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開 啟“科學探究”之 門
　 ——從《質量守恒定律》談起
摘要：初中化學學科中的“科學探究”是指從學科領域或現實社會生活中選擇和確定研究主題，創設一種類似于科學研究的情境，通過學生自主，獨立地發現問題，對可能的答案做出假設與猜想，并設計方案，通過實驗、操作、調查、搜集證據，對獲得信息進行處理，得出初步結論。在這過程中，學生通過收集和處理信息，表達與交流等活動，獲得知識、技能、方法、態度，特別是創新精神和實踐能力等方面的發展。
關鍵詞：科學探究 問題為核心 主體地位 自主實驗
一、對化學科學探究的認識
初中化學學科中的“科學探究”是指從學科領域或現實社會生活中選擇和確定研究主題，創設一種類似于科學研究的情境，通過學生自主，獨立地發現問題，對可能的答案做出假設與猜想，并設計方案，通過實驗、操作、調查、搜集證據，對獲得信息進行處理，得出初步結論。這種教學方式，為學生提供了發現問題和解決問題的機會，與之對應的學習是開始于問題，推進于問題，歸結于問題。學生通過搜集、查閱大量的資料，尋求解決問題的途徑；設計解決問題的實驗方案；通過實驗進行觀察、分析，最后獨自將問題解決。科學探究性實驗不僅突出了學生的主體地位和自主活動，主張學生自主地去獲取知識，而且更加注重學生對實驗過程的理解。
二、科學探究性實驗教學的程序
???（一）提出問題? 探究是從問題開始的，發現和提出問題是學習的開端，問題情境的設置就是要促使學生在原有知識與掌握的新知識之間發生激烈沖突，激化學生意識中的矛盾．教師在教學中要善于創設問題情境，使學生在閱讀、觀察、調查中對自然現象、生活現象或實驗現象產生好奇，發現或提出一些有探究價值的問題。
?? （二）猜想假設? 猜想與假設是學生運用已有化學實驗和實踐經驗，對問題的可能答案進行猜測，嘗試性地提出自己的見解和想法。這一環節有利于調動學生參與學習的積極性和主動性，有利于促進學生思維能力、創造能力的發展。在教學中可根據具體的內容，采用多種方式，鼓勵每位學生大膽說出自己的想法。
（三）設計實驗? 針對探究的目的和條件，設計明確、具體的操作步驟，達到預期目標。學生自我設計實驗方案的成敗，決定于學生是否具備基本的科學方法。教學中教師應根據探究問題的難易程度，在設計實驗方案時給學生必要的方法指導，注意實驗設計的層次性和典型性，使學生逐步掌握統籌問題、分析問題及控制變量的意識。
（四）實驗證實? 通過實驗，獲取事實與證據；正確操作，確保實驗順利進行；科學記錄實驗現象及數據。?? （五）得出結論? 引導學生對實驗進行解釋并通過理性分析形成結論，這是實驗的目標．教學中注意引導學生逐步學會用報告形式將實驗進行總結，包括：實驗的目的、方法、步驟、注意事項、結果、分析和討論，學生通過比較、分類、歸納、概括等方法，對事實與證據進行簡單的加工、整理、歸納、處理和分析，得出正確的結論。
? 三、化學科學探究性實驗教學示例
課題：質量守恒定律
1．提出問題
[情境創設]
我們在日常生活和化學實驗中經常會遇到這樣的事實：紙張、煤、木材燃燒后，余下灰燼，物質的質量減少了；鐵、生石灰在空氣中長時間放置，質量增加了；向硫酸銅溶液中加入幾根鐵釘，發現有銅生成，且反應前后質量不變。物質發生化學反應，應遵循一定的規律。化學反應前后物質的總質量會不會發生改變呢？
2．猜想假設
根據已有的化學知識和平時積累的經驗，學生分組討論、交流，思考后提出，對“化學反應前后物質的總質量會不會發生改變呢”的問題，提出假設。
