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[摘要]化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验在职高化学课堂教学中非常重要,而实验课的教学设计贯穿于整个化学教学,教学设计的优劣直接影响着教学效果。文章从探究性实验教学的现状出发,选择了探究性实验教学设计这个研究课题,采取了调查法、文献法、实验法等多种研究方法,进行了教学研究和分析论证,旨在为职高化学的探究性实验教学设计与实践提供参考。
[关键词]探究性实验 教学设计 职高化学 科学探究 实践
[作者简介]牛玉连(1962- ),男,江苏铜山人,江苏铜山张集职业高级中学,中教高级,研究方向为化学化工。(江苏 铜山 221114)
[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2010)29-0158-02
2003年,新一轮课程改革在全国范围内陆续开展,新课程提倡“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学探究的过程,激发学习化学的兴趣,强调化学探究意识,促进学生学习方式的转变,在实践中培养学生的创新精神和实践能力”。由此可见,探究性实验教学在职高化学中尤其重要。
一、化学探究性实验教学设计与实践的研究背景
(一)探究性试验的概念
所谓探究性实验是相对于验证性实验的又一实验教学方式,它以探究为核心,以问题为载体,更加注重过程和方法、情感体验与科学素养的形成。在新课程改革的实验区,这种新的教学模式已逐渐被广大师生所接受。而在非教学实验区受课时安排、教师观念、学校物质条件及高考的影响,这种更能体现自然科学的特征和更适合学生发展的教学模式被冷落的现象仍然存在。
(二)我国探究学习的实践和研究现状
1999年,第三次全教会后所颁布的《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》,进一步强调了学生创新精神和实践能力的培养,而创新精神和实践能力的培养离不开探究教学。在此背景下,我国不少地方开展了探究教学实验研究。国务院颁布的《基础教育课程改革纲要(试行)》中明确提出要“改变课程实施过于强调死记硬背、机械训练的现状,倡导学生的主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力,以及交流与合作的能力”。
2002年,西南师范大学教授靳玉乐等人也在其实验研究的基础上,总结并编写了全国中小学教师继续教育教材《探究教学论》一书,从理论和实践两个层面对探究教学的本质、意义、理论基础、特点、模式等方面进行了详细的论述。全国各地开展的许许多多探究教学理论与实验研究,也积极地推动了实验探究教学的研究和发展,为基础教育教学改革、优化课堂教学结构、提高教学效果提供了有力的支持。随着教育改革的深入开展,2003年颁布的《普通高中化学课程标准(实验)》中提出了对科学探究及化学实验能力的要求,突出了实验教学在化学教学中所占的地位,也对教师的教学提出了更高要求,要求教师运用探究教学去完成新课程标准中规定的教学任务。
二、职高化学探究性实验及其教学设计的界定和研究方法
(一)探究学习的界定
探究学习是一种基本的学习方式,即从学科领域或现实生活中选择或确定研究主题,在教学中创设一种类似于学术研究的情境,通过学生自主独立地发现问题、实验、操作、调查、信息收集与处理、表达与交流等多种探索活动获得知识和技能,发展能力,培养情感与态度,实现探索精神和创新能力的发展的学习方式和学习过程。
(二)探究性实验教学设计的界定
探究性实验是根据教学目标和教学实际情况,在学生已有知识和初步具有实验技能的条件下,由教师提出实验课题或学生自己提出实验课题,在教师的指导下,引导学生自主确定实验原理,设计实验方案,收集和整理实验信息、选择实验用品并动手实验,主动探究,得出结论或完成知识建构的一种实验方式。它的优势在于能够充分发挥学生在实验教学中的主体地位,每一个学生都能亲身经历探究的实验过程,调动学生学习的内在潜力,培养学生的创新精神和探究能力,使学生形成初步的科学研究能力,提高学生分析问题、解决问题的能力,全面提高学生的科学素养。
