科学探究与初中化学

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1、科学探究与初中化学一、科学探究的本质科学探究是“科学家用以研究自然界并基于此种研究所获得的证据提出种种解释的不同途径。也指学生用于获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动”。（美国国家科学教育标准）初中化学课程中的科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。它涉及到提出问题、猜想与假设、制定计划、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。初中化学课程中的探究活动可以有多种形式、不同的水平层次。活动中包含的探究环节可多可少，教师指导的程度可强可弱，活动的场所可在课堂内也可在课堂外，探究的内容可来自书本也可来自生活。探究活

2、动包括实验、调查、讨论等多种形式。科学探究既作为学习的方式，又作为学习的内容、学习目标。1、科学探究作为课程理念和课程目标课程理念：让每一位学生以轻松愉快的心情去认识多姿多彩、与人类息息相关的化学，积极探究化学变化的奥秘，形成持续的化学兴趣和学好化学的自信心。让学生更好的机会主动的体验探究过程在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学的方法，在“做科学”的探究过程中逐步形成终身学习的意识和能力。课程目标：认识科学探究的意义和基本过程，能够进行初步的探究活动。初步学会运用多种方法获取信息，能用文字、图表、化学语言表达有关的信息，初步学会运用比较、归纳、概括等方法对获取信息进行加工。能

3、用变化联系的观点分析化学现象，解决一些简单的化学问题，能主动地与他人进行交流与讨论，清楚的表达自己的观点，逐步形成良好的学习方法和学习习惯。2、科学探究作为一种学习方式科学探究作为一种学习方式是与接受式学习相对应的。它是指这样一种学习活动：学生通过自主的参与获得知识的过程，掌握研究自然所必须的能力；同时形成认识自然的基础科学概念；进而培养探索未知世界的积极态度。因此，它是一种在好奇心驱使下、以问题为导向的学生有高度智力投入且内容和形式都十分丰富的学习活动。其基本特征可以概括为“活”、“动”两个字。“活”一方面表现为学生的自觉性和主动性，另一方面表现为学习活动的生成性。教室里实际发生的一切不可能

4、都有教师所预设，学生的思维常常迸发出令教师意想不到的火花；“动”表现为学生真正的动手操作、动眼观察、动脑思考。3、科学探究作为一种教学策略作为一种教学策略，科学探究是指教师通过引发、促进、支持、指导学生的探究活动，来完成化学教学任务的一种教学思想、教学模式和教学方法。这种教学策略可以称为“探究性教学”。这是素质教育特别是培养学生创新精神和实践能力的教学理念催生出一种全新的教学策略。4、科学探究作为一项教学内容科学探究作为初中化学的一项重要教学内容，主要是在化学教学中，要增进学生对科学探究过程的理解，发展学生的科学探究能力，并让学生学习基本的实验技能。“增进对科学探究的理解”次级内容主题的提出，

5、是希望学生发展对科学活动、科学过程和科学本质的整体性认识和理解。“发展科学探究能力”既重视科学方法的学习又有别于“训练科学方法”，首先它强调学生必须学习基本的科学方法和过程技能，但是不提倡对科学方法和过程技能要素孤立的进行训练，虽然探究式教学不必过于强调过程的完整性，但是科学探究技能和科学方法的学习却应该注重以科学探究活动过程和探究任务的需要为依托必须重视各项科学过程技能和科学方法之间的有机联系。另外，科学探究能力的内涵远比科学方法更加丰富。将“学习实验技能”列入科学探究内容主题，将实验技能定位于进行科学探究的手段，这是为实验技能找到真正的归属，更加强调实验技能的功能价值和使用条件。因此，初中

6、化学课程中所提倡的科学探究承载着化学知识技能的掌握、科学探究能力的发展、科学精神和科学思维习惯的培养等多重任务。二、科学探究的价值1、具有时代意义“为了中华民族的振兴，为了每一位学生的发展”，这是我们国家面向21世纪基础教育改革的最高宗旨和理想。“面向全体学生，使每一位公民获得现代社会所必须的科学素养”，这是世界各国科学教育改革的共同追求。21世纪的国家竞争将是人才的竞争和教育的竞争。新一轮世界范围内的广泛的科学教育的改革虽然各具特点，但是具有鲜明的共同特征，这就是都明确把培养和发展学生的科学素养作为核心目标，突出对科学探究、科学过程、科学方法的教育要求，强调对科学本质的认识、对科学现象和原理

7、的理解、对科学活动的积极态度和情感，对科学与历史、科学与技术、科学技术与社会、科学与文化的相互关系的了解等这些更为重要、更为深远的科学教育与教学的目标要求。当今基础教育阶段的科学教育肩负着培养年轻学生适应一个日益科技化的社会重任，学生需要科学地认识世界并真正的理解科学概念的含义，所以科学教育的一个至关重要的方面就是帮助学生发展所需要的能力，使他们在寻求对周围世界的理解时能像科学家那样去思考和探究。成功的科学教育要使学生既能学到科学概念，又能发展科学的探究能力。与世界科学教育的发展相比，当前我国中小学生的教学教育，无论是教育观念、课程结构、还是教育方法、评价手段，都基本停留在20世纪五、六十年代

8、的水平。在第二次国际教育成就评价中，中国初中生科学测试成绩在20个参加测试的国家或地区中位居13位，而每周科学教育时间为331分钟，远远高于世界各国的平均教育时间220分钟。要想真正改变教育现状，需要全面改革，但是什么是与科学素养、创新精神和实践能力、对科学的理解等更直接相关的结合点？什么是改变现状走向理想的更切实有效的途径和切入点？当然是回归科学教育的科学探究特征。因此，国内科学教育界首次开始真正地重视将“科学探究”写入理解课程标准，引入课堂教学，作为科学教育和理解课程改革的突破口和重要特征。2、对我国传统文化背景下的课程进行改革的意义我国传统的化学课程教材存在学科中心倾向，如：过分重视学科

