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摘要:在高中《化学课程标准(实验)》的“活动与探究建议中”所有模块规定或建议了以学生为主的探究活动有162个,对其统计和分析可知,探究学习方式主要有实验探究、调查探究、讨论交流、查阅资料探究,其中实验探究、调查探究等在探究学习活动中占据了主要地位,他们既有不同又相互融合。化学是一门实验科学,实验性是化学的一个突出特点。如何有效上好实验探究课是值得探讨的问题。教师在设计实验探究课时要考虑知识点的探究价值,抓住重点知识进行探究,还要考虑在探究过程中要对学生加以及时的引导、点拨,帮助学生掌握科学知识、有效提高解决实际问题的能力,同时要加强与学生的合作,培养学生的合作精神与创新精神;在探究结束时要及时进行评价,让学生在探究——理论——探究的每一环节都有所收获、有所体会。
关键词:实验探究教学 有效性 实践研究 分析讨论
2004年秋季山东省和其他3个省作为课改实验区开始实施新一轮高中课程改革,而本轮课改无论从教材的呈现方式、评价形式、授课方式、招生方式诸方面都有着前所未有的突破。本次课改的高中化学课程标准将积极倡导学生主动参与、乐于探究、善于交流与合作的学习方式放在重中之重的位置,设置了内容新颖、和社会生活联系密切的各种模块供学生选择,发挥学生的主动性,激发和调动学生学习的积极性,突出多样化的、现实的、有趣的、探究性的学习活动。
因此本文在关注理论的基础上,结合化学学科特点,结合教学实践,重点阐述实验探究教学中的有效实践的过程和培养策略,从而使其发挥应有的价值,以便使化学教学能更好地帮助和引导学生学习,实现课改的目的。
一、高中化学新课程的特点
1、新理念
新课程倡导“为了每位学生的发展”,体现了高度的人文关怀的新的教育价值观和课程观。强调关注不同学生的发展需要,注重学生学习兴趣、科学态度和科学精神的养成,帮助学生形成科学的世界观和方法论。
2、新结构
设置多样化的课程模块,分必修和选修两类,必修包括2个模块,选修包括6个模块,可以有效的拓展学生的选择空间,课程的多样性、选择性得到显著提高,不过分强调学科体系,融合了“学科中心”、“儿童中心”和“社会中心”学说的优点,较好的适应了学生的个性发展需要。
3、新的学习方式
是本次课改的目标和亮点,通过多种探究活动(实验、观察、测量、调查、访问、数据处理利用、讨论、小制作、角色扮演等),激发学生学习化学的兴趣,引导学生在进行探究过程中经历体验获得真知,着眼于探究过程的体验和方法训练,把知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面的学习目标有机结合,全面发展和提高学生的科学素养。
4、新的呈现方式
新课程十分重视学习情景的设计,在课程的教科书的每个章节或每个单元中精心设计问题情景,或从日常生活的话题引入,或从自然界的鲜活事例讲起,或从同学们已有的经验出发,或从现象鲜明的实验、生动直观的模型、图表、影像资料导入,呈现与学习内容相关的情景,以此激发学生的学习欲望和探究意识,并引导学生设计出丰富多彩的探究活动。
5、新的评价方式
“积极倡导学生自我评价、活动表现评价等多种评价方式,力图实现评价标准的多元化,即从过分强调所有学生对共同目标的达成转向关注个体发展的差异性、独特性,确立相应的评价指标。”①学生具有的不同生理、心理特性,学生拥有的课程资源条件各有差别,活动、作用方式各异,获得的感受、体验不尽相同,对学生学习的评价就不可能统统以一把尺子为标准。多元化的评价标准符合评价的科学性要求,在很大程度上提高了评价结果的信度。
二、高中化学新课程中实验探究教学有效性的实践研究
(一)有效教学的涵义
有效教学是指教师在遵循教学活动的客观规律下,以尽可能少的时间、精力和物力投入,取得尽可能多的教学效果,满足社会和个人的教育价值需求而组织实施的活动。它包括以下三个方面的内容:
1.有效果。有效果是指对教学活动结果与逾期教学目标的吻合程度的评价
2.有效率。教学活动是一种精神性生产活动,教学效率可表达为:教学效率=教学产出(效果)/教学投入=有效教学时间/实际教学时间
3.有效益。
有效益是指教学收益,教学活动的价值实现。
(二)高中化学新课程中实验探究教学有效性的实践研究
在高中《化学课程标准(实验)》的“活动与探究建议中”所有模块规定或建议了以学生为主的探究活动有162个,对其统计和分析可知,探究学习方式主要有实验探究、调查探究、讨论交流、查阅资料探究,其中的比例如图1所示。
由此可以看出实验探究、调查探究等在探究学习活动中占据了主要地位,他们既有不同又相互融合,由于时间和条件所限,本文主要探讨实验探究的实践研究,另外的留待以后继续研究。
化学是一门实验科学,实验性是化学的一个突出特点。《普通高中化学标准(实验)》指出:“化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用,化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣,创设生动活泼的教学情景,帮助学生理解和掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维,训练学生的科学方法,培养学生的科学态度和价值观,发展学生的科学探究能力。”①新课程还专门设置了实验化学模块。