实验教学设计指化学教师和学生在实施化学实验之前,根据一定的化学实验的教学目标,选择适当的教学形式和教学模式,运用有关的化学知识、技能和方法,对实验的仪器、装置、步骤和方法进行的规划设计。在设计中充分体现教师的主导作用和学生的主体作用。结合职高化学探究性实验的界定,我们可以对职高化学探究性实验教学设计作如下界定:职高化学探究性实验教学设计指的是将职高化学探究性实验教与学的原理转化成教学材料和教学活动的方案的系统化计划过程,是一种职高化学探究性实验教学问题求解、知识建构,并侧重于职高化学探究性实验教学方案的寻找、设计、优化,以保证探究性实验教学有效实施的决策过程。
(三)研究方法
主要的研究方法包括:调查法,根据不同研究阶段的需要采取了问卷调查和访谈的形式进行了研究所需数据的收集和分析;文献法,本课题的研究过程中查阅了大量相关资料,进行分析研究,从而获取课题研究的理论依据及目前的国内外研究状态,为课题研究打下基础;教育实验法,为测量探究性实验教学的实施效果,本课题选择了一个有60名学生的高二理科班作为实验班,有计划地进行探究性实验教学实践研究。研究者通过观察、分析、调查等方式获得直接数据用于论证研究结果。
三、探究性实验教学设计的指导思想及原则
(一)职高化学探究性实验的教学设计指导思想
一方面,强调以实验为基础。以实验为基础是实验探究教学的一个重要指导思想,也是以实验为基础的化学教学现代教学中的具体体现。这是因为教学中的实验与科学研究的实验在实验性质、实验结构以及实验在认识中的作用和地位等方面具有一致性,是一种探究性活动。同时,“实践是认识来源”,即把实验作为提出问题、探索问题的重要途径和手段,要求课堂教学从问题出发,通过实验来开展。另一方面,突出学生学习的主体性。探究性实验教学的目的不仅是让学生学习实验的方法和过程,还要通过实验,培养学生探索与发现的能力。这种自主探究的教学方法对培养学生独立思考、探索研究能力有积极作用。同时,突出教学的探究性实验、探究式教学相对于传统的“把结论教给学生,而忽视这些知识是怎么产生的”这种教学而言,更重视教给学生如何获得科学事实和结论的过程,更加重视科学研究方法的传授。
(二)职高化学探究性实验的教学设计原则
职高化学探究性实验的教学设计原则主要包括以下几点:一是开放性原则。教师不能将设计思路条框化,要给学生一定的自由空间,使他们充分发挥想象力和创造力,不要急于否定学生的设计方案,在探究条件允许的情况下放手让他们大胆去尝试成功和失败,体验科学发现的真实过程,以培养他们作为探索者的敏锐的思想和求实的态度。二是知识能力相统一原则。认真组织运用好各种实验,充分发挥实验对学生的认知、情感、意志、行为、态度和方法等方面的激励、引导作用,活跃学生思想,开阔学生思路,使实验引导和启迪相统一,形成形象思维和抽象思维相融,在掌握基础知识和基本技能的同时发展能力,实现知识掌握和能力形成相统一。三是差异性原则。要全面了解学生,承认并关注学生的个体差异,发现每个学生的独特性,这是基本的前提。四是适应性原则。要根据学生的认知水平、实验的客观条件,选择具有探究价值的实验问题,设计出适合于学生的探究方案,使学生能够进行广泛、深入的探究,以便充分发挥实验在探究性教学中的作用。五是主体性原则。化学实验探究性教学必须遵循学生主体性原则,充分考虑这一活动的主体,为学生的全面发展和个性张扬组织、选择和设计教学。六是多元互动原则。多元互动是指学生、教师、教学内容及教学资源的多元化整合互动,是探究性学习的重要特征。
四、职高化学探究性实验教学设计的实施及研究结果分析
(一)探究性实验教学设计的实施
首先是问题探究型实验教学设计。问题探究型实验是以解决问题为直接目的。问题可以源于教材演示实验的改进,也可以是对化学实验中的异常现象的探究,还可以来源于学生在生活中的发现等,通过探究寻找为什么、是什么、怎么办、怎么样等问题的答案,是探究性实验设计的重要内容。其次是知识建构型实验教学设计。知识建构型实验是指通过实验探究过程完成基本概念、基本理论(或原理)的知识构建,通过学生的亲身经历加深对概念和理论的理解和掌握。同时提高了对演绎法、归纳法等科学探究方法的理解运用能力。再次是化学习题的探究性实验设计。通过实验探究过程,学生不仅解决了实验习题问题,而且亲历了实验法进行问题解决的过程。这个过程提高了同学的科学探究能力和化学的学习兴趣,同时,还对相关知识进行了复习,对应对新的高考形式下的探究性习题也大有裨益。最后是兴趣培养型实验教学设计。通过探究过程,学生的化学实验兴趣得到提升,也使他们对化学学科以及其他自然学科更加热爱。
