b5新课标 人教版利用教材资源 开展科学探究 培养学生科学素养

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利用教材资源开展科学探究培养学生科学素养

普宁市第二中学柳文龙邮编：515300

从关注课程的“学术性”到重视课程的“社会性”，从“以学科为中心”向“以学习者为中心”转变，从“知识系统”向“多元能力”转化，鼓励学生在科学探究中提高能力，力求培养学生的科学素养，这是国际化学课程改革的趋势。新课程突出强调创新意识和实践能力的培养，而学生创新精神和实践能力的培养需要通过学生具体的探究活动来实现。科学探究已成为新课程改革所倡导的重要理念，它不仅是一种重要的学习方式，而且也是学科课程的重要内容，是培养学生学科素养的有效途径。教材的开发和设计也十分重视引导学生开展科学探究。基于此，教学中教师要精心创设以科学探究为核心的学习过程，并提供主动参与、乐于探究、积极实践的机会，引导学生开展科学探究，以培养学生的科学素养。

一、充分利用教材，开展多样化的学习方式，培养学生对科学探究的热情。

新课程积极倡导多样化的学习方式。在内容标准的“科学探究”、“实践活动”、“思考与交流”、“学与问”等栏目中设置了大量的探究性课题，引导学生运用观察、实验、调查咨询、查阅资料、交流讨论等多种途径获取信息，提出具有探究价值的问题，结合有关的线索做出假设和猜想，自主设计实验和其他实践活动方案，借助模型、图表、反应式和定量方法等描述化学变化过程，使学生在探究实践中获得知识和技能，体验学习化学的乐趣。

教学时，应充分利用教材中提供的素材组织教学。例如，《选修4》在学习《影响反应速率的因素》之后，教材在P21和P23分别安排了“科学探究”的四个实验活动，活动通过表格形式的呈现，为学科探究提供了明确的思路，有利于学生的实验、观察、分析、比较而得出结论，从而加深对所学理论的认识和理解，以此来组织教学自然能收到很好的效果。又如，在学习《盐类的水解》时，课本首先提出问题：NaHCO3、Na2CO3，俗称纯碱。明明是盐，为什么叫“碱”呢（设疑激趣）？接着，安排了“科学探究”的三个实验（活动体验），通过学生的实验观察分析归纳，获得了初步的认知。教材这种采用具有启发性的问题来创设学习情景，让学生产生疑问，能够很好地激发学生开展探究的兴趣，也为进一步开展探究学习活动起到积极的作用。

教材有些章节还将将要学习的新知识和有关的背景素材相融合，形成综合性的学习情景，使新知识的学习寓于具体情景中。学生借助学习情景中提供的素材发现或提出问题，然后通过探究活动解决问题、获得新知识。这类学习情景与探究活动融合在一起，情景的创设为探究活动的开展提供了一个真实的、贯穿活动始末的大背景，对探究活动的进行有十分重要的意义。如《简单分类法及其应用》展示了图书馆、超市里书籍或物品陈列的图片（经验情景），并提出相关的问题导出分类的相关内容并迁移到化学中，然后设置“思考与交流”栏目（问题情景），通过3个问题的思考、谈论和交流，认识分类的普遍存在与意义。接着展示交叉分类法和树状分类方法的图片（事实情景），然后在进行“实践活动”（问题情景）。这节内容的学习，就是将新知识和背景素材相融合，情景的创设贯穿学习探究活动始末，能很好地激发学生开展科学探究的热情。

综上所述，依托并利用好教材，努力创设多样化的学习情境，是培养学生对科学探究产生持久兴趣的最有效途径。

二、训练科学方法，使学生学会探究，培养学生的学科思维方法。

“科学方法在学习知识和解决问题中有独特的价值和魅力”。正因如此，科学方法成为科学探究的核心，它为学生进行科学探究、认识客观世界提供了平台。科学探究作为重要的课程内容，通过假设、观察、实验、交流、类比、演绎、推理、归纳等过程，使学生经历了“发现知识”的过程，有效地培养了学生自主学习和终身学习的能力。因此，在教学过程中，教师应精心设计以实验为主的学生探究活动，把化学基础知识的教学与科学研究方法的学习有机地结合在一起，使学生学会科学探究，从而促进科学思维方法的形成。如何体现科学探究的基本过程呢？现以苯的分子结构为例设计如下教学过程：

教师：实验得知苯的分子式为C6H6，其分子可能存在多种结构。接着，引导学生比较烷烃、烯烃、环烷烃、炔烃的通式，分析碳碳键类型与含氢原子数的关系，要求学生将苯（C6H6）与己烷（C6H14）比较，猜想苯的分子结构式。(提示：从链式结构、环状结构猜想)

学生：（让学生讨论、试画）在黑板上写出可能的结构简式：

若为链式结构，则苯分子结构可能有：A、CH3－C≡C－C≡C－CH3 B、CH≡C－CH2－CH2－C≡CH C、CH2＝C＝C＝C＝CH－CH3 D、CH2＝C＝CH－CH＝C＝CH2 ……