1、实验探究教学的特点
① 突出学生学习的主体性
传统化学教学中的实验教学主要让学生重复验证书上的实验内容,因此从仪器装置到材料选用,实验指导中都有详细的要求,很少有能发挥学生主动探索独立发现的地方,主要是机械模仿。
而实验探究学习则充分发挥学生是实验探究的主体的作用,根据有意义学习理论的观点,课堂学习应突出学习者的主观能动性,学生是自己的知识的创建者,是学习的主人,是学习的主体。例如苏教版新教材中第二单元,铁铜的获取及应用中Fe3+的检验就是提供信息提示,让学生自己设计实验方法,并且还在课后附上参考方法来帮助学生,这就給予学生很大的自由选择的空间,有利于学生发挥的主体性,展示自己的创造力,想象力。
②以小组为基本组织形式
当今世界是一个合作的世界,提倡合作交流,共享知识,因此,开展小组合作形式来进行探究实验学习有利于激励学生大胆行动与思考,帮助学生学习按照一定规则开展讨论,准确与他人交流,向别人解释自己的想法,善待批评以审视自己的观点,获取更正确的认识,学会相互接纳、赞赏、分享、互助等等。
③以提高学生的科学素养为宗旨
赞可夫强调“我们的时代不仅要求一个人具备广泛而深刻的知识,而且要求发展他们的智慧、意志、情感,发展他们的才能和禀赋,进而促进他们全面和谐的发展”。①
实验是实现探究教学的最佳载体,在实验探究中领悟科学家们研究世界所用的方法及实事求是的科学态度和科学精神,形成正确的化学实验态度、情感价值观。
2、实验探究教学有效性的具体模式
提出探究性实验问题→猜想与假说→设计实验→实施实验→收集证据→解释与结论→应用反思与评价
①提出探究性实验问题
爱因斯坦曾说过:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为要解决一个问题也仅是一个数学或实验的技能而已,而提出新的问题,新的可能性,从新角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步”。①在化学新课程中,提出问题作为实验探究学习方式的重要环节而受到高度重视。
◆问题应具探究价值
若问题过易,学生不需要怎么思考就能解决;或者问题过难,学生怎么思考也解决不了,这样的问题对学生来说都没有探究价值。不仅要考虑学生的主体需要,还应考虑学校是否具备进行实验探究的条件。
◆问题要能引起探究兴趣
实验问题如能引起学生的探究的兴趣,就会使学生的学习情绪处于高涨的状态,从内容上看,问题大多是与学生生活密切联系的问题,从形式上看,问题要变化多样,形式单一的问题会使学生感到乏味。
②假说与猜想
实验问题提出后,学生要对问题进行分析推测思考,提出假说与猜想。形成假说是科学研究的一个重要环节。当学生不能提出假说与猜想或提出的假说与猜想不合理,无法进行探究活动时老师应給予适时指导,让学生重新主动进行分析、推测,然后提出合理假说与猜想。
③设计实验
同样一个化学实验问题,可以设计出多种解决方案,如:区别浓硫酸和稀硫酸的方法,可以有以下几种方法:加金属铜并加热看是否反应?加指示剂看是否变色?加硫酸铜晶体看是否变白色?分别滴加两种液体在火柴杆上看是否变黑等等?鼓励学生选用多种证据对自己的实验方案进行论证,引导学生倾听别人的设计方案和别人对自己实验的评价。
在课程标准中也给出了许多设计实验,如:设计硫酸亚铁铵的制备及纯度测定实验,金属的电镀等。
④实施实验,收集证据
“收集证据”是化学探究能力的构成要素之一,在传统化学教学中的事实和证据,主要由教师提供,学生主要是接受现成的事实和证据,因此化学新课程标准中将收集证据置于重要地位,使学生在具体的实验探究的学习中发展自己收集证据的能力。
在化学实验教学中最经常使用的收集证据的方式就是实验观察。观察是化学实验学习中一种非常重要的学习方式在课程标准中也给出了许多观察实验,如观察李比希法分析碳氢元素含量的仪器与原理;苯的溴代或硝化反应;甲苯与酸性高锰酸钾溶液的作用。
⑤解释与结论
解释与结论具有将学生从实验、实践中获得的知识进行整合,使之条理化,系统化的功能;具有使学生从实验实践中获得更为广泛和全面的体验,促成感性认识上升到理性认识,具体的探究活动得到升华的功能。
⑥应用、反思与评价
应用、反思与评价是提高实验探究学习方式的有效性,确保学习质量的一种主要策略和机制,能使实验探究活动少走弯路,提高探究的效率。
3、实验探究教学的有效策略
①教师必须为学生创设一个良好的学习情境
《高中化学课标准(实验)》的教学建议明确指出:“化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣,创设生动活泼的教学情景,帮助学生提高学习化学的兴趣,帮助学生理解和掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维”。①并在教科书的编写中提供了许多可供选择的学习情景素材,这些情景是学生进行探究获得知识的基础。
建构主义情景教学观认为,知识的产生依赖于教学情境,学生在实际的活动中体验知识的产生、积累与发展过程,才能达到对知识的深层理解,因此教师必须为学生创造一个良好的学习情境。