9、的系统性、完整性，忽视学生的接受能力和学习的兴趣，忽视化学知识在日常生活和生产中的应用；这种知识中心倾向还表现在过分重视重视学习目标中的学习知识的掌握，而对其他目标，如态度和价值观、问题解决等综合能力、动手能力，以及行为习惯等方面重视不够或落实不够；传统的化学课程教材存在书本中心倾向，如过分重视间接经验的系统传授和获得，尤其是忽视给学生提供机会让他们从事自主探究、课题研究、社会调查等活动，这些直接的经验给学生带来的体验、感受、经历具有重要的教育价值，而我们忽视这些经验给学生带来的重要教育意义。这次课程改革的核心目标是实现课程功能的转变，就是要改变过去注重传授知识的倾向，强调形成积极的学习态度，

10、使获得知识与技能的过程成为学会学习和形成价值观的过程。要实现这样的课程目标就必须三体一位的融合在具体的学生学习活动过程中而不能将它们割裂开来，分别灌输给学生。为此，对于理科教学来说，探究性学习是一比较理想的载体。好的探究性学习活动通过富有启发性的问题，或者用能有效地激起问题的事物和现象驱动学生积极主动地进行观察和实验等收集证据和事实的活动、提出和求证假说以及作出解释等积极构建知识的活动，通过交流甚至辩论，使学生得以评判自己和他人的解释，不仅能扩大自己对知识的理解而且，提高质疑推理和批判性思考科学现象的能力。通过真正的“做”科学可以保持学生独立的持续探究的兴趣、丰富学生的学习体验、养成合作与共享

11、的个性品质等，学生既学到知识内容，又掌握更深入地运用和探究那些知识所必需的思维方法，使探究能力得以提高，同时形成正确的对待科学问题的态度。3.科学探究是学生获得知识的重要途径过去30年来，对学生学习科学的大量深入、系统地研究，对传统的“以教为中心”的科学教学模式提出越来越大的挑战。我们的学生到底是怎样掌握科学知识的？一般认为是我们教会的，我们不教他们怎么会呢？而事实上，学生并不是带着一个空空的脑袋来到我们的科学课堂上的，对于不少问题，他们心中早已有了自己的一套“理论”。最要紧的是，这些常常与科学理论相悖、同时也往往被我们想当然地认为是不屑一顾或不堪一击的“理论”，确是学生长期经验加智力活动的产

12、物，是他们“心中的科学”。实际上，对于不少内容，灌输式的科学教学对于学生来说，是外加的甚至怪异的科学知识去与学生基于好奇的天性而自发探究所获得的成果进行竞争！有科学的权威、教师的权威以及考试的权威在手，我们可以暂时领先。但这样的胜利不仅很快会成为过眼烟云，而且为它付出的代价，不是学生心灵上对科学的排斥甚至厌恶，就是科学精神的缺失。探究式学习中，学生自己的理解是应该得到充分尊重的，因为他们是学习过程的基本起点和贯穿始终的最活跃的因素。学习活动实质上就是学生自己的想法、他人的观点以及观察实验结果之间直接互动的过程，经历这样的过程，学生才可能通过认知冲突体会到个人理解的局限和科学理论的优越所在，为前

13、者向后者的转化铺平道路。否则，岁月很快会冲刷掉学生心中被硬贴上去的东西，留下的只有他们自己的“科学”。当然，初中化学课程中倡导科学探究，并不是对其他教学方式的否定。探究式学习同传统的教学方式、方法，应当彼此取长补短，互相促进，不可偏废。实际上，在以往的初中化学教学和教材中，我们也都可以找到探究的实例。比如，和酸发生置换反应时金属活性的对比、几种溶液PH的对比等。就是在习题训练中，我们也可以找到探究性策略的痕迹；再如，化学教学中的演示实验，以前我们主要强调的是它的直观性、有利于学生观察实验现象，形成概念等，以探究的思想审视之，则应当至少注意揭示其中探究问题的方法。例如，如何进行对比实验，如何获得

14、有效的证据等。这样，传统的教学方法就富有了新的内涵。简言之，就是应当将探究作为一种教学指导思想，并用它重新审视传统教学方式的优缺点，改造传统的化学教学，使之更适合学生学习和发展的要求。三、化学科学探究的要素和目标化学课程标准中，科学探究过程主要有以下8个要素组成：提出问题；猜想与假设；制定计划；进行实验；收集证据；解释与结论；反思与评价；表达与交流。对以上几个要素，课程标准中对其教学特征做了以下说明：第一，在探究活动中，各要素呈现的顺序不是固定的，如“进行实验”既可作为收集证据的途径，也是提出问题或做出假设的一种依据；第二，初中化学课程中的探究活动可以有多种形式和不同的水平层次。探究活动包括实

15、验、调查、讨论等多种形式。活动中包括的探究要素可多可少，教师指导的程度可强可弱，活动的场所可以在课堂内也可以在课堂外，探究的问题可来自书本也可源于实际生活；第三，科学探究既作为学习的方式，又作为学习的内容和目标，必须落实在其他各主题的学习中，不宜孤立地进行探究方法的训练，等等。实际上，在初中化学课堂教学中，特别是在对学生掌握化学知识内容有明确要求的教学中，要组织在以上8个要素上都有高度探究性的活动是不容易的，也无必要刻意追求这样的境界。而是应当根据不同的教学内容、学生的知识水平、能力水平等情况，进行包括某些过程要素的部分探究或进行包括所有过程要素的整体探究。而且，根据不同的情况，教师在活动中起

16、组织作用的程度和学生自主设计进行探究的程度也可以各有不同。（一）提出问题科学探究是从提出问题开始的。爱因斯坦说：提出问题比解决问题更重要。此处，我们所指的问题是可调查的问题，即可以提高科学探究来回答的问题，也可称之为科学性问题，但是应当明确学生提出一切种类问题的价值，以避免造成只有可调查的问题才是值得提出问题的印象，提出多种多样的问题，包括表达不好或表达不清的问题，对学生的学习是重要的，因为通过提出问题，学生可以将一个经验与其他经验之间建立联系并理解世界的意义。但是如果教师以至学生自己能够认识到通过科学探究可以回答以及通过科学活动不能解决的问题之间的区别，这样的学习是有帮助的。一个适合探究的问

