“实验探究式”教学模式的构建与实施

也有同学通过逆向思维，想到上述操作多是从控制液体的加入来实现对反应的控制，能否从控制固体的加入来实现反应的控制呢？同学们带着问题，通过讨论、思考及反复的比对巧妙地设计出一款操作方便装置简单的气体发生装置（图9）。使用时先将盐酸加入烧杯中，如需要制取CO2气体时，可将适量的碳酸钙固体放入烧杯底部，然后将漏斗倒置于烧杯内，气体收集满后只要将漏斗移开烧杯即可。
实践是检验真理的唯一标准，该组同学通过实验发现，这些实验装置使用过程虽然方便但使用过程中盐酸的用量很难控制，当气体收集满时，要反应马上停止很难做到，这就造成原料损失增加和实验的成本提高。
为使学生能设计出更为完美的气体发生装置，我从CO2气体产生的机理——碳酸钙固体与盐酸溶液反应产生CO2，提问学生要它们马上停止反应可以怎么办。此处可引导学生明确：当固液一旦分离，反应即可停止。
在我的引导之下，许多的学生直观地设计出如图10的一款气体发生装置。它的原理是金属杆可以上下拉动，下端与金属杆相连的是金属网，在金属网上可放碳酸钙固体，容器内放的是盐酸溶液。当需要它产生CO2气体时只需将金属杆往下压，使金属网浸入盐酸溶液中，此时反应就会发生。当不需要CO2气体时，只要将金属杆往上拉使金属网与盐酸溶液分离，反应马上停止。
通过实验同学发现CO2气体的发生与停止是比较容易控制了，但由于金属杆不断地抽上和压下导致金属杆与橡皮塞之间的气密性很差，即使涂了凡士林一段时间后气密性也很快会变差。如何对该装置进行改进又成为摆在同学们面前的问题。
能否设计出一款能自动实现分离的装置呢？学生想到利用通过气压的知识来实现固液的分离，即设计出如图11、图12和图13装置。以图11 的设计原理为例：在取一支底部有裂缝的试管，然后在试管的底部（A处）放上一多孔塑料板，最后将碳酸钙固体放于多孔塑料板上，组装成如图11装置。使用时将止水夹打开，烧杯中的盐酸进入试管，碳酸钙和盐酸反应产生气体。当不需要CO2气体时，只要将止水夹关闭，试管中产生气体使试管内的气压不断增加，最后将试管内的盐酸排出，使碳酸钙与盐酸分离，反应停止。当然学生也可以直接将试管拿出烧杯，碳酸钙与盐酸的反应也会停止。这些设计装置的不足之处就是反应中使用和浪费的盐酸比较多，对此同学们通过利用如图11、图12和图13的原理优化出更为方便和经济的如图14和图15装置。
在同学们进行讨论或实验过程中，本人不断地捕捉学生瞬间的思维火花，要诱导他们大胆地、尽情地发表自己的的见解，交换各自的看法，鼓励学生灵活运用已学知识解决实际问题，并使之迁移和发展。
五． “实验探究式”教学的实施效果
（一）对教师发展的促进作用
“实验探究”是在教师指导下的以学生为主体的实践活动。教师要从知识的权威者变为学生课题探究的参与者，从知识的传递者变为学生学习的促进者、组织者、指导者，从单纯的知识传授到关心学生的终身发展。在探究性实验中，教师指导什么呢？我认为是探究思路的指导、探究方法的指导和信息资料来源的指导。这种指导要求教师一方面能抓住学生思想的火花，输送氧气，让它能燃烧起来；另一方面则是运用老师的知识积淀、经验和智慧，给学生一些点拨和启发，即所谓的点到为止，将思考和想象的空间留给学生。
“实验探究”有时类似搞科学研究，要求教师要有科研能力。为师者只有及时充电更新知识结构不断丰富知识才能给学生一杯活水。例如教师可将初中科学实验构建一个新的体系，将实验分为基本实验、综合性实验、究性实验。创造条件把部分演示实验下放成学生实验，多给学生实践的机会，同时也可以把验证性实验改变为开放性的探究性实验等。
（二）对学生发展的促进作用
在探究教学中，要重视对学生进行科学方法教育。教师要深入探究教材，提炼教学内容中的科学方法要素，并在教学设计中予以渗透，让学生在探究活动中体验科学方法的运用，如对科学现象进行分类、提出有关的假设、设计实验和控制实验条件进行探究等。在CO2制法的探究中，我们设计让同学通过方案（5）、（6）、（7）的实验，让他们学会用控制变量法进行对照的科学方法；通过对制取CO2装置的改进和优化让学生学会对已学知识的整合和迁移。是不是得出探究的结果变得并不重要，重要的是学生们学会了发现问题、研究问题、解决问题，重要的是他们学会了对照、筛选、优化等科学研究方法。学生不再是知识被动的接受者，他们主动探究，积极思考，亲历体验，成长发展。科学方法的培养不可依赖教师的说和教，学生的亲身体验和真实感受是培养他们运用科学的方法的有效途径，学会科学的方法的意义远大于知识点的掌握，这种过程和方法的学习将使学生受益终身。
六．存在的问题及对策
当然，笔者在实施“实验探究式”教学的过程中，也发现了一些有待解决的问题，概括想来有以下几点：
1.学生的实验能力存在差异，教学中往往会出现实验能力强的学生已经完成了实验，能力差的学生却还在“埋头苦干”的情景。此时教师若进行下一环节的教学，势必造成实验能力差的学生留恋实验，无心听讲或缺乏感性知识而难以理解教学内容。建议在探究开始前，教师可以根据学生的程度将能力强的学生均匀地分配在不同的小组中，保证每一小组的力量均衡。实验开始前教师向学生说明操作要领、安全须知，并给这些困难学生作示范、分析。当然，在平时的教学中，应加强学生操作技能的培养，对基本操作的训练更应从严要求，要让学生多动手做实验，切实提高训练效果。
2.一般来说，学生实验课的气氛往往是比较宽松和愉悦的。学生们自主操作，自由讨论，在惊喜的喊叫、不解的发问和激烈的争辩中，纪律意识悄然消失，部分学生可能会做一些与探究主题无关的实验，并可能引发实验事故。教师若不能有效地驾驭课堂纪律，教学效果必然大打折扣。解决这一问题的措施是多员参与、分工协作。任课教师可以邀请实验教师或其他合作教师参与教学，配合自己指导学生实验，并负责偶发事件的处理。
3.学生在实验过程中可能会发现一些非期望的现象。例如学生在制取二氧化碳气体时发现碳酸钙固体与盐酸反应后溶液会变黑色，且溶液的温度会变高。这时他们往往会追问不断，让他们处理好这些问题可能颇费时间，并影响到“主题”的分析讨论，正常的教学程序可能因此而受到干扰。建议在保护学生积极性的前提下，引导学生继续下面的实验，而将进一步的探究留在下一课时或课后，这使课内与课外的探究相互渗透、互为补充，彼此促进。

参考文献：
1.《初中研究性学习实施案例选编》。上海市教委教研室编。上海科技教育出版社。
2.《中学化学》2004年第1期
3.《谌业锋教育科研论文》四川省凉山州教育科学探究所
4. 《中小学实验与装备》2004 年第1 期

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“实验探究式”教学模式的构建与实施(四)