◆创设真实的学习情境。从许多教师的经验可概括如下:多方面发掘,利用各种课程资源,如化学实验、化学史料、参观生产厂家,让学生感觉自己是生活在真实的化学世界中,产生真实的问题情境,并促使学生去解释。
◆应用探究性化学实验,在实际情景中观察发现问题,通过思考、探究、寻找答案。例如探究加碘盐的含量;蛋白质的性质等。
②创设和谐气氛、鼓励学生大胆质疑
人本主义认为要使个人的创造力得到充分的发挥和发展,首先必须使他达到心理安全和心理自由,只有学生处在一种心理安全和心理自由的氛围中,他才不会害怕表现自己,他才能积极地思索问题,有效地发现问题和大胆地提出问题,
传统的化学实验教学,教师往往只重视自己在课堂中如何向学生提出问题,而忽视让学生自己提问,化学新课程下的实验探究学习方式要求教师在创设问题情景的基础上鼓励学生大胆想象、勇敢质疑,及时给予肯定和表扬,使学生相信自己有提出问题的能力,敢于大胆质疑。
③发挥实验探究小组的作用,引导学生主动对猜想和假说进行交流和论证
由于每个学生的生活经验、知识基础、学习习惯和实验探究能力不同,他们提出猜想与假说的方式、角度、深刻程度等也都有着较大差异,而小组合作探究这种学习方式为形成好的学习共同体建立了平台小组成员间通过交流讨论,认知冲突,交换自己的猜想与假设,通过相互帮助,使学生在探究化学实验的过程中体会实验探究的重要性。
三、结果分析
(一)教师方面
1、从“以教师为中心”的传统观念向“以学生为本”的新观念转变
在探究学习方式的培养中,要求“学生用探究的方法学,学探究的方法”,①要求“教师用探究的方法教,教探究的方法”。②教师不仅仅是把现成的知识传授给学生,更重要的是教会学生获得知识的方法。
管福荣老师在访谈中说:“要成功实施探究学习,我感触最深的是对教师的引导能力和课堂驾御能力要求很高。让学生学会学习,教师不能包办代替,认为讲得越多越好,讲得太多,太难,恰恰走到了新教改的反面。”
2、工作状态的变化
教师工作压力大,外出学习机会少,长期的超负荷工作,使得教师身心疲惫、身体素质下降。那种教师是“神圣的职业”的赞誉也变得徒有虚名了。
探究学习就是一个很好的突破口,曹善志老师在访谈中说:“过去一提上课,心里就沉甸甸的。现在好了,我愿意上课,一天就是让我上四五节课,也没有问题。”因为在课堂这个特殊时空中,师生双方相互交流,在对话中不断建构知识,使师生双方均获得了极高的成就感。
3、业务能力要求的变化
在探究学习中,虽然教师的负担减轻了,但对于能力的要求却多元而复杂了。在探究学习中,学生的问题意识得到培养,提出的问题往往涉及到大学内容,或者是跨越多个学科的内容。王利恒老师在访谈中说:“现在学生教不了了,过去两小时就备节课,现在还不得一个星期啊!为了上好一节课,迫使自己查阅大量资料,关注、思考很多问题,否则就不能自信地面对学生。”这就促使教师不断进取,不断地给自己充电,提高了自己的业务水平。
4、教师角色发生了变化
“教师由传统意义上的传道、授业、解惑者向批判者、反思者等转变,教师由课本的忠实执行者变为课程的开发者(尤其是校本课程的开发)和课程知识的建构者,是用教材教而不是教教材。”①许多老师都感慨地说:“过去要把教材中的每一个字,每个反应条件甚至“;”也得记清楚,天天讲以书为准,不敢越雷池半步,现在是百花绽放,百家争鸣,老师可以尽情地将自己所学的化学专业知识倾数传給学生,和学生争论探究。”
5、加强了教师与教师之间的合作。
探究的内容或课题涉及多门学科知识和方法,但一个人的时间和精力是有限的,所以为了更好的解决探究过程中可能遇到的种种问题,我们充分发挥教师的集体智慧,教师之间的紧密合作成为必然。正如白长青老师所说:“团队精神体现的好不好,在新教材的使用中体现得尤为突出,因为新教材只是一本参考书,教师必须重新组织教材,以期适合探究学习。”
(二)学生方面
我们采用了建学生学习档案、个别座谈、全面问卷调查等多种方法相结合的方式,从学习目的、学习态度、学习习惯、学习方式、性格张扬、与人合作能力、解决问题能力等方面,对实验班学生和对比班学生进行了分析对比,其结果是:实验班学生在学习的积极性、主动性、问题性、综合性、灵活性、实践性、开放性、受挫性、创新性、合作性等方面都明显好于对比班。主要表现在以下几方面:
1、学生逐步形成主体意识,即由“被动接受”向“主动学习”的转变
探究学习方式为学生提供了广阔、开放的活动空间,使学生学会了用探究法和发现法去探究和建构知识的意义,并学会在建构知识的过程中主动去搜集和分析有关的信息资料,对所学的问题提出各种假说,并努力加以验证,认真思考。
2、学习状态变得轻松有趣,经受了一定的情感教育
在问卷调查中,当让学生用一个字或词说出在化学课堂中的学习状态时,有21%的学生用“轻松”或“松驰”来表示,另有9%的学生感觉“有趣”还有13%的学生用“兴奋”或“思维活跃”来表达。在访谈中,刘洋同学说:“在化学课上感觉身心放松,能较快地融入课堂氛围中。”显然在探究学习中,大部分学生能够做到身心舒展,不把学习当作一种负担,而是一种快乐的游戏。
在亲历探究过程后,学生们经历了挫折与失败、成功与兴奋,正如有的学生说:“历尽艰辛之后的成功才更快乐,更深刻”,“原来科学研究这么不容易,科学家真了不起。”
3、学生逐步形成合作与共享的品质
在合作与交流中,学生明白了可以使大家贡献各自的经验和发挥各自的优势,学生之间逐步将原来的竞争转化为了合作。