3．設計方案
學生設計驗證假設的實驗方案（可以獨立設計方案，也可以與同學討論共同設計方案），將實驗方案與同學交流討論。
組織學生分組按設計的方案（也可從教師提供的實驗方案中選擇）進行探究：
（1）供學生選擇的方案
實驗1大理石與鹽酸的反應
如下圖A，將盛有氫氧化鈣溶液的錐形瓶塞上帶膠頭滴管（內已吸有鹽酸溶液）的橡皮塞，膠頭滴管伸入放大理石的小試管內，然后把它們放到托盤天平上稱量，輕輕將滴管內的鹽酸溶液擠出，仔細觀察實驗現象并注意天平是否保持平衡。
實驗2加熱堿式碳酸銅
如下圖B在一只試管里加入少量堿式碳酸銅，在托盤天平上稱量。取下試管，將試管在酒精燈上加熱，觀察有何現象發生。待試管冷卻后，將試管重新放在托盤天平上，觀察天平是否平衡。
圖A 圖B
質量守恒定律實驗示意圖
實驗3鐵粉在空氣中與氧氣的反應
取少量鐵粉放在石棉網的中央，將石棉網與鐵粉一起放在托盤天平上，調節至平衡。將石棉網置于固定鐵架臺上的鐵圈上。用酒精燈的火焰在石棉網的下方加熱3～5分鐘，冷卻后在將石棉網放在托盤天平上，觀察天平的平衡情況。
(2)供學生選擇的實驗器材
托盤天平、錐形瓶、小氣球、酒精燈、玻璃棒、燒杯、細砂、白磷、稀鹽酸、砝碼、試管、石棉網、火柴、石灰水、石灰石等
(3)確定實驗步驟??? 學生根據設計的實驗方案，相互討論后，確定實驗步驟。
（4）設計實驗記錄表格
實驗名稱
實驗步驟
實驗現象
實驗結論
4．實驗證實
??? 在進行實驗前，首先要讓學生將自己設計出的實驗方案交流，引導學生相互補充，教師給予適當的指導，并說明實驗安全的注意事項．學生根據教師的指導，依據實驗方案，積極分工、協作，規范操作，正確記錄，共同完成實驗。
5．得出結論
綜合分析學生的意見和實驗裝置的差異，使學生形成“測定反應前后物質質量的變化的實驗必須在密閉容器中進行”，“探討反應前后物質的質量關系，應是參加反應的物質質量總和”等共識。通過實驗，得出質量守恒定律：參加化學反應的各物質質量的總和等于反應后生成的各物質的質量總和。
6.評估與應用
要求學生對自己的實驗作出評估，總結實驗的成功之處和不足之處，是否遺漏，如何改進，寫在活動記錄表中。
活動探究記錄 　
姓名 　 　　 班級 　 　　合作成員 　
活動地點 　 　活動時間　 　
探究主題
你的假設及依據
探究方案
探究活動記錄（收集的證據、觀察的現象、分析等）
探究中遇到的問題及對策
探究結果
活動過程的改進建議
探究活動的收獲
可見，這一類探究性實驗的各個主要環節都由學生自己進行，教師注重給學生創造寬松和諧的探究氛圍，適時地引導學生思考，充分調動了學生的主動性和積極性，讓學生在經歷科學探究的過程中學會科學的研究方法，感受到科學研究的艱辛，也體驗到成功的喜悅。使學生在終身的學習中受益。
四、科學探究性實驗教學的實踐和啟示
（一）科學探究性實驗教學激發了學生學習化學的興趣
探究性化學實驗以問題和矛盾入手，力圖使學生產生強烈的認知沖突，從而激發學生的內驅力。我們在教學中充分考慮學生的實際能力，堅持自主性和啟發性相結合的原則，循序漸進地使每一位學生都能達到成功的彼岸。從學生聚精會神的眼光中和爭辯不下的討論中，我們明顯可以察覺出學生對學習化學抱有濃厚的興趣，學習習慣也有所改變，已從以前實驗的“旁觀者”轉變為主動的“參與者”。
（二）科學探究性實驗教學提高了學生的學習能力
