探究是思想而不是手段.docx

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1、探究是思想而不是手段 曹葵/黄文君作者简介：曹葵，黄文君，中国人民大学附属中学(100080) o原发信息：教学仪器与实验(京)2014年第4期 第18-21页期刊名称：中学化学教与学复印期号：20印年07期我们认为探究就是对未知事物或产生事物的原因进行系统的、遵循一 定科学基本方法的研究。探究教学方式在学校的化学实验与理论教学中已经被广泛使用，但问 题多多。首先是传统教学方式的根深蒂固，大多数教师很难转变。即使转 变，探究式教学也仅仅是一种陪衬、表现的手段，而不是教学的手段。其 次，探究式教学往往是教师个人的无意行为，都是一个个单独的个案。即 使是多个成功的探究个案，也无法形成系统的探究课程

2、。而将众多的探究 设计统一协调，系统完善，就是一个由点到线，再由线到面，将探究从课 例变为课程，由量变到质变的过程。笔者认为探究教学的核心可以概括为：培养科学精神、树立科学思 想、训练科学方法、养成科学习惯。一、教材中探究实验重结论而轻过程现行教材中多处要求学生进行探究。例如人教版化学九年级下, 介绍溶解吸放热时要求学生做系列探究，见表lo学生在课堂上通过亲手实验，体会到溶解过程中存在吸放热的现象。在现实教学中，探究并不能得到顺利贯彻。一方面，学生实验费时 间，导致课时紧张；另一方面，越来越多的学生通过课外班的形式提前学 习相关内容，探究对他们来说已经没有意义。经济越兴旺的地方进行探究 教学的

3、条件就越好，而提前学习的现象也越普遍，使得探究反而更没有意 义。笔者曾调查一个重点班，85%的学生已在初三之前比拟系统地学习了 化学课程，并且学业越好的学生，平均水平越高的学校，提前在外学习的 现象越普遍。上课对他们来说是复习，探究变成验证，在一定程度上课本 上的探究意义越来越小。在经济兴旺地区这是非常普遍的现象。最重要的 是，通常这些探究实验的结论在课本上都可以找到答案。二、探究过程是探究的本质设想在课本探究基础之上，运用同样的原理设计一个实验，而学生一 般一时无法从教材找到该实验的结果，这样的探究应该更符合探究的本 质，更能激发学生的好奇心，更能提高教学效果。而这也是我们设计探究 的最根本

4、出发点。即不在现有教材上选取现成的课题，而是借鉴之后，进 行颠覆性的设计。在教学中我们进行了一系列大胆的尝试。以溶解吸放热实验为基础，我们调整了实验方案。学生学案：实验室给你提供了几种化学试剂，请你鉴别一下它们溶解过程中热量 有无变化。实验提供的试剂包括：氯化钠、硝酸镂、无水硫酸钠、结晶硫酸钠、 无水碳酸钠、结晶碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、浓盐酸。将以上试剂各取少量于试管中，再向试管中加入少量水，振荡，用手 摸试管壁，感觉温度的变化并记录实验现象。（提示：如果你选了浓盐酸做实验，要先在试管中加一些水，后加浓 盐酸。盐酸有很刺激的气味，用后立即盖好塞子。并且在通风口附近进行 实验。）下一步我们要

5、对实验进行定量测试。从上面热量变化明显的试剂中选 择1种，测试一下，加入药品的质量变化后，温度变化与加入的试剂量有 无关系。（请自己设计方案）（提示：今天进行的是定量实验。如果我们选的试剂改变、试剂的质 量改变、溶剂的质量改变，那么实验就没有可比性。所以，做实验时只能 让一个条件改变，这称作受控比照实验。本次实验建议使用相同的水量进 行比照，例如水量为10mL或20mLo ）这个实验在教材的基础上增加了无水硫酸钠、结晶硫酸钠、无水碳酸 钠、结晶碳酸钠、碳酸氢钠、浓盐酸几种物质。这几种物质恰好组成几个 对子，无水硫酸钠、结晶硫酸钠是一对，无水碳酸钠、结晶碳酸钠是一对，碳酸氢钠、碳酸钠是一对。但它

6、们的温度变化恰好不同。通过这种超纲”的实验，学生无法提前获知其温度变化规律，尤其是无水盐与含 结晶水的盐，这细微的差异有可能造成温度差异。有学生猜想：带结晶水 的盐是不是温度变化少一点？好奇心驱使他们非常认真地完成实验。并且 学生只需要完成一个试剂的实验，而后互相交流、汇报结果。无水碳酸钠 和结晶碳酸钠溶解时一个升温一个降温，对学生来说这是不可思议的差 异，更能激发他们对化学的学习兴趣。而接着的深化实验更能让学生体会探究的乐趣。在温度上升的基 础上，加入lg、2g、3g、4g、5g不同质量的氢氧化钠，温度曲线如 何？学生提出了三种可能性，并给出了适当理由。有学生提出每克药品放 出的热量应该是相