例如,在探究油脂的水解和皂化反应的实验中经过同学们的一番交流与讨论,意见综合等激起了彼此的灵感,促进彼此建构出新的假说和更深层的理解。在到制皂厂进行实地考察了解的过程中,小组成员之间在团结协作、共享经验与快乐的交互作用过程中,他们自然而然地加强了团结,增进了友谊,也提高了人际交往的能力。
4、学生发现问题和探究问题的意识得到了加强
在探究学习中,由于知识的内在联系,往往能带动起后继知识的学习。学生在学习过程中的问题意识和探究意识明显增强。在学习离子方程式的书写的过程中,王林同学禁不住问老师:“它的书写究竟是按什么规则写出来的?”在学习范德华力时,黎明同学迫不及待地问老师:“是不是所有的分子晶体的熔沸点高低都决定于它呢?”每当这种时候,我都会不失时机地一点后续知识,并建议大家如若有兴趣,课下再进一步研究。等学到这一部分内容时,知识已经成为学生求知的一种需要,而不是一种任务了。在访谈中,李勤同学也说:“在化学课上,同学问问题的比其他课程要多。”不仅如此,学生还表现出了用化学知识解释生活现象的倾向。
5、学生获取信息和处理信息的能力得到了提高。
为了查找有价值的资料,学生们想方设法利用了所有可能的信息渠道,如报纸、杂志、教科书、工具书、影视、互联网等,有时还进行实地考察和访谈。并学会了使用一些相关的仪器、设备以及如何处理信息和实验数据的方法。这样学生通过探究学习,使自己的获取信息和处理信息的能力得到了提高。
四、问题讨论
1、新课程自身的问题
①课程体系复杂,难以把握重点,且教师素质跟不上,出现备课难,工作量大的问题;很多社会探究难以实现,课程资源匮乏;教材过于城市化,不够贴近农村生活实际,对农村学生来说有困难。
②课程标准对化学课程目标要求比较宏观,不像过去原有教学大纲那么细致、具体。再加上有多个版本的教材作参考,教材在内容与呈现方式上又有差别,如何理解,如何使用?存有不少疑惑。这种疑惑,反映在具体教学上,就是感到对教材知识点的内涵和外延把握不准,反映在教师的备课上,教师感到时间紧,参考教材多,阅读不过来,看得越多越不知如何教。
③高考招生方式,命题方式,教材编写之间并不同步,由于教师对教材没有全面系统地了解、把握,对命题方式无法预知,所以心中无数,目标模糊,因此课改的目标、理念就难以深入贯彻,有“摸着石头过河”之感。
2、教师方面
①一些教师的观念难以转变,老一套东西早已在他们的头脑中根深蒂固,面对新课程改革,他们深感“太突然”,难以适应。另外功利心在作祟,不敢让学生放松,而根据以往高考的经验进行教学。
我在访谈过程中,发现很多教师不知道什么是探究学习方式。有些教师虽然知道探究学习,但也只是把不重要的内容放給学生探究,因为他们的学生在义务教育阶段已养成从教师那里获得正确的结论的习惯,只靠高中阶段的教师努力,收效甚微,所以说教育是一个系统的工程。
②课程对教师提出较高要求,虽经过培训,但仍有教师不懂得如何将理论转变为可操作的方法,要么“穿新鞋走老路”,要么是弄巧成拙,比如新课程倡导转变学生的学习方式,把发展学生的探究能力放在首位,但在很多新课的公开课上不管什么内容都探究,因此常常看到课堂上探究活动处于无政府状态,毫无实质性的讨论,更别提让学生主动探究,提高能力了。
① 教师的业务能力急待提高,大量增加大学无机化学知识,有机知识、
物质结构知识,但由于长期脱离对大学知识的学习和应用,知识遗忘,资料匮乏,使教师备课方面感到压力过重。
3、教学评价方面
①新的教学评价方式难以开展。对学校的评价仍以升入大学的学生人数为主,所以评价制度的改革是课改的前提。
其次,新课程提出的学生发展除了学科学习目标,除了学业成绩,还有一般性发展目标,如“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”等等,难以用量化的形式进行准确、客观的描述,这就给教师的具体操作带来了一定难度,虽然提供了一些评价方式,但效果也不太理想。
②如何对学习小组的每一成员进行评价?哪些方面需作定量评价?哪些方面可作质性评价?二者怎样才能有机结合?虽然给出了一些模式,如小组成员互评、档案袋评价法等。但能否有效评价这一问题我们还有许多工作需要做。
4、教学实施方面
①开始实施探究学习阶段,课堂节奏推进缓慢。由于学生不适应这种学习方式,往往不能及时完成教学任务。但随着时间的推移,学习习惯的逐渐养成,上课的效率慢慢提高。如果各学科教学都能较早地注意培养学生探究学习的方式,各科教师的合力将营造出厚重的适合探究学习的文化氛围,我们教师和学生都将会成为探究学习的受益者。
②教师和学生的负担都过于沉重。在做课题期间,我曾设计了一些小课题,希望学生在课后分组合作研究,以期达到配合课堂教学的效果。但由于教学任务繁重、考试次数频繁而无法按预期目的实施。所以不給师生减负,课改举步维艰。
③探究学习的实施确实給师生减轻了负性负担,在培养学生科学素养、培育创新精神、提高实践能力上有着得天独厚的优势。但是不可否认的是,与传统的接受式学习相比,知识的系统性相对地弱化了,基础知识掌握得也不如传统接受式学习牢固,如从几次考试成绩来看,提高不太明显。实验班只比对照班的标准略有偏高,但相差不大,无显著性差异。
