碳原子組成如足球形狀的大分子晶體。晶體都以內部的原子、離子、分子有規則的對稱排列為其最突出的特征[7]  ,它們的萬千儀態取決于結構的和諧、秩序和多樣性。納米科學技術的應用令人驚異地顯示出物質的微觀結構,STM掃描隧道顯微鏡圖像,已能使中學生從清晰的照片中領略到化學的結構美?!?/span>
    5.3化學變化美:從某種意義講,化學變化是化學美之源?;瘜W物質美只是化學變化美的終極表現。鉆木取火、百煉成鋼、燒石成灰(指生石灰)……形象地描述了化學變化美。蘇杭的湖光山色、桂林的如畫山水、石林的突兀奇峰……這些大自然的杰出創作,無不假手化學變化的鬼斧神工?;瘜W變化美不僅表現出色態萬千的形象美,而且還蘊含著有規律可循的科學美。
    5.4化學實驗美:化學實驗是化學之母。也是化學美的大觀園:裝置美、操作美、現象美、設計美……真可以說集自然美、社會美、藝術美于一身[7]  ?;瘜W家們還在化學實驗中表現出真、善、美。中學生們視化學實驗為化學課堂上的最好節目,他們為氫氧爆炸化合、焰色反應、鋁熱劑反應等實驗的成功拍手叫好。他們在學生實驗課上“看、聞、聽、觸”,“觀、思、悟、記”的情景,其實是最美的化學美景之一。
    5.5化學理論美:化學理論美是一種科學美。它不是美的自然現象的客觀形式,而是美的自然現象的客觀內容。它又被人稱為“化學內在美”。中學化學理論美主要表現在:質量守恒定律之美、物質結構理論之美、元素周期律與元素周期表理論之美、化學平衡理論之美、電解質溶液理論之美等[7]  。以上理論的美的特征是:形式簡潔、包容博大;從多樣中尋求統一,從統一中演繹出多樣;秩序、和諧和統一。
    5.6化學用語美:化學用語是通用的化學學科的專業用語,包括元素符號、化學式、化學方程式以及電子式、結構示意圖、結構式……等化學符號。

許多專家認為美育是教育現代化的關鍵。認為園丁式或綜合式的現代教育,能為學生的發展提供一種輕松、自由、美好、和諧的環境,學生們能在這種環境中得到大量創造“有用的”和“美好的”事物的機會,本質上是一種美育。所以現代化教育呼喚美育。
    以創新為核心的“探究式教學”注重學生學習的過程和方法,強調讓學生自主地參與獲得化學知識和技能的過程,以達到掌握化學問題和生活實踐中化學問題所具備的探究能力,并形成積極探究問題的態度和品質,這有利于充份發揮學生的主觀能動性,調動學生的積極性、主動性;有利于培養學生獨立提出問題、深入思考結果的能力;有利于創造寬松活潑的教學環境;也是提高學生素質,培養學生創新精神和創新能力的有效途徑之一。

掃二維碼

請您關注

中教研培
關于我們免責聲明會員中心

?2009-2018 中國教師科研培訓網 版權所有。

1539923575279924.jpg 京ICP備18048313號    ba.png 京公網安備11010902000467號  


網 址:www.www.bajomero.com 
地 址:北京市熙旺中心大廈B座
郵 箱:625374573@qq.com

69公社

免责声明-|:本站作品均来自网友分享或互联网-|,若您发现本站存在您非授权的原创作品请第一时间联系本站删除-|,本站享有代替本站作者维权的权力-|-|。