(二)研究结果分析及思考
首先,探究性实验教学对学生实验能力的影响。尽管教学中所涉及的探究性实验的内容不同,解决问题的方法也各有差异,但实现探究过程都充分体现了心智技能与操作技能的和谐统一。探究性实验研究的思想方法对学生化学学习乃至其他学科的学习能力都产生了积极的影响。其次,探究性实验教学对学生学习情感的影响。探究性实验学习不仅改变了学生的学习活动方式,而且改变了学生在学习中的地位,更重要的是将改变学生的思维品质和学习心向,使学生更理性地投入学习,不断进取,积极参加各种学习活动,培养了他们热爱学习、勇于探索的品质,为终身学习的世界观的形成打下了基础。最后,探究性实验教学有利于学生对知识的理解和掌握。从教学效益来说,探究的优势是一个长期的优势,因此,更有利于学生理解和掌握知识。对学生而言,不仅提高了科学素养,而且大大提高了解答化学实验习题和解决化学实际问题的能力,也使其更加适应教育改革形势下注重探究和创新的高考形式。
(三)探究性实验教学的再认识
通过探究性实验教学的设计与实践的研究,笔者深深感到探究性实验教学在传统的实验教学基础上迈出了一大步。使实验教学真正体现出以学生为本,以学生的发展为根本目标的教育理念。课堂成为师生、生生多元互动的立体课堂,是学生喜欢的,也是教师认可的。
探究性实验教学以“问题”“现象”“方法”为基本要素,以假设、实验、对照为基本研究方法,给学生造就了较大程度的自由思考、自行设计、自主实验的时空条件,使他们拥有了自主探究、感受科学探索历程的机会和展示自己聪明智慧的平台。我们看到职高生智慧潜能的很大一部分尚未得到开发和利用,我们在教学中应把握有利时机,创设宽松的教学环境,更好地开发学生的智慧潜力。在探究性实验教学中,教师和学生共同参与,大家讨论问题民主活跃,畅所欲言。师生之间彼此更加了解,关系更加亲密。由此可见,探究性实验教学促进了师生关系的发展,从而对整个教学工作起到积极作用。
[参考文献]
[1]刘知新.化学学习论[M].南宁:广西教育出版社,1996.
[2]马建峰.化学实验教学论[M].北京:科学出版社,2006.
[3]闰孝平.在化学“实验探究”中培养学生创新能力[J].化学教学,2004(10).
[4]郑长龙.化学实验及其教学改革——探究的化学实验教学[J].中学化学教学参考,2002(Z1).
[关键词]探究性实验 教学设计 职高化学 科学探究 实践
[作者简介]牛玉连(1962- ),男,江苏铜山人,江苏铜山张集职业高级中学,中教高级,研究方向为化学化工。(江苏 铜山 221114)
[中图分类号]G712 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2010)29-0158-02
2003年,新一轮课程改革在全国范围内陆续开展,新课程提倡“通过以化学实验为主的多种探究活动,使学生体验科学探究的过程,激发学习化学的兴趣,强调化学探究意识,促进学生学习方式的转变,在实践中培养学生的创新精神和实践能力”。由此可见,探究性实验教学在职高化学中尤其重要。
一、化学探究性实验教学设计与实践的研究背景
(一)探究性试验的概念
所谓探究性实验是相对于验证性实验的又一实验教学方式,它以探究为核心,以问题为载体,更加注重过程和方法、情感体验与科学素养的形成。在新课程改革的实验区,这种新的教学模式已逐渐被广大师生所接受。而在非教学实验区受课时安排、教师观念、学校物质条件及高考的影响,这种更能体现自然科学的特征和更适合学生发展的教学模式被冷落的现象仍然存在。
(二)我国探究学习的实践和研究现状
1999年,第三次全教会后所颁布的《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》,进一步强调了学生创新精神和实践能力的培养,而创新精神和实践能力的培养离不开探究教学。在此背景下,我国不少地方开展了探究教学实验研究。国务院颁布的《基础教育课程改革纲要(试行)》中明确提出要“改变课程实施过于强调死记硬背、机械训练的现状,倡导学生的主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力,以及交流与合作的能力”。