④由于我校现在正实行走班制,虽然给学生提更了多样化的选择,发展了学生的个性,但由于班级不固定,教师对学生的情况不熟悉,原有的小组被拆散,给探究教学的实施带来了难题。
除此之外,什么内容适合什么样的探究模式,仍需不断探索。因此,探究式教学的实验是一个循序渐进的过程,是一个继承和革新并存的过程,是一项长期的艰巨的任务,需要我们不断地探索、不断地去完善。
[参考文献]
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[8]郑长龙.化学实验教学新视野.北京:高等教育出版社,2003:9
论文:
[1]陈琼.课程资源视野中的学习方式变革研究.硕士论文.30
关键词:实验探究教学 有效性 实践研究 分析讨论
2004年秋季山东省和其他3个省作为课改实验区开始实施新一轮高中课程改革,而本轮课改无论从教材的呈现方式、评价形式、授课方式、招生方式诸方面都有着前所未有的突破。本次课改的高中化学课程标准将积极倡导学生主动参与、乐于探究、善于交流与合作的学习方式放在重中之重的位置,设置了内容新颖、和社会生活联系密切的各种模块供学生选择,发挥学生的主动性,激发和调动学生学习的积极性,突出多样化的、现实的、有趣的、探究性的学习活动。
因此本文在关注理论的基础上,结合化学学科特点,结合教学实践,重点阐述实验探究教学中的有效实践的过程和培养策略,从而使其发挥应有的价值,以便使化学教学能更好地帮助和引导学生学习,实现课改的目的。
一、高中化学新课程的特点
1、新理念
新课程倡导“为了每位学生的发展”,体现了高度的人文关怀的新的教育价值观和课程观。强调关注不同学生的发展需要,注重学生学习兴趣、科学态度和科学精神的养成,帮助学生形成科学的世界观和方法论。
2、新结构
设置多样化的课程模块,分必修和选修两类,必修包括2个模块,选修包括6个模块,可以有效的拓展学生的选择空间,课程的多样性、选择性得到显著提高,不过分强调学科体系,融合了“学科中心”、“儿童中心”和“社会中心”学说的优点,较好的适应了学生的个性发展需要。
3、新的学习方式
是本次课改的目标和亮点,通过多种探究活动(实验、观察、测量、调查、访问、数据处理利用、讨论、小制作、角色扮演等),激发学生学习化学的兴趣,引导学生在进行探究过程中经历体验获得真知,着眼于探究过程的体验和方法训练,把知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三方面的学习目标有机结合,全面发展和提高学生的科学素养。
4、新的呈现方式
新课程十分重视学习情景的设计,在课程的教科书的每个章节或每个单元中精心设计问题情景,或从日常生活的话题引入,或从自然界的鲜活事例讲起,或从同学们已有的经验出发,或从现象鲜明的实验、生动直观的模型、图表、影像资料导入,呈现与学习内容相关的情景,以此激发学生的学习欲望和探究意识,并引导学生设计出丰富多彩的探究活动。
5、新的评价方式
“积极倡导学生自我评价、活动表现评价等多种评价方式,力图实现评价标准的多元化,即从过分强调所有学生对共同目标的达成转向关注个体发展的差异性、独特性,确立相应的评价指标。”①学生具有的不同生理、心理特性,学生拥有的课程资源条件各有差别,活动、作用方式各异,获得的感受、体验不尽相同,对学生学习的评价就不可能统统以一把尺子为标准。多元化的评价标准符合评价的科学性要求,在很大程度上提高了评价结果的信度。
二、高中化学新课程中实验探究教学有效性的实践研究
(一)有效教学的涵义
有效教学是指教师在遵循教学活动的客观规律下,以尽可能少的时间、精力和物力投入,取得尽可能多的教学效果,满足社会和个人的教育价值需求而组织实施的活动。它包括以下三个方面的内容:
1.有效果。有效果是指对教学活动结果与逾期教学目标的吻合程度的评价
2.有效率。教学活动是一种精神性生产活动,教学效率可表达为:教学效率=教学产出(效果)/教学投入=有效教学时间/实际教学时间
3.有效益。
有效益是指教学收益,教学活动的价值实现。
(二)高中化学新课程中实验探究教学有效性的实践研究
在高中《化学课程标准(实验)》的“活动与探究建议中”所有模块规定或建议了以学生为主的探究活动有162个,对其统计和分析可知,探究学习方式主要有实验探究、调查探究、讨论交流、查阅资料探究,其中的比例如图1所示。
由此可以看出实验探究、调查探究等在探究学习活动中占据了主要地位,他们既有不同又相互融合,由于时间和条件所限,本文主要探讨实验探究的实践研究,另外的留待以后继续研究。
化学是一门实验科学,实验性是化学的一个突出特点。《普通高中化学标准(实验)》指出:“化学实验对全面提高学生的科学素养有着极为重要的作用,化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣,创设生动活泼的教学情景,帮助学生理解和掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维,训练学生的科学方法,培养学生的科学态度和价值观,发展学生的科学探究能力。”①新课程还专门设置了实验化学模块。
1、实验探究教学的特点
① 突出学生学习的主体性
传统化学教学中的实验教学主要让学生重复验证书上的实验内容,因此从仪器装置到材料选用,实验指导中都有详细的要求,很少有能发挥学生主动探索独立发现的地方,主要是机械模仿。