17、题至少具有两个特征。即这个问题必须有一定难度、需要学生进行解释并能够成为学生理解的问题；这个问题必须能激发学生的好奇心和探究欲望。下面一则案例或许能较好的说明这两个特征，也能给我们一些启发。案例1燃烧和缓慢氧化教师是这样提出问题的：“1854年5月30日，英国战舰欧罗巴按照作战命令开始了远涉重洋的远航，它的船舱里结结实实地装满了供战马吃的草料。两个多月后，船舱突然冒出熊熊大火，大火迅速吞没了整艘战舰，片刻之间战舰便葬身海底，全舰官兵、战马无一生还。事后，化学家们根据英国军事保安部门提供的材料，准确地找到了纵火犯草料。草料怎么成了纵火犯呢？”这一案例中，教师提出的问题需要运用“着火点”、“缓慢氧

18、化”、“自然”等主要概念进行解释，毫无疑问，教师设计的这一探究问题，很好地激发了学生的好奇心和探究欲望。初中化学课程标准中，对“提出问题”这一要素的教学目标是：能从日常现象或化学学习中，经过启发或独立地发现一些有探究价值的问题能比较清楚地表达所发现的问题要达到这样的教学目标，就需要教师在化学教学中有意识地培养学生提出问题的能力。在此，我们提供以下几种策略。1培养兴趣，让学生留心学习生活和社会生活中与化学相关的各种现象“兴趣是最好的老师”。兴趣是个体行动的巨大动力，它可以引导学生走进科学的殿堂。在探究性学习中培养学生对化学及相关问题的兴趣，他们就会留心自然、观察社会生活中与化学相关的各种现象，产

19、生积极的情感。相反，如果学生没兴趣，他们就会熟视无睹，一切现象和事物如过眼烟云，不会引起他们的注意。在初中化学教学中培养和保持学生的兴趣可以采取如下一些方法和策略。（1）设计新颖的课堂引入案例2二氧化碳的性质魔术引入教师表演“清水变牛奶”的魔术。教师用玻璃管向澄清的石灰水中吹气，直至澄清的石灰水变浑浊。然后教师告诉学生试管中的“清水”是澄清的石灰水，让学生解释为什么向其中吹气后会变浑浊，由此引出二氧化碳的性质。案例3碳酸钙故事引入碳酸钙的主要内容，可以用“杀狗洞”的故事巧妙地引入。“在意大利有一个奇怪的山洞，狗进去很快就会死亡，人进去却安然无恙。据说洞内有一妖魔专门杀狗，而作为万物之灵的人，受

20、到上帝保护，它不敢轻举妄动。意大利化学家波曼尔听到传说后，不畏艰险，毅然进洞考察，他发现这个奇怪的恶魔竟是二氧化碳！二氧化碳怎么会成了了奇怪的恶魔呢？”另外，还可以利用网络下载与所学内容相关的科技成果、信息，引发学生的学习兴趣和注意。（2）学习内容联系学生生活和联系社会。学习内容贴近学生生活实际和联系社会，学生感到化学就在身边，身边处处有化学，兴趣和注意力就会被调动起来。如讲到溶液的酸碱性时，联系洗发剂、护发剂的酸碱性以及生活中常见的酸性物质和碱性物质等。在贴近生活、贴近社会的时候，教师的着力之处应当是如何使学生体验和逐步学会从生活中“发现化学”，用以加深他们他们对化学基本概念和基本理论的了解

21、及掌握，强化他们对科学技术和现代社会关系的认识与感受。2引发好奇，让学生在阅读、观察和实践中提出与化学相关的问题学生对化学有了兴趣，留心了学习生活和社会生活中各种现象，如果产生了好奇心理，到了提出问题的火候，教师最主要的工作是让学生由奇而生疑，由疑而生问。（1）让学生带着好奇心去阅读，从字里行间去寻找问题阅读在探究性学习中是必不可少的，学生首先要阅读的是化学教科书。化学教材中有许多内容本身就是为了引发学生的好奇而提供的。如每个章节开头所列的问题，对学生的阅读提问有引导作用，有的是一些信息资料，学生需要通过自己的阅读思考才能提出问题。除了教科书外，科普读物如十万个为什么化学趣史化学家的足迹分解与

22、化合等都可以起到这样的功效。它们都能够唤起学生对自然、科学、社会问题的好奇。有了大量的阅读引导，学生在阅读中提问的意识和能力就会得到提高，学生就能在网上浏览、在书刊报纸的阅读中，从字里行间发现并提出一些与化学相关的问题。（2）让学生有意识地观察和实践，对新奇事物及现象提问。化学是一门实验科学，要求学生重视观察和实验。在化学教学中多做实验，展示各种化学现象，引导学生观察并思考新奇现象发生的条件和产生的原因，而不急于告诉学生结论，调动学生的思维，学生各种疑问也就随之而生。如在学习“分子”的内容时，演示“烧杯中溶液为什么会变红”的实验，学生在好奇中提出疑问：是什么使得烧杯中的溶液变红了？探究性学习重

23、视学生的感受和体验。教师结合化学知识的学习，组织学生到社会生活实际中去参观、调查，一方面了解化学知识在社会生活实际中应用，另一方面从科学、生态环境、资源开发利用的角度去发现问题，提出需要解决的探究性问题。3组织交流评价，让学生在倾听、讨论中提高其提出和表述问题的能力学生能够提出问题，表明他们迈出了探究性学习的第一步，但要提高提出和表述问题的能力，则需要进一步的工作。基本的策略就是学生提问后及时组织讨论、交流、评价活动。让学生在倾听、讨论中提高提出和表述问题的能力。需要指出的是，科学探究活动中，探究的问题要是完全由学生自己提出来，当然很好。但这并不意味着我们一定要等到学生能够自己提出好的探究问题

24、之后才能组织探究性学习活动。相反地，在化学课堂教学中，切实可行而且有效果良好的方法是教师设置问题情境，并通过引导优化和集中学生的问题，使得后续的探究有明确的目标和内容，这样的教学过程也可以培养学生提出问题的意识和能力。实际上，筛选出那些可能会引发富有成效的研究活动的问题，与提出好的问题同等重要。如果这样的程度也不容易达到，就完全可以由教师直接提出探究的问题，根据别人提出的问题，学生也完全可以进行有高度探究性的学习活动。而且，只要学生真正卷入了探究知识的过程，就会提出各种各样的问题。实际上，真正的探究活动整个就是由问题引导的，培养学生提出问题的能力可以贯穿一探究活动的始终，自然地进行。（二）猜想