2002年,西南师范大学教授靳玉乐等人也在其实验研究的基础上,总结并编写了全国中小学教师继续教育教材《探究教学论》一书,从理论和实践两个层面对探究教学的本质、意义、理论基础、特点、模式等方面进行了详细的论述。全国各地开展的许许多多探究教学理论与实验研究,也积极地推动了实验探究教学的研究和发展,为基础教育教学改革、优化课堂教学结构、提高教学效果提供了有力的支持。随着教育改革的深入开展,2003年颁布的《普通高中化学课程标准(实验)》中提出了对科学探究及化学实验能力的要求,突出了实验教学在化学教学中所占的地位,也对教师的教学提出了更高要求,要求教师运用探究教学去完成新课程标准中规定的教学任务。
二、职高化学探究性实验及其教学设计的界定和研究方法
(一)探究学习的界定
探究学习是一种基本的学习方式,即从学科领域或现实生活中选择或确定研究主题,在教学中创设一种类似于学术研究的情境,通过学生自主独立地发现问题、实验、操作、调查、信息收集与处理、表达与交流等多种探索活动获得知识和技能,发展能力,培养情感与态度,实现探索精神和创新能力的发展的学习方式和学习过程。
(二)探究性实验教学设计的界定
探究性实验是根据教学目标和教学实际情况,在学生已有知识和初步具有实验技能的条件下,由教师提出实验课题或学生自己提出实验课题,在教师的指导下,引导学生自主确定实验原理,设计实验方案,收集和整理实验信息、选择实验用品并动手实验,主动探究,得出结论或完成知识建构的一种实验方式。它的优势在于能够充分发挥学生在实验教学中的主体地位,每一个学生都能亲身经历探究的实验过程,调动学生学习的内在潜力,培养学生的创新精神和探究能力,使学生形成初步的科学研究能力,提高学生分析问题、解决问题的能力,全面提高学生的科学素养。
实验教学设计指化学教师和学生在实施化学实验之前,根据一定的化学实验的教学目标,选择适当的教学形式和教学模式,运用有关的化学知识、技能和方法,对实验的仪器、装置、步骤和方法进行的规划设计。在设计中充分体现教师的主导作用和学生的主体作用。结合职高化学探究性实验的界定,我们可以对职高化学探究性实验教学设计作如下界定:职高化学探究性实验教学设计指的是将职高化学探究性实验教与学的原理转化成教学材料和教学活动的方案的系统化计划过程,是一种职高化学探究性实验教学问题求解、知识建构,并侧重于职高化学探究性实验教学方案的寻找、设计、优化,以保证探究性实验教学有效实施的决策过程。
(三)研究方法
主要的研究方法包括:调查法,根据不同研究阶段的需要采取了问卷调查和访谈的形式进行了研究所需数据的收集和分析;文献法,本课题的研究过程中查阅了大量相关资料,进行分析研究,从而获取课题研究的理论依据及目前的国内外研究状态,为课题研究打下基础;教育实验法,为测量探究性实验教学的实施效果,本课题选择了一个有60名学生的高二理科班作为实验班,有计划地进行探究性实验教学实践研究。研究者通过观察、分析、调查等方式获得直接数据用于论证研究结果。
三、探究性实验教学设计的指导思想及原则
(一)职高化学探究性实验的教学设计指导思想
一方面,强调以实验为基础。以实验为基础是实验探究教学的一个重要指导思想,也是以实验为基础的化学教学现代教学中的具体体现。这是因为教学中的实验与科学研究的实验在实验性质、实验结构以及实验在认识中的作用和地位等方面具有一致性,是一种探究性活动。同时,“实践是认识来源”,即把实验作为提出问题、探索问题的重要途径和手段,要求课堂教学从问题出发,通过实验来开展。另一方面,突出学生学习的主体性。探究性实验教学的目的不仅是让学生学习实验的方法和过程,还要通过实验,培养学生探索与发现的能力。这种自主探究的教学方法对培养学生独立思考、探索研究能力有积极作用。同时,突出教学的探究性实验、探究式教学相对于传统的“把结论教给学生,而忽视这些知识是怎么产生的”这种教学而言,更重视教给学生如何获得科学事实和结论的过程,更加重视科学研究方法的传授。
(二)职高化学探究性实验的教学设计原则