而实验探究学习则充分发挥学生是实验探究的主体的作用,根据有意义学习理论的观点,课堂学习应突出学习者的主观能动性,学生是自己的知识的创建者,是学习的主人,是学习的主体。例如苏教版新教材中第二单元,铁铜的获取及应用中Fe3+的检验就是提供信息提示,让学生自己设计实验方法,并且还在课后附上参考方法来帮助学生,这就給予学生很大的自由选择的空间,有利于学生发挥的主体性,展示自己的创造力,想象力。
②以小组为基本组织形式
当今世界是一个合作的世界,提倡合作交流,共享知识,因此,开展小组合作形式来进行探究实验学习有利于激励学生大胆行动与思考,帮助学生学习按照一定规则开展讨论,准确与他人交流,向别人解释自己的想法,善待批评以审视自己的观点,获取更正确的认识,学会相互接纳、赞赏、分享、互助等等。
③以提高学生的科学素养为宗旨
赞可夫强调“我们的时代不仅要求一个人具备广泛而深刻的知识,而且要求发展他们的智慧、意志、情感,发展他们的才能和禀赋,进而促进他们全面和谐的发展”。①
实验是实现探究教学的最佳载体,在实验探究中领悟科学家们研究世界所用的方法及实事求是的科学态度和科学精神,形成正确的化学实验态度、情感价值观。
2、实验探究教学有效性的具体模式
提出探究性实验问题→猜想与假说→设计实验→实施实验→收集证据→解释与结论→应用反思与评价
①提出探究性实验问题
爱因斯坦曾说过:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为要解决一个问题也仅是一个数学或实验的技能而已,而提出新的问题,新的可能性,从新角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步”。①在化学新课程中,提出问题作为实验探究学习方式的重要环节而受到高度重视。
◆问题应具探究价值
若问题过易,学生不需要怎么思考就能解决;或者问题过难,学生怎么思考也解决不了,这样的问题对学生来说都没有探究价值。不仅要考虑学生的主体需要,还应考虑学校是否具备进行实验探究的条件。
◆问题要能引起探究兴趣
实验问题如能引起学生的探究的兴趣,就会使学生的学习情绪处于高涨的状态,从内容上看,问题大多是与学生生活密切联系的问题,从形式上看,问题要变化多样,形式单一的问题会使学生感到乏味。
②假说与猜想
实验问题提出后,学生要对问题进行分析推测思考,提出假说与猜想。形成假说是科学研究的一个重要环节。当学生不能提出假说与猜想或提出的假说与猜想不合理,无法进行探究活动时老师应給予适时指导,让学生重新主动进行分析、推测,然后提出合理假说与猜想。
③设计实验
同样一个化学实验问题,可以设计出多种解决方案,如:区别浓硫酸和稀硫酸的方法,可以有以下几种方法:加金属铜并加热看是否反应?加指示剂看是否变色?加硫酸铜晶体看是否变白色?分别滴加两种液体在火柴杆上看是否变黑等等?鼓励学生选用多种证据对自己的实验方案进行论证,引导学生倾听别人的设计方案和别人对自己实验的评价。
在课程标准中也给出了许多设计实验,如:设计硫酸亚铁铵的制备及纯度测定实验,金属的电镀等。
④实施实验,收集证据
“收集证据”是化学探究能力的构成要素之一,在传统化学教学中的事实和证据,主要由教师提供,学生主要是接受现成的事实和证据,因此化学新课程标准中将收集证据置于重要地位,使学生在具体的实验探究的学习中发展自己收集证据的能力。
在化学实验教学中最经常使用的收集证据的方式就是实验观察。观察是化学实验学习中一种非常重要的学习方式在课程标准中也给出了许多观察实验,如观察李比希法分析碳氢元素含量的仪器与原理;苯的溴代或硝化反应;甲苯与酸性高锰酸钾溶液的作用。
⑤解释与结论
解释与结论具有将学生从实验、实践中获得的知识进行整合,使之条理化,系统化的功能;具有使学生从实验实践中获得更为广泛和全面的体验,促成感性认识上升到理性认识,具体的探究活动得到升华的功能。
⑥应用、反思与评价
应用、反思与评价是提高实验探究学习方式的有效性,确保学习质量的一种主要策略和机制,能使实验探究活动少走弯路,提高探究的效率。
3、实验探究教学的有效策略
①教师必须为学生创设一个良好的学习情境
《高中化学课标准(实验)》的教学建议明确指出:“化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣,创设生动活泼的教学情景,帮助学生提高学习化学的兴趣,帮助学生理解和掌握化学知识和技能,启迪学生的科学思维”。①并在教科书的编写中提供了许多可供选择的学习情景素材,这些情景是学生进行探究获得知识的基础。
建构主义情景教学观认为,知识的产生依赖于教学情境,学生在实际的活动中体验知识的产生、积累与发展过程,才能达到对知识的深层理解,因此教师必须为学生创造一个良好的学习情境。
◆创设真实的学习情境。从许多教师的经验可概括如下:多方面发掘,利用各种课程资源,如化学实验、化学史料、参观生产厂家,让学生感觉自己是生活在真实的化学世界中,产生真实的问题情境,并促使学生去解释。
◆应用探究性化学实验,在实际情景中观察发现问题,通过思考、探究、寻找答案。例如探究加碘盐的含量;蛋白质的性质等。
②创设和谐气氛、鼓励学生大胆质疑