25、与假设假设就是试图解释事件或未来而提出的陈述。当做出假设时，所提出的解释不一定是正确的，但是依据可获得的证据它应当是合理的，并且，依据科学概念和原理，它应当是可能的。在做出假设时，一些来自于过去经验的知识总是与对证据的解释联系起来。因此，假设又可以说成是根据已知的科学知识，对研究着的自然现象或规律性提出的一种暂时的、假定性的说明，或者说是对想要解决的问题的真正原因的假定性说明。科学理论，一般需要下面四个阶段或步骤才能形成，这是今天公认的事实。提出假说从该假说里，演绎地提出能够进行观察实验的题目通过观察或实验对提出的题目进行验证验证无误，则假说成立。如验证有出入，则需修订、修改直到放弃验证假说的

26、惟一的而且是充分的条件，就是看其是否与事实一致，如果不能直接进行验证，间接的验证也是可以的。自然科学的发展，科学知识的积累就是经过这样的阶段或步骤而形成的。所以，假说在自然科学方法论中占有很重要的位置。我们可以从化学发展史的角度，来理解一下假说的性质、作用及其意义。拉瓦锡在研究燃烧现象时，认为元素在物理变化或化学变化中是不变的。例如氧和汞化合成氧化汞时，表面上是不存在了，但经过强热后又复原了。从这个事实可以认为，作为元素的氧是存留在氧化汞里的。这是研究化学变化的最基础的假说。这个假说扩展到一般关系上就是质量守恒定律。再如，道尔顿在研究气体反应时，认为所有物质都是由原子组成的，用这个说法则可以圆

27、满地说明一些现象，这就是提出的原子论，这也是一个假说。但是，这一假说对于质量守恒定律、倍比定律、定比定律等能完满解释，却不能解释气体反应定律。解决这个问题的是阿佛加德罗，用所谓的阿佛加德罗假说则可以完满解释气体反应定律。也就是用阿佛加德罗假说修订了道尔顿的原子论，并用它进而说明一般的化学变化。在自然科学里，由假说发展到定理、定律或理论，或者统一地说明定律与定律之间的关系时，假说确实起着很重要的作用。以上所举的事例是较为典型的，实际上，在一般的场合我们也是要时常运用假说的。例如，瑞利在测定氮的密度时，发现从空气中除掉二氧化碳，分离出来的氮和由氮化物分解后得到的氮不同，前者的密度大些。为了说明这个

28、问题，拉姆塞认为空气分离出来的氮，可能含有比氮的密度更大的求知气体。这也是一个假说。像这样对于一个现象进行种种实验，收集一些必要的数据，对数据进行处理和解释之后，扩展到一般时变形成假说。提出的假说如果正确，当然能够解释事实或现象，换句话说，假说应具有一定的预测性。所以要对假说的可靠性进行验证，最后再研究假说的使用范围。如果发现假说不能说明事实时，则需补充修正，完全不合理的则将其放弃淘汰。化学史上有名的关于燃烧理论的燃素说也是一种假说，因后来发现与事实不符而被拉瓦锡的燃烧理论所代替，就是众周知的一个例子。假说的提出，有些与推理相似，是对资料的综合概括过程，从此可以得出高一级的认识，它是不可缺少的

29、一种科学研究方法。与科学家所运用的假说相比，学生运用假说方法的显著特点是：学生对假说方法的运用，是在组织引导下进行，限于初中学生的知识水平和能力发展水平，对假说的运用也是比较浅显的，因此，初中化学课程标准中，对假说的运用提出的是“猜想与假设”。有学者提出，假说是探究式学习的核心要素，认为要实施真正的探究性学习，就不能省掉假说这一环以及为催生假说而精心设计的活动。初中化学课程标准中，对于“猜想与假设”这一要素，要求学生：能主动地或在他人的启发下对问题可能的答案做出猜想或假设具有依据已有的知识和经验对猜想或假设作初步论证的意识在运用这一要素培养学生的科学探究能力的过程中，需要注意以下几个问题：（1

30、）在培养和指导学生提出猜想或假设时，首先要注意观察、推理和假说的区别。因为学生时常搞不清这几方面的界限。观察和推理、假说的区别相对没有什么困难，我们试着来比较一下推理和假说。“带盖的瓶中放着蜡烛，其火焰熄灭是因为氧气不足的关系”，之所以这样说是因为从一个特定的瓶里的现象出发，考虑到火焰熄灭的理由而得出的推理。如果说“没有氧则不能发生燃烧现象”时，这就成为反映事物一般属性的假说。当然，在实际的教学工作中要想严格地区分这些概念，有时是有些具体困难。但在开始探究阶段，在教师的教学思想上应当加以注意。（2）要充分发挥学生作为学习主体的积极性、主动性和创造性，积极鼓励学生在化学科学事实和理论的基础上，大

31、胆进行猜想和假设，使他们对所观察的某些事物和现象产生尽可能多的可能解释，要敢于突破“老师没讲过”的束缚，发表自己的见解。（3）要精心设计和组织化学教学内容和化学教学过程，以保证化学探究活动的实施和开展。（4）要根据初中化学教材体系结构特点、具体的化学教学内容的特点、学生的知识基础和能力发展水平，有目的地对学生进行假说方法的教育，使学生逐步掌握这一方法。（三）制定计划制定计划是探究的一部分，在明确了要探究的问题，并对问题做出了初步猜想与假设后，探究的下一步工作就是设计方案，制定计划，来验证所做的猜想与假设。（1）制定活动计划或探究计划过程中，需要考虑的问题很多。主要是：针对探究目的和条件，选择合

32、适的方法。这些方法主要包括实验、调查、访问、资料查询等；设计可操作的步骤，考虑可实现的器材、设备和技术等； 考虑影响实际实验结果或探究结果的主要因素，确定需要观测的量，并考虑如何采用适当的方法控制实验条件； 在以上考虑的基础上，如何做出比较详细的实验或探究计划等等。（2）在初中化学课程标准中，对“制定计划”这一要素，要求学生：在教师指导下或通过小组讨论，提出活动方案，经历制定科学探究活动计划的过程；能在教师指导下或通过小组讨论，根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案。具有控制实验条件的意识。从这一要素目标的陈述中，可以看出，在初中化学教学中要求学生完全独立地制定计划是比较困难的。主要是学