7、同的，所以曲线应该是直线；有学生提出容器也吸收热 量，但是药品用量增大后，容器吸收的热量相对就小了，曲线应该拐头向 上；还有学生认为温度高那么热量散失就快，因而曲线是向下拐的。见图 lo三种都有道理。教师又补充三种，见图2。理由是，加入很多氢氧化 钠之后，水沸腾，温度就不再上升，学生们也觉得有道理。但是究竟哪个 对，需要靠实验确定。实验前，学生的任务是大胆想象，而后就是小心求证了。在教学中， 探究的过程是为结论服务的。而这里的探究要的不仅仅是结论，过程其实比结论还要重要。学生实验数据实例见表2。实际教学中，由于配制高浓度的氢氧化钠溶液会释放出刺激性的羟基，非常呛人，不宜继续展开实验。同时课堂教

8、学时间有限，很遗憾没有 让学生们看到曲线最后是不是走平。并且由于各组学生实验的水平差距， 以及仪器等各方面的原因，现象也不尽相同，自然结论也就不完全一致， 竟然出现了谁也说服不了谁的现象。如果此时教师不顾学生实验结论的差 异说出一个标准答案，这就是常规教学方式，也是学生们最习以为常 的学习方式。但这恰恰是科学研究的忌讳。科学的结论，必须是可以重复 验证的。学生们已经习惯于在实验中出现了与老师给出结论不同的现象 时，就认为是自己做错了，因为老师不会错。而我们就是不希望让学生们 形成这种惯性思维，要让学生们坚信自己实验的结果。如果大家的结果不 同，也给学生们留下一个问题，以后通过实验或者找文献解决

9、。在这个实 验中我们还有意识地提出了受控比照概念。学生们得到的结论不完全一致 的原因之一就是实验细节的略微差异，进而导致数据差异。例如有的学生 溶剂选用30mL水，而有的学生选用50mL水。我们试图通过这种最笨拙 的方式对学生进行初步的科学方法的训练。同时在教学中要求学生采用绘图的方式展示实验结果，暴露出局部学 生综合能力的欠缺。数学学习过的方式不会运用到化学中，将曲线图绘成 折线图的大有人在。探究也是综合能力的表达。三、通过开放性探究实验，培养学生的探究思想无论是物理课还是化学课在讲分子的时候，都提到过分子间隙，会用到图3实验器材。实验中乙醇和水混合后可以看到液面下降，从而证明分 子有间隔。

10、但几乎没人注意到，混合后的溶液温度略微上升。上课时教师 拿着温度计用实际温度数据作证据，提出温度变化导致容器变大，从而导 致液面下降，而不是分子之间有间隙的假说。学生们十分震惊。下面的工 作就是让学生自己设计实验方案，对教师的假设进行实验分析，验证或者 否认。一些学生提出，只要将实验器冷却到室温再观察就可以知道假设是 否正确，原实验设计是否合理。然而问题仅仅解决一半，因为此时仅仅解 决了室温情况下的体积变化问题。如何确认混合后温度升高时，究竟容积 变化和溶液体积变化哪个更大？看似简单的问题，解决起来并不简单，随 着讨论和实验的逐步深入，最终演变为测量水和玻璃的膨胀系数。最后， 学生发现老师的假

11、设居然是错误的。在以往课堂上，老师的地位崇高，老 师一言九鼎，不会犯错。而此次在课堂设计上，有意识地根据实验现象， 提出一个貌似科学的假想，让学生在体验探究的过程中，综合利用多学科 的知识和技能，尤其是让学生敢于设想，认识到真正的科学研究大局部是 失败的，而科学研究也恰恰建立在大胆假设的基础上。化学老师在读大学的时候一定都做过一些无机制备。当遇到有结晶水 的无机盐时，结晶条件非常重要，不同的温度、浓度、降温速率、溶剂等 都会导致不同的结晶产品。而当时我们都是按照教材给出的标准步骤完 成，对这些问题往往没有多想。但作为老师，要设计一个探究实验时，就 需要充分思考。在教学中，我们尝试设计了一个探究

12、实验，用碱式碳酸铜 和甲酸为原料，制备两种含不同结晶水的甲酸铜晶体，且产品质量要到达 一定的要求。事前，我们曾担忧学生面对如此开放的课题会无从下手或盲 目开始。课堂上，学生们面对这个课题并没有出现我们所担忧的状况。他 们互相探讨，设想可能的影响因素，而后分工实验，分组研究，很快比照 结果就得到了，并且与理论基本一致。这些学生在设计细节上存在一些欠 缺，例如没有先做小样实验，而是直接称取较多的原料进行实验。但是瑕 不掩瑜，学生不但完成了老师布置的任务，也对含结晶水盐的析晶条件有 了更充分的认识和了解。四、结束语在探究教学中，我们最大的问题是将探究作为上课时让学生掌握某一 知识点的手段或者方法，而

13、忽视了探究的本质其实是一种认识世界的思 想。老师要保持一份探究之心，不能将思想局限在应对考试上。很多看似 简单的问题都可经过努力转化为研究课题。我们原来担忧学生可能做不 到，其实是担忧自己做不到。当我们总保持一颗探究之心，学生的探究活 动自然就会生机勃勃。这些研究短期看与高考、中考无关，但给学生的是 潜在的综合素质的提高。知识常常会随着岁月的流逝逐步忘却，而通过探 究训练而得以提高的技能和综合素质，会成为学生潜意识的组成局部，将 伴随他们的一生。凯恩斯在通论中的最后一句话：快还是慢，真正对一个社会产 生好与坏的影响，不是既得利益，而是思想或者思潮。”我们要说的是：探究不仅仅是教学的一个手段，我们不必在乎短期的教学成绩。探究更是一种思想，是解放我们思想的思想。