人本主义认为要使个人的创造力得到充分的发挥和发展,首先必须使他达到心理安全和心理自由,只有学生处在一种心理安全和心理自由的氛围中,他才不会害怕表现自己,他才能积极地思索问题,有效地发现问题和大胆地提出问题,
传统的化学实验教学,教师往往只重视自己在课堂中如何向学生提出问题,而忽视让学生自己提问,化学新课程下的实验探究学习方式要求教师在创设问题情景的基础上鼓励学生大胆想象、勇敢质疑,及时给予肯定和表扬,使学生相信自己有提出问题的能力,敢于大胆质疑。
③发挥实验探究小组的作用,引导学生主动对猜想和假说进行交流和论证
由于每个学生的生活经验、知识基础、学习习惯和实验探究能力不同,他们提出猜想与假说的方式、角度、深刻程度等也都有着较大差异,而小组合作探究这种学习方式为形成好的学习共同体建立了平台小组成员间通过交流讨论,认知冲突,交换自己的猜想与假设,通过相互帮助,使学生在探究化学实验的过程中体会实验探究的重要性。
三、结果分析
(一)教师方面
1、从“以教师为中心”的传统观念向“以学生为本”的新观念转变
在探究学习方式的培养中,要求“学生用探究的方法学,学探究的方法”,①要求“教师用探究的方法教,教探究的方法”。②教师不仅仅是把现成的知识传授给学生,更重要的是教会学生获得知识的方法。
管福荣老师在访谈中说:“要成功实施探究学习,我感触最深的是对教师的引导能力和课堂驾御能力要求很高。让学生学会学习,教师不能包办代替,认为讲得越多越好,讲得太多,太难,恰恰走到了新教改的反面。”
2、工作状态的变化
教师工作压力大,外出学习机会少,长期的超负荷工作,使得教师身心疲惫、身体素质下降。那种教师是“神圣的职业”的赞誉也变得徒有虚名了。
探究学习就是一个很好的突破口,曹善志老师在访谈中说:“过去一提上课,心里就沉甸甸的。现在好了,我愿意上课,一天就是让我上四五节课,也没有问题。”因为在课堂这个特殊时空中,师生双方相互交流,在对话中不断建构知识,使师生双方均获得了极高的成就感。
3、业务能力要求的变化
在探究学习中,虽然教师的负担减轻了,但对于能力的要求却多元而复杂了。在探究学习中,学生的问题意识得到培养,提出的问题往往涉及到大学内容,或者是跨越多个学科的内容。王利恒老师在访谈中说:“现在学生教不了了,过去两小时就备节课,现在还不得一个星期啊!为了上好一节课,迫使自己查阅大量资料,关注、思考很多问题,否则就不能自信地面对学生。”这就促使教师不断进取,不断地给自己充电,提高了自己的业务水平。
4、教师角色发生了变化
“教师由传统意义上的传道、授业、解惑者向批判者、反思者等转变,教师由课本的忠实执行者变为课程的开发者(尤其是校本课程的开发)和课程知识的建构者,是用教材教而不是教教材。”①许多老师都感慨地说:“过去要把教材中的每一个字,每个反应条件甚至“;”也得记清楚,天天讲以书为准,不敢越雷池半步,现在是百花绽放,百家争鸣,老师可以尽情地将自己所学的化学专业知识倾数传給学生,和学生争论探究。”
5、加强了教师与教师之间的合作。
探究的内容或课题涉及多门学科知识和方法,但一个人的时间和精力是有限的,所以为了更好的解决探究过程中可能遇到的种种问题,我们充分发挥教师的集体智慧,教师之间的紧密合作成为必然。正如白长青老师所说:“团队精神体现的好不好,在新教材的使用中体现得尤为突出,因为新教材只是一本参考书,教师必须重新组织教材,以期适合探究学习。”
(二)学生方面
我们采用了建学生学习档案、个别座谈、全面问卷调查等多种方法相结合的方式,从学习目的、学习态度、学习习惯、学习方式、性格张扬、与人合作能力、解决问题能力等方面,对实验班学生和对比班学生进行了分析对比,其结果是:实验班学生在学习的积极性、主动性、问题性、综合性、灵活性、实践性、开放性、受挫性、创新性、合作性等方面都明显好于对比班。主要表现在以下几方面:
1、学生逐步形成主体意识,即由“被动接受”向“主动学习”的转变
探究学习方式为学生提供了广阔、开放的活动空间,使学生学会了用探究法和发现法去探究和建构知识的意义,并学会在建构知识的过程中主动去搜集和分析有关的信息资料,对所学的问题提出各种假说,并努力加以验证,认真思考。
2、学习状态变得轻松有趣,经受了一定的情感教育
在问卷调查中,当让学生用一个字或词说出在化学课堂中的学习状态时,有21%的学生用“轻松”或“松驰”来表示,另有9%的学生感觉“有趣”还有13%的学生用“兴奋”或“思维活跃”来表达。在访谈中,刘洋同学说:“在化学课上感觉身心放松,能较快地融入课堂氛围中。”显然在探究学习中,大部分学生能够做到身心舒展,不把学习当作一种负担,而是一种快乐的游戏。
在亲历探究过程后,学生们经历了挫折与失败、成功与兴奋,正如有的学生说:“历尽艰辛之后的成功才更快乐,更深刻”,“原来科学研究这么不容易,科学家真了不起。”
3、学生逐步形成合作与共享的品质
在合作与交流中,学生明白了可以使大家贡献各自的经验和发挥各自的优势,学生之间逐步将原来的竞争转化为了合作。
例如,在探究油脂的水解和皂化反应的实验中经过同学们的一番交流与讨论,意见综合等激起了彼此的灵感,促进彼此建构出新的假说和更深层的理解。在到制皂厂进行实地考察了解的过程中,小组成员之间在团结协作、共享经验与快乐的交互作用过程中,他们自然而然地加强了团结,增进了友谊,也提高了人际交往的能力。
4、学生发现问题和探究问题的意识得到了加强