33、生对困难的预见不足，制定的计划往往会过于笼统，器材无法实现也是常见的问题。因此，在教学过程中，应当加强这方面的具体指导，使学生掌握制定计划需要考虑的问题和要素，也可以在实验或活动过程中指导他们补充和完善计划。在此，我们提供以下对学生进行指导的策略：在制定计划方面，教师对学生的帮助可以始于对已完成的实验或调查的评论（不论这些活动是否是学生自己设计的），帮助他们详细分析其中做了什么，并通过下述问题帮助他们识别活动的结构：他们试图要发现什么？他们对什么做了比较（识别独立变量）？他们怎样确保所做的比较是公正的（识别哪些变量应当保持不变）？他们是如何发现结果的（识别自变量）？（3）当设计一个新的实验或探

34、究活动时，可以对已有活动的评论进行回忆，在活动过程中继续进行设计。实际上，随着活动的进行以及一些不可预见的实际问题的出现，初始的设计可能会发生改变。但重要的是，在对计划做出改变时，学生要有认识。并且，在做改变时，对整体的设计框架要进行评论。将计划写下来是一种有效的活动，因为这需要学生在头脑中对进行的活动预先思考。教师在这方面的作用可归纳为：不要给出阻止学生自己进行思维的指令； 为学生的设计提供时间和结构；即使学生没有为每一个活动在纸上写出正式的计划，也要期望学生对所做的活动进行仔细的思考；根据活动情况，对设计进行评论。（四）进行实验实验，实际上是在条件控制下所进行的观察。学生的实验能力，是运用

35、实验方法，完成各种实际操作任务的能力。对这一要素，课程标准中要求学生：能积极参与做化学实验；能顺利地完成实验操作；能在实验操作中注意观察和思考相结合； 在初中化学教学中培养学生进行实验的能力，应当采取的主要教学策略有：（1）做好演示实验，示范操作技能。在化学演示实验中，教师要珍惜每一个实验，要用优化的操作步骤和熟练规范的操作技能向学生做示范，对学生产生潜移默化的影响。（2）加强基本训练，打好实验基础。化学实验技能是顺利完成实验的基础。药品的取用、简单仪器的使用和连接、加热、气体收集等都是化学实验基本操作。只有加强基本操作技能训练，学生分组探究实验才有成功的基础。（3）注重培养观察能力。这就要使

36、学生在实验中明确观察目的，在日常的教学中注意教给学生观察的方法，养成做好观察记录的习惯等，其中最为重要的一点，就是培养学生有意识地将观察和思维相结合起来的习惯。（4）进行实验过程中，注重培养学生研究的科学态度和进行科学方法的训练。培养学生严谨的科学态度，就是要求学生有实事求是的态度，在实验中做到一丝不苟精益求精、严格按照操作规程进行，忠实记录所观察到的实验现象和实验结果，不能以想当然代替事实；实验需要观察、实验和观察都应做好记录、实验要进行条件的控制、定量实验还要对测得的数据进行分析和处理。所以，通过化学实验，在培养学生学会化学实验这种科学方法的同时，还要注意训练学生学会观察、测定、实验条件控

37、制、实验记录、数据的分析和处理等与化学实验有密切关系的各种科学方法。这些方法都是学生获得感性知识的重要工具和手段。（五）收集证据实证是科学与其他知识的区别。教师在教学中要注意引导学生通过各种途径，从多方面来收集有关证据。化学教学中的证据包括以下几类：化学实验事实、化学史实；自然现象、生活经验；化学科学中技术发展及其应用中的重大成果、化学对个人和社会发展产生重要影响的事件等等。收集证据的途径和方式很多，常用的有观察和实验、查阅报纸和书刊、上网、实际调查、访问等。在化学课程标准中，对“收集证据“这一要素，要求学生：具有较强的实证意识；学习运用多种方式对物质及其变化进行观察；能独立地与他人合作对观察

38、和测量的结果进行记录，并运用图表等形式加以表述；初步学会运用调查、资料查询等方式收集解决问题所需要的证据。初中化学教学中，发展学生收集证据的能力需要注意以下几个问题：（）要让学生体验尽可能多的收集证据的方式化学教学中，应当根据教学内容和教学目的，多给学生提供观察、实验的机会，体验调查方法的运用，并充分利用当地图书、报刊、网络资源，给学生提供多种多样的收集证据的途径与方式。（）注意教给学生资料事实（包括现象和数据）进行记录、处理的方法。通过观察和实验，可以获得大量的实验事实；通过查阅，可以获得有关认识对象的丰富资料。要从这些事实资料中获得规律，就必须先对这些资料事实进行处理。资料事实的处理是通过

39、化学用语、线图和表格等形式，对所获得的资料和事实加以系统化和简明化的一种科学方法。在化学教学中，对资料和事实的处理主要有以下三种形式：化学用语化：是用元素符号、化学式、化学方程式和化学图示等化学用语，对所获得的化学资料和事实加以系统化的简明化的一种形式。化学用语化，是化学教学中对资料和事实进行处理时经常运用的一种重要形式。熟练掌握化学用语，是学生学习和运用这种形式的重要前提和基础。为此，教师在教学中要结合具体的教学内容，对学生严格要求、反复训练，使学生达到“书写规范化”、“读念准确化”、“运用灵活熟练化”。表格化：是用若干条横竖线所制成的表格，对所获得的化学资料和事实加以系统化和简明化的一种形

40、式。用表格对化学资料和事实进行处理的最大特点是：条理清晰、整齐有序。因此，教师在教学中应结合具体的教学内容，使学生认识表格化在化学学习中的重要性，逐步学会编制表格的一般方法和技巧，并能运用表格对化学资料事实进行记录和处理。线图化：是用直线图或曲线图对所获得的实验数据加以系统化和简明化的一种形式。它适用于一个量的变化引起另一个量变化的情况。线图一般是在表格的基础上对两个相关量的再处理。化学教学中常用的线图主要有直线图和曲线图。初中化学教学中用到的主要是溶解度曲线图。（六）解释与结论解释，就是将所观察到的与已有的知识联系起来学习新知识的方法。因此，解释应当超越现有的知识，提出新的见解。解释的过程需