盡管教學中所涉及的探究性實驗的內容不同，解決問題的方法也各有差異，但在探究過程中都充分體現了心智技能與操作技能的和諧統一。學生必須學會對各種實驗現象進行分析和篩選，發現提供假設和作出推理的關鍵素材，運用已學的規律或簡單的計算，推測可能的結論或規律。更有價值的是，通過探究性實驗，學生深切體驗到收集課題資料、設計實驗方案、運用科學方法的重要性。
（三）科學探究性實驗教學有助于開發學生的智慧潛力
科學探究性實驗教學以“問題”、“現象”、“方法”為基本要素，以“假設”、“實驗”、“類比”為基本研究方法，給學生造就了較大程度的自由思考、自行設計、自主實驗的時空條件，為幫助學生新異思想的萌芽提供了良好的情境。在教學中如何把握有利時機激發學生智慧的潛力，怎樣創設寬松的教學氛圍，如何讓更多的具有創造潛能的學生盡快脫穎而出，已成為我們化學教學中深思和探討的熱點。
（四）科學探究性實驗教學有助于學生開拓視野，回歸生活
課堂教學中，教師演示實驗和學生探究實驗，在時間、空間、儀器、藥品的選擇上都十分有限，學生的個性不能充分展示和張揚，學生思維未被完全打開，家庭小實驗給學生提供了一個更廣闊的空間，學生有充裕的時間自主式進行探究實驗，從問題提出、方案設計、資料查閱、替代藥品和儀器收集、現象觀察與記錄，結論與分析等全過程都是學生個人行為，完全擺脫課堂教學的約束，全家動員，家庭配合。“到實驗室外作實驗，在生活中學化學”，就是要注重教學內容在生活中的延伸和拓展，利用學生對新鮮事物的好奇心，結合課堂教學內容設計生活化學實驗，家庭小實驗等，讓每一個學生都能獨立思考、獨立創新；張揚自我、顯示個性，充分釋放自己的潛能；在生活中進行知識的再創造、再發現。譬如在完成“酸堿指示劑”教學之后，讓學生利用花瓣、樹葉、水果等自制酸堿指示劑，學生可體會到知識在生活中應用的樂趣。另外，積極組織開展課外活動，也是發展學生自主探究的能力的好辦法。例如：（1）實驗探究鋼鐵銹蝕的條件；（2）實驗探究二氧化碳的密度比空氣大還是小 ；（3）自制汽水。
（五）科學探究性實驗教學有助于加速教師教學能力的提高
科學探究性實驗教學是一種依賴化學實驗解決問題、獲取知識規律的教學模式，具有很大的靈活性和開放性，目前尚無成熟的資料可供借鑒，這對廣大的教師而言，無疑是一個挑戰，要求教師努力去發掘。傳統的按教材體系設計的方法，難以體現探究性教學的特征，必須予以改革。教學設計是充分反映教師創造力的一個研究過程，教師必須查閱大量資料搞清有關實驗問題的來龍去脈，尋求解釋疑難現象的理論依據，對實驗方案的可行性作出論證并嘗試實踐。
科學探究性實驗教學，對于激發學生的學習積極性和全面提高學生的綜合素質非常有好處，但在實踐中，還存在著一些問題。如化學實驗有一定的危險性和不可預料性，有的實驗教師還不能完全放手讓學生自由探究，需教師在旁不斷指點。另外學生能力差異較大，對藥品使用，操作技能等方面的知識掌握參差不齊，也有的學生是怕麻煩，實驗課上有時會出現部分同學操作，少數同學旁觀的局面，如果教師不發現或發現后不重視，一部分同學的操作技能就得不到培養，教師一定要及時檢查和督促，保證每個學生都有動手的機會，讓科學探究性實驗教學真正發揮其應有的作用。
參考文獻：張克龍《新課程下高中化學實驗教學自主探究模式的構想》
中學化學教學參考 2007.8
陳貴新 《高中化學新課程實驗探究環境的創設與優化策略》
中學化學教學參考 2008.10
陳建娣 《大膽猜想 自主探究----由食品“脫氧劑”引發的科學探究案例 》 課程與教學 2007.3

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