在探究学习中,由于知识的内在联系,往往能带动起后继知识的学习。学生在学习过程中的问题意识和探究意识明显增强。在学习离子方程式的书写的过程中,王林同学禁不住问老师:“它的书写究竟是按什么规则写出来的?”在学习范德华力时,黎明同学迫不及待地问老师:“是不是所有的分子晶体的熔沸点高低都决定于它呢?”每当这种时候,我都会不失时机地一点后续知识,并建议大家如若有兴趣,课下再进一步研究。等学到这一部分内容时,知识已经成为学生求知的一种需要,而不是一种任务了。在访谈中,李勤同学也说:“在化学课上,同学问问题的比其他课程要多。”不仅如此,学生还表现出了用化学知识解释生活现象的倾向。
5、学生获取信息和处理信息的能力得到了提高。
为了查找有价值的资料,学生们想方设法利用了所有可能的信息渠道,如报纸、杂志、教科书、工具书、影视、互联网等,有时还进行实地考察和访谈。并学会了使用一些相关的仪器、设备以及如何处理信息和实验数据的方法。这样学生通过探究学习,使自己的获取信息和处理信息的能力得到了提高。
四、问题讨论
1、新课程自身的问题
①课程体系复杂,难以把握重点,且教师素质跟不上,出现备课难,工作量大的问题;很多社会探究难以实现,课程资源匮乏;教材过于城市化,不够贴近农村生活实际,对农村学生来说有困难。
②课程标准对化学课程目标要求比较宏观,不像过去原有教学大纲那么细致、具体。再加上有多个版本的教材作参考,教材在内容与呈现方式上又有差别,如何理解,如何使用?存有不少疑惑。这种疑惑,反映在具体教学上,就是感到对教材知识点的内涵和外延把握不准,反映在教师的备课上,教师感到时间紧,参考教材多,阅读不过来,看得越多越不知如何教。
③高考招生方式,命题方式,教材编写之间并不同步,由于教师对教材没有全面系统地了解、把握,对命题方式无法预知,所以心中无数,目标模糊,因此课改的目标、理念就难以深入贯彻,有“摸着石头过河”之感。
2、教师方面
①一些教师的观念难以转变,老一套东西早已在他们的头脑中根深蒂固,面对新课程改革,他们深感“太突然”,难以适应。另外功利心在作祟,不敢让学生放松,而根据以往高考的经验进行教学。
我在访谈过程中,发现很多教师不知道什么是探究学习方式。有些教师虽然知道探究学习,但也只是把不重要的内容放給学生探究,因为他们的学生在义务教育阶段已养成从教师那里获得正确的结论的习惯,只靠高中阶段的教师努力,收效甚微,所以说教育是一个系统的工程。
②课程对教师提出较高要求,虽经过培训,但仍有教师不懂得如何将理论转变为可操作的方法,要么“穿新鞋走老路”,要么是弄巧成拙,比如新课程倡导转变学生的学习方式,把发展学生的探究能力放在首位,但在很多新课的公开课上不管什么内容都探究,因此常常看到课堂上探究活动处于无政府状态,毫无实质性的讨论,更别提让学生主动探究,提高能力了。
① 教师的业务能力急待提高,大量增加大学无机化学知识,有机知识、
物质结构知识,但由于长期脱离对大学知识的学习和应用,知识遗忘,资料匮乏,使教师备课方面感到压力过重。
3、教学评价方面
①新的教学评价方式难以开展。对学校的评价仍以升入大学的学生人数为主,所以评价制度的改革是课改的前提。
其次,新课程提出的学生发展除了学科学习目标,除了学业成绩,还有一般性发展目标,如“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”等等,难以用量化的形式进行准确、客观的描述,这就给教师的具体操作带来了一定难度,虽然提供了一些评价方式,但效果也不太理想。
②如何对学习小组的每一成员进行评价?哪些方面需作定量评价?哪些方面可作质性评价?二者怎样才能有机结合?虽然给出了一些模式,如小组成员互评、档案袋评价法等。但能否有效评价这一问题我们还有许多工作需要做。
4、教学实施方面
①开始实施探究学习阶段,课堂节奏推进缓慢。由于学生不适应这种学习方式,往往不能及时完成教学任务。但随着时间的推移,学习习惯的逐渐养成,上课的效率慢慢提高。如果各学科教学都能较早地注意培养学生探究学习的方式,各科教师的合力将营造出厚重的适合探究学习的文化氛围,我们教师和学生都将会成为探究学习的受益者。
②教师和学生的负担都过于沉重。在做课题期间,我曾设计了一些小课题,希望学生在课后分组合作研究,以期达到配合课堂教学的效果。但由于教学任务繁重、考试次数频繁而无法按预期目的实施。所以不給师生减负,课改举步维艰。
③探究学习的实施确实給师生减轻了负性负担,在培养学生科学素养、培育创新精神、提高实践能力上有着得天独厚的优势。但是不可否认的是,与传统的接受式学习相比,知识的系统性相对地弱化了,基础知识掌握得也不如传统接受式学习牢固,如从几次考试成绩来看,提高不太明显。实验班只比对照班的标准略有偏高,但相差不大,无显著性差异。
④由于我校现在正实行走班制,虽然给学生提更了多样化的选择,发展了学生的个性,但由于班级不固定,教师对学生的情况不熟悉,原有的小组被拆散,给探究教学的实施带来了难题。
除此之外,什么内容适合什么样的探究模式,仍需不断探索。因此,探究式教学的实验是一个循序渐进的过程,是一个继承和革新并存的过程,是一项长期的艰巨的任务,需要我们不断地探索、不断地去完善。
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