41、要借助推理提出现象或结果的原因，并在证据和逻辑论证的基础上建立各种各样的联系。毋庸置疑，科学的解释应当与自然观察或实验所得的证据一致，应当接受公开的批语质疑，并要求运用各种与科学有关的一般认识方法（如分类、分析、推论、预测）以及一般的认知过程（如批判推理和逻辑推陈出新理）。结论，是指从推理的前提中推出的结果，是对事物做出的总结性判断。因此，解释与结论都是以一定的事实和证据为基础的，没有作为基础的事实和证据，也就无所谓解释与结论。作为解释与结论基础的事实和证据，一定要具有客观、真实、准确的性质。化学实验教学中的证据，还尤其强调具有可重复性。只有在真实、可靠证据的基础上得出的解释与结论，才科学、可

42、信。化学课程标准中，对解释与结论这一要素，要求学生：能对事实与证据进行简单的加工与整理，初步判断事实证据与假设之间的关系；能依据一定的标准对物质及其变化进行简单的分类；能在教师的指导下或通过与他人讨论对所获得的事实与证据进行归纳，得出正确的结论；初步学会通过比较、分类、归纳、概括等方法认识知识之间的联系，形成合理的知识结构。化学教学中，发展学生对证据进行解释并得出结论的能力，一般可以采用以下教学策略：通过具体的科学探究活动，学习解释与结论的方法。解释与结论是科学探究能力的重要组成部分，解释与结论的得出，需要运用一定的科学方法。这些科学方法包括比较与分类、归纳与概括等等。因此，在教学中，教师要有

43、目的、有计划地通过具体的探究活动，使学生在学习化学基础知识和化学实验技能的同时，学习得出解释与结论的基本方法。案例对化学实验事实的共同点和不同点比较【实验】将 氯化铵溶解在 的试管中，感觉温度的变化情况【实验】将 生石灰溶解在 的试管中，感觉温度的变化情况【实验事实】【实验】中试管温度降低【实验事实】【实验】中的试管温度升高通过比较，发现实验事实和的共同点是：都有温度的变化；不同点是：一个温度降低，一个温度升高。因此，比较就是指区别对象之间的共同点和不同点的一种科学逻辑方法。按照区别的方式，可以将比较分为共同点比较和不同点比较。案例对化学反应的分类【化学反应】硫在氧气中的燃烧【化学反应】红磷在

44、氧气中的燃烧【化学反应】铁丝在氧气中的燃烧【化学反应】镁条在氧气中的燃烧【化学反应】蜡烛在氧气中的燃烧对以上个化学反应可以从不同的角度进行分类。标准：是否化合反应。据此，反应为一类，都是化合反应。标准：是否氧化反应。据此，反应都是氧化反应。标准：反应物的特点：据此，反应、为一类，都是非金属和氧的反应；化学反应、为一类，都是金属和氧的反应。标准：是否氧化还原反应：据此，反应为一类，都是氧化还原反应。所谓分类就是根据事物的共同点和不同点，把事物区分为不同种类的一种科学逻辑方法，按照事物的大的共同点把事物分成大类，再按大类中各事物的次一级共同点，把事物分成次一级类。按照对事物本质的揭示程度的不同，又

45、有现象分类和本质分类。在上述案例种分类中，、种分类由于是根据反应物和生成物的种类多少或反应物的外部特征进行的划分，属于现象分类；第种是根据反应物和生成物的化合价的变化进行的划分，属于本质分类。从上述讨论可以看出，要想对化学物质及其变化进行分类，首先要进行比较。因此，比较是分类的前提和基础。通过比较和分类，可以对所收集到的事实和证据进行初步的加工和整理。案例化学教学中的完全归纳与不完全归纳【完全归纳】对碳的可燃性的认识实验事实石墨能在氧气中燃烧，生成二氧化碳气体实验事实金刚石能在氧气中燃烧，生成二氧化碳气体实验事实能在氧气中燃烧，生成二氧化碳气体实验事实碳的单质只有石墨、金刚石和三种同素异形体结

46、论：碳能在氧气中燃烧，生成二氧化碳气体【不完全归纳】质量守恒定律的得出实验事实硫酸铜和氢氧化钠反应，反应前后质量不变实验事实白磷在氧气中燃烧，反应前后质量不变结论：所有的化学反应，反应前后质量守恒。运用不完全归纳得出的结论，超出了归纳所依据的事实和范围，因此，结论具有“或然性”（可能是正确的）。受各种条件的制约，人们不可能将所有的实验事实穷尽。因此，在一定的实验事实的基础上，大胆地进行推理和判断，也就成了科学探究不可缺少的环节。为了解决不完全归纳的“或然性”问题，人们经常运用概括的方法，来扩大不完全归纳所得出的结论的适用范围。所谓概括，就是将不完全归纳得出的结论，由特定的、较小的范围，扩大到更

47、普遍的、较大的范围的一种科学逻辑方法。因此，概括的过程也是进一步收集证据，使不完全归纳的结论接受更大范围检验，增加其使用范围的过程。例如，运用不完全归纳得出质量守恒定律后，列举“镁条在空气中燃烧后，生成物的质量比原来镁条的质量增大”“纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小”的实验事实，通过对这些事实的解释来扩大质量守恒定律的适用范围。因此，对不完全归纳的结论进行概括的过程，也是收集证据，对证据进行解释的过程。通过具体得出解释和结论的过程，让学生认识到证据在得出解释和结论中的重要性。通过积极的情感体验，使学生体会观念、情感态度与价值观也是结论的重要内容。传统的化学教学只注重让学生获得认

48、知方面的结论，忽视学生在观念、情感、态度与价值观等方面的发展。因此，也就导致学生只注重化学知识与技能的学习，不注意科学过程与方法的掌握，轻视体验性结论的获得，结果造成学生科学素养的畸形发展。要改变这一状况，教师在化学教学中，就应当通过各种形式的探究活动，采用多种方式，让学生关注自己的情感体验，并成为促进学生主动学习和发展的动力。（七）反思与评价对探究过程进行评价、反思，对学生科学探究能力的发展起着重要的作用。通过反思，对探究的各个环节和各方面因素进行评价，可以促进探究方法的内化和迁移。我们经常认为，学生不能站在探究或问题之上，对他们如何进行探究、如何解决问题进行反思与评价。因此，以往的教学中我