职高化学探究性实验的教学设计原则主要包括以下几点:一是开放性原则。教师不能将设计思路条框化,要给学生一定的自由空间,使他们充分发挥想象力和创造力,不要急于否定学生的设计方案,在探究条件允许的情况下放手让他们大胆去尝试成功和失败,体验科学发现的真实过程,以培养他们作为探索者的敏锐的思想和求实的态度。二是知识能力相统一原则。认真组织运用好各种实验,充分发挥实验对学生的认知、情感、意志、行为、态度和方法等方面的激励、引导作用,活跃学生思想,开阔学生思路,使实验引导和启迪相统一,形成形象思维和抽象思维相融,在掌握基础知识和基本技能的同时发展能力,实现知识掌握和能力形成相统一。三是差异性原则。要全面了解学生,承认并关注学生的个体差异,发现每个学生的独特性,这是基本的前提。四是适应性原则。要根据学生的认知水平、实验的客观条件,选择具有探究价值的实验问题,设计出适合于学生的探究方案,使学生能够进行广泛、深入的探究,以便充分发挥实验在探究性教学中的作用。五是主体性原则。化学实验探究性教学必须遵循学生主体性原则,充分考虑这一活动的主体,为学生的全面发展和个性张扬组织、选择和设计教学。六是多元互动原则。多元互动是指学生、教师、教学内容及教学资源的多元化整合互动,是探究性学习的重要特征。
四、职高化学探究性实验教学设计的实施及研究结果分析
(一)探究性实验教学设计的实施
首先是问题探究型实验教学设计。问题探究型实验是以解决问题为直接目的。问题可以源于教材演示实验的改进,也可以是对化学实验中的异常现象的探究,还可以来源于学生在生活中的发现等,通过探究寻找为什么、是什么、怎么办、怎么样等问题的答案,是探究性实验设计的重要内容。其次是知识建构型实验教学设计。知识建构型实验是指通过实验探究过程完成基本概念、基本理论(或原理)的知识构建,通过学生的亲身经历加深对概念和理论的理解和掌握。同时提高了对演绎法、归纳法等科学探究方法的理解运用能力。再次是化学习题的探究性实验设计。通过实验探究过程,学生不仅解决了实验习题问题,而且亲历了实验法进行问题解决的过程。这个过程提高了同学的科学探究能力和化学的学习兴趣,同时,还对相关知识进行了复习,对应对新的高考形式下的探究性习题也大有裨益。最后是兴趣培养型实验教学设计。通过探究过程,学生的化学实验兴趣得到提升,也使他们对化学学科以及其他自然学科更加热爱。
(二)研究结果分析及思考
首先,探究性实验教学对学生实验能力的影响。尽管教学中所涉及的探究性实验的内容不同,解决问题的方法也各有差异,但实现探究过程都充分体现了心智技能与操作技能的和谐统一。探究性实验研究的思想方法对学生化学学习乃至其他学科的学习能力都产生了积极的影响。其次,探究性实验教学对学生学习情感的影响。探究性实验学习不仅改变了学生的学习活动方式,而且改变了学生在学习中的地位,更重要的是将改变学生的思维品质和学习心向,使学生更理性地投入学习,不断进取,积极参加各种学习活动,培养了他们热爱学习、勇于探索的品质,为终身学习的世界观的形成打下了基础。最后,探究性实验教学有利于学生对知识的理解和掌握。从教学效益来说,探究的优势是一个长期的优势,因此,更有利于学生理解和掌握知识。对学生而言,不仅提高了科学素养,而且大大提高了解答化学实验习题和解决化学实际问题的能力,也使其更加适应教育改革形势下注重探究和创新的高考形式。
(三)探究性实验教学的再认识
通过探究性实验教学的设计与实践的研究,笔者深深感到探究性实验教学在传统的实验教学基础上迈出了一大步。使实验教学真正体现出以学生为本,以学生的发展为根本目标的教育理念。课堂成为师生、生生多元互动的立体课堂,是学生喜欢的,也是教师认可的。
探究性实验教学以“问题”“现象”“方法”为基本要素,以假设、实验、对照为基本研究方法,给学生造就了较大程度的自由思考、自行设计、自主实验的时空条件,使他们拥有了自主探究、感受科学探索历程的机会和展示自己聪明智慧的平台。我们看到职高生智慧潜能的很大一部分尚未得到开发和利用,我们在教学中应把握有利时机,创设宽松的教学环境,更好地开发学生的智慧潜力。在探究性实验教学中,教师和学生共同参与,大家讨论问题民主活跃,畅所欲言。师生之间彼此更加了解,关系更加亲密。由此可见,探究性实验教学促进了师生关系的发展,从而对整个教学工作起到积极作用。
[参考文献]
[1]刘知新.化学学习论[M].南宁:广西教育出版社,1996.
[2]马建峰.化学实验教学论[M].北京:科学出版社,2006.
[3]闰孝平.在化学“实验探究”中培养学生创新能力[J].化学教学,2004(10).
[4]郑长龙.化学实验及其教学改革——探究的化学实验教学[J].中学化学教学参考,2002(Z1).