若为环状结构，苯分子结构可能有：环烯式、环炔式、三菱柱式等。

教师：大量实验的结果只能制得一种一溴代苯（C6H5Br）。说明苯分子中六个氢原子有什么特点？应该保留哪个结构式？

学生：六个氢原子的地位全同。应该保留A式及三菱柱式。

教师：请按A 式、三菱柱式预测苯的二溴代物（C6H4Br2）有几种？

学生：两种。

教师：人们经多番努力之后却制出了三种二溴代苯。A 式及三菱柱式均不符合这个实验事实，请重新设计苯的结构简式，它应该能说明哪些事实？

学生：苯分子很稳定；六个氢原子的地位完全相同；一溴代物只有一种；二溴代物有三种。（学生进行设计，教师巡视，适时启发，然后让学生写出）

学生：在黑板上写出结构式：图（1）

教师：这个结构式确实可说明一元取代物只有一种，二元取代物有邻、间、对位三种。但是它不满足碳四价的条

件。请进一步改进。

学生：添加交替双键后成为：图（2）

教师：这个结构式就是1886

通过假说而提出的苯的结构式，可简写为： （1） （2）

学生：可以和氢气加成，和溴加成而使溴水褪色，可被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色。

教师：的确可以和氢气加成生成C6H12 ，至于能否使溴水或高锰酸钾溶液褪色，请大家现在进行实验来证实。 学生：苯不能使溴水和高锰酸钾酸性溶液褪色。

教师：上述实验又启示苯分子结构有什么特点？

学生：没有像烯烃分子那样的双键。

教师：还有什么事实可以证明苯分子没固定的像烯烃那样的双键？（必要时可启发）

学生：如果有的话，苯的二元取代物就不是三种而是四种，因为邻位的有两种。（让学生上台写出：见上图） 教师：正确。苯不跟溴水和高锰酸钾反应，邻位二溴代物只有一种,还有许多其它的事实，都显示苯环上不存在三个固定的双键和三个固定的单键，而是一种介于单键与双键之间的独特的化学键，并强调苯环是一个正六边形。

按照科学方法论组织的这个教学过程，有思考、推理和实验验证，学生不是被灌输者，没有结构式是“从天上掉下来”的感觉，而在某种程度上是苯结构式发现过程的参与者。

这种教学模式可以应用到其它有机物结构式的推演上，例如乙醇、葡萄糖等。

如果我们按照科学方法论来设计元素周期律的教学过程，那将会十分生动，而在学科方法上对学又富有启迪作用。 那么,在新课程中如何落实科学教育方法呢？本人认为主要可通过以下三种途径：

第一，以专门的主题介绍自然科学的一般方法。如在《化学必修①》第二章《化学物质及其变化》中，深入介绍了有关物质的分类、分散系的分类和化学反应的分类等内容，重点介绍了分类的科学方法。通过本内容的学习，不仅让学生掌握了分类的科学方法，而且进一步明确分类方法在化学研究中的作用；又如，教材通过安排“资料卡片”栏目，介绍了物质检验的方法（实验的方法）等。

第二，选取合适的素材渗透科学方法教育。教材注重通过选取合适的素材，展现科学研究的方法。如《化学选修4 》

第三章《盐类的水解》中，P53“科学探究”栏目中要求学生探究盐水溶液酸碱性的成因，该实验包括“方法的选择”、“分类与归纳”、“结论和解释”向学生传递了盐水溶液的酸碱性与盐的组成有关，教材还设置“思考与交流”使学生初步了解到溶液的酸碱性与盐本身的组成和水的电离密切相关；进而又以弱电解质的电离平衡及盐类水解平衡为依据，设置体现从“问题提出”到“问题解决”全过程的完整的科学探究实验（P56“科学探究”栏目中的关于FeCl3水解条件的探究实验）。不仅为学生展示化学学习中的科学探究的基本过程，并且结合探究的不同阶段，渗透不同的科学方法的教育，在问题提出阶段，主要有观察现象、发现问题的方法；在假设阶段，渗透推理、形成假说的方法；在实验阶段，渗透实验操作、现象与观察、归纳与整理等方法；而在结论阶段，主要渗透建立和论证结论的方法，表达与交流的方法等。学生通过相应的实验探究过程，从中很好地接受有关科学方法的教育，而且还体验到科学方法在科学探究中的功能与作用。

第三，结合实验等活动训练科学方法。教材安排了“实验”、“科学探究”、“实践活动”等活动性栏目，通过设置演示实验、实验探究、调查等具体的实践活动，为训练学生科学方法提供了很好的素材。在“实验”中，很好地训练学生观察的方法、记录实验现象、数据处理的方法等；在“实践活动”中，训练学生调查访问、收集资料、资料处理的方法等；而“科学探究”，是新课程的一个亮点栏目，很好地从多角度、多侧面训练学生科学方法。例如：《化学必修1》P79“科学探究”， 该实验不仅很好地对学生进行有关实验技能的训练，而且体现对学生“以实验为基础的实证研究方法”、“方案设计方法、实验条件控制的方法以及实验事实处理方法”等科学方法的训练。

三、优化教材结构，开展科学探究，培养学生的学科思维品质。

培养学生的科学素养是普通高中化学课程标准的根本理念，而科学探究是培养学生科学素养的重要途径，因此科