49、们通常也不给学生提供这样的机会。但最近的研究却提供了积极的证据。研究表明，多给学生进行反思与评价的机会，可以促进他们的探究能力的发展。因为，通过反思与评价，学生可以清楚自己的思维过程，这对于将某种思维运用到不熟悉的问题中是必要的。化学科学探究中需要反思的内容很多，例如，反思探究过程中个人的探究兴趣、动机、情感、意志等的强弱变化；反思自己的认知特点和认知能力；反思探究中所运用的方法是否适当，是否还有更适宜的方法；反思计划是否得到了彻底的实施；反思探究结果是否可靠；反思是否实现了探究目标；反思出现失误时否采取了适当的补救措施；反思探究成败的原因等等。化学课程标准中，对“反思与评价”这一要素，要求学

50、生：有对探究结果的可靠性进行评价的意识；能在教师的指导下或通过与他人讨论，对探究学习活动进行反思，发现自己与他人的长处及存在的不足，并提出改进的具体建议；能体验到探究活动的乐趣和学习成功的喜悦。自我提问法是培养学生的反思与评价能力，使学生学会学习的一种重要途径。根据化学科学探究的特点，可将探究自我提问单归纳如下：探究活动前这个探究问题是哪方面的问题，该问题要求我们做什么，涉及那些知识？为解决这个问题，需要进行哪些活动，收集哪些资料？为解决这个问题，可以利用的方法有哪些？可能有几种解决途径？我准备选择哪种途径，为什么选择这种途径？活动需要采取那些方式和步骤，小组内如何分工？探究活动中如何落实计划

51、？是否照计划招执行了？需要一个新计划或策略吗？我是否已走上了正轨，是否正接近目标？各种方法应如何运用？何时运用？具体一些，例如：在哪儿能找到相关书籍，如何尽快找到相关的网址获得所需要的信息？实验时应当设计什么样的操作程序，操作过程中应当注意什么问题？应当观察什么现象？记录哪些数据？数据采用什么方法处理？是否需要进行实验条件的控制？对什么条件进行控制？实验步骤是否可以重新组合或设计？实验是否符合绿色化学原则？我的观察全面吗？有没有遗漏什么重要现象？实验现象与理论（或预测）有什么不同？如何解释实验中的“异常”现象？收集到的事实有什么特点？它们问是否存在一定的联系，能说明什么？我得到本质性的结论了吗

52、？是否还需要深入进行研究？探究活动后为什么会想到这个方案？还有没有其他方案？探究中还有哪些方面的不足和失误，应如何改进？制定的措施哪些起了作用，哪些没有？获得了哪些经验和策略，在什么样的情况下能使用到这样的策略？对探究结果是否满意，对自己的探究能力是否有信心？反思整个探究过程，你体会最深的是什么？以上提问单，在探究中应当根据实际情况来具体选择问题。开始时，可以由教师提供提问单，当学生对自我提问法有了一定了解后，应鼓励并要求学生自己列出提问单，循序渐进地使这种提问由强制内化为自发行为，养成自我提问的习惯。同时，在提高学生自我提问能力的基础上，组织学生分组进行相互提问也是培养学生反思与评价能力的有

53、效方法。（八）表达与交流以口头的语言、图表、图解、图示、线图、结构式等一系列方式、方法对探究的结果进行表达与交流，目的不只是让其他人知道我们的思想，而且也帮助我们理清自己的思路与理解。表达与交流使得学生之间有机会就各自探究中所做的解释提出疑问、审查证据、指出逻辑错误以及解释中有悖于证据的地方，或者就相同的观察提出不同的解释。学生相互讨论各自对问题的解释，也可以引发出新的问题，有助于学生将实验证据、已有的科学知识与他们所提出的解释这三者间更紧密地联系起来。以至学生能解决彼此观点中的矛盾，巩固以实验为基础的论证。化学课程标准中，对“表达与交流”这一要素，要求学生：能用口头、书面等方式比较明确地表达

54、探究过程和结果，并能与他人进行交流和讨论；与他人交流讨论时，既敢于发表自己的观点，又善于倾听别人的意见；在化学教学中，培养学生的“表达与交流”能力，需要注意以下几个问题：要注意营造有利于人际沟通与合作的良好课堂氛围；在交流过程中，要鼓励学生发表自己的见解，积极参与辩论；培养学生认真听取他人的意见的习惯；培养学生理智的坚持已见、尊重客观事实、敢于纠正自己的错误观点、提高自己的认识的科学态度；总之，“表达与交流”可以贯穿在探究活动的各个环节中。要形成一种开放、民主的师生、生生间多向知识信息传递和交换的“立体式”“交互式”教学格局，发展学生乐于合作、分享信息和成果的团队精神，这也是现代人所应具备的基

55、本素质。四、科学探究的实施（一）处理好几种认识1、既要避免将探究式教学神化又要避免将其泛化。最典型的神化就是将课堂中的探究将科学家的探究完全等同起来，认为学生不可能进行科学探究；或者认为如果学生没有丰富的知识、足够的实验技能和能力基础，他们是不可能进行探究的；或者认为要进行探究式教学就一定需要较完备的实验室条件，进行完整的探究过程。神化的另一种表现就是认为探究式教学是万能的，只要一搞研究什么问题全都解决。最简单的泛化就是将课中的探究式教学与启发式教学、边讲边实验的教学完全等同起来，认为既然探究式教学是可以局部的，那么只要在现行的课堂教学中多让学生做几个实验，多问学生几个问题就可以了。泛化的另一

56、种情况就是不管探究的内容和目的，只追求探究的形式。其实，将探究式教学泛化的深层就是将其神化。2、认识探究式教学与国情的关系。很多人认为探究式教学适合小班教学，要花费很多的实验用品，占很多的时间，这些都与中国国情不相适应。如何看待这一问题，我们认为，首先从教育者的主观认识上，不要因为所谓的国情就拒绝先进的教育模式，就剥夺学生进行科学探究的权利和机会，不要因为不同地区不同学校发展的不平衡而一味迁就落后对发达地区和条件好的学校要给出正确引导，对落后的地区和学校要给出发展的行动指南。其次，已经有许多教育实验证明对于50人左右（国家教育法规定的）正常班级，开展探究式教学是完全有可能的。另外，实施探究式教

57、学不是要搞统一模式，一刀切，而是提倡抓住探究式教学的精髓而后积极合理的教育理念和思想，因地制宜地、创造性的开展丰富多样的教学实践探索。3、正确认识探究式教学与教学时间的关系。有许多人认为探究式教学太花费时间，影响教学任务的完成，是一种十分不经济的教学方式。对于这个问题，我们认为，首先一方面必须认识到探究式教学是需要一定时间的，没有足够的时间是无法真正开展有意义的探究的，而这个时间是值得花的。因此应该对现行的理科课堂教学时间的单位进行重新规划，提倡开展连堂课的探究，这对学生进行探究性学习将会是有利的支持。其次，要全面看待这一问题，如果单从知识的传授来说探究式教学是要比讲授式教学花费的时间多，但是

58、，如果从知识技能、过程方法、情感态度价值观的全面培养来看探究式教学就是一种非常经济的教学方式了。另外，单纯从一节课来比，探究式教学的时间效益比较低，但是如果从一个单元或一个专题的教学来比，大量的教学实验表明，设计合理的以探究为核心的多样化教学方式的时间效益则不比传统教学方式的差。再者，研究表明，探究式教学所花费的时间将随着教师对探究式教学的适应和对学生的认识了解、学生探究意识和探究能力的提高而呈现缩短的趋势，如果是重复实施，则时间效益将进一步提高。4、正确认识探究式教学与知识传授的关系。人们普遍认为探究式教学只对培养科学态度和科学方法有利，人们之所以接受这种教学方式似乎也是因为这一点。大多数教

59、师对于探究式教学的知识教学效果表示不信任，这是一个非常值得研究的问题。从现行的探究式教学来看，确实也存在这样的问题。其实，探究式教学的一个重要的目的是促使学生真正地理解概念、原理和科学知识，而不仅仅是记住它们。当然，在探究式教学中要想保证一个班里的每个学生都能获得相同的提高和进步是十分困难的。一般来说，在探究式教学中所有的学生都会有所提高，但是学生之间的差异可能会拉大。另外，提高知识教学的效果一直以来是教育界孜孜以求的目标，并不是探究式教学独有的问题和困难。5、正确认识教科书中“科学探究”的内容和形式。在教科书中，科学探究不只是某种具体活动形式，而是渗透在整个教科书所设计的多种多样的探究活动之

60、中 ，这些探究活动在科学方法和技能的训练上，各有不同的侧重点，既有含较多探究要素的较完整的活动，也有含探究要素较少的从不同侧面对学生进行科学方法和探究技能训练的丰富多样的活动。另外，大多数探究活动的设计与选材重视学生的生活经验，密切联系学生的生活实际以及材料、能源、环境、生命科学等现代社会问题，并把先进的信息技术手段引入到学生的探究活动中。教科书中的“科学探究”泛指学生主动参与的一切探究学习活动，在这些活动中涉及探究实验、查阅资料、阅读、设计制作、数据处理（含绘制曲线）、小组学习竞赛、调查与研究、讨论、家庭小实验、课堂练习等内容。教科书在呈现形式上，除了正文中融入了一定的探究活动外，主要以如下

61、栏目的形式呈现：“活动与探究”（包括探究实验等几项内容）、“调查与研究”、“家庭小实验”、“资料”、“化学、技术、社会”、“讨论”、“课堂练习”。人教版教科书全书（上、下册）活动次数共121次，平均每课时有1.3次探究活动。6、正确认识化学探究性学习或探究式教学的类型。在学校环境下的化学学科的探究性学习或探究式教学可以有非常丰富的类型，例如：（1）按照探究的任务和探究的类型可以有：认识物质的性质和变化的探究性学习，认识化学反应规律和原理的探究性学习，以及应用化学知识解决实际问题的探究性学习等。（2）按照探究环节的多少分可以有比较完整的探究和局部的探究。（3）按照探究的自主和开放程度可以有自主探

62、究性和指导探究性学习，教师的讲授、启发、指导、演示等都可以根据需要融入其中。（4）按照探究所依托的经验类型分可以有概念理论型、元素化合物型、方法策略技能型以及综合性探究等这些既指探究活动所依赖的已有知识机能经验类型，又指通过探究活动所要获得的新的知识技能经验类型。（5）按照探究活动的形式、途径和方法分，可以有实验探究、调查探究、讨论探究等。（6）按照探究开展的教学时间分可以有课内探究、课外探究、以及课内与课外相结合的探究；单课时的探究、连课堂的探究、以及单元的探究等。（7）按照学生进行探究的组织形式分可以有学生个体探究与小组合作探究等。（二）处理好几种关系1、探究式教学与其他教学方式的关系。科

63、学探究以其未知性与问题性、发展性与探索性、过程性与开放性、主动性与互动性而有利于学生掌握和应用科学知识、建构与发展科学概念、理解科学概念与科学过程，有利于学生形成较强的问题意识，掌握学习策略、探究方法和实验技能，锻炼实践能力；有利于激发学生对学习的浓厚兴趣和对科学学习的积极动机，培育科学态度和创新精神；有利于真正发挥学生学习的主体性，更加有效地改变师生关系。由于探究式学习方法是以问题和科学活动过程为本的，所以它与合作学习和建构式学习、问题解决式教学乃至启发式、讲授法等其他教学方法都具有很强的融合性，有利于促使教学方法的多养化。故探究式学习与其他学习方式并不是对立关系，但对于科学教育和教学来说，

64、更应该提倡基于探究的多样化教学方式，也就是以探究式教学为基础，其他教学方法与之相融合。由于复杂的教学内容，不同的教学目标，多维的能力结构所要求采用的教学方法势必不同。再加上各种教学方法本身具有局限性和互补性，只有经过合理而科学的组合，才能相辅相成，从而取得最佳效果我这里提供一种优化组合的方法：把探究、启发、问读、讨论、质疑、讲解、练习、交流、小结、评价确定为教学方法十要素，根据这些要素进行教学方法灵活多样的动态组合，但这些组合的形式要完全服从于教学内容的需要和教学目标的最终实现，如：探究式、阅读讨论式、质疑解释式、反馈评价式、交流小结式。在各种教学方法的系统中，各种教学方法，在与具体的教学情景相联系时，很难论其长短，应该说包括注入式在内的各种教学方法都是有效的，过分推崇一种方法而贬低另一种方法的效用都是不可取的。在特定的教学条件下只能看其对教学系统所起的贡献如何，即从教学方法的组合上讨论其优劣。一些较为