高中化学探究性课题的特点及设计策略

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1、高中化学探究性课题的特点及设计策略浙江省萧山中学 潘永根 300200【内容摘要】探究课题自身是否具有价值是决定探究性学习有效性的前提条件。本文分析了高中化学学科中探究性课题应具备的五大特点：具有一定的难度、一定的梯度、一定的跨度、一定的长度与一定的新颖度。并结合教学实际，根据探究课题设计者的主体差别，提出了操作性较强的“教师为主导”、“学生为主导”两种课题设计模式。【关键词】化学 探究性 课题 策略一、问题的提出探究性学习是指学生在学习和社会生活情境中，通过发现问题、选择课题、实践体验、表达交流等探究性活动获得知识与技能的学习方式和学习过程。探究性学习重过程、重体验、重应用、重全员参与，强调

2、学生在学习中的主体地位，给学生提供自主活动、自我表现和自我发展的机会。普通高中化学课程标准(实验)明确指出新课程的基本理念之一是“通过以化学实验为主的多种探究活动, 使学生体验科学研究的过程, 激发学习化学的兴趣, 强化科学探究的意识, 促进学习方式的转变, 培养学生的创新精神和实践能力” 1。当前，在高中化学学科中开展探究性学习已经成为常态，但毋庸讳言，形式主义的倾向比较严重。一是对探究的泛化，即随意给一些教与学的形式贴上探究的标签，片面强调探究的动态性、开放性，而忽视了探究性学习的本质。二是将探究性学习功利化，将探究性学习等同于科技小发明、小创造，甚至是科学家的科学研究。笔者以为，高中化学

3、探究性学习中存在的这两种错误趋向，其症结就在于没有正确把握好教师的“指导”与学生的“主动”之间的关系。而解决的“良方”，就是要求教师设计出一个科学、合理的探究课题。教师的“指导”作用就主要体现在探究课题的设计与操作上，学生的“主动”行为则是在探究课题的“指导”下发生。基于上述认识，本课题研究把立足点置于“探究性学习课题的设计”上。提纲挈领，从探究性学习的要害处入手，达到牵一发而动全身的效果，使探究性学习在高中化学教学中真正发挥出既培养学生学习能力，又促进学生情意健康发展的功效。二、高中化学探究性课题的特点分析探究性课题的关键在于问题是否具有探究的价值。问题空间有多大,探究空间就有多大,但并不是

4、所有问题都有探究价值。有的学者认为：适合在课堂中进行探究的问题应该具有适当的难度和规模、相当的真实性、一定的开放性、与课程目标的关联性等特点 2。还有的认为,能够引发探究活动的一个好的驱动性问题应该具有以下几个主要特征：可行性、有价值、情景化、有意义、道德的和可持续性 3。具体到高中化学学科，其探究性学习课题固然包涵有上述通识性的特点，但学科自身具有的实验性、与社会生活联系紧密等特点，又使其体现出鲜明的独特性。具体表现在以下几个方面：1、具有一定的难度。探究性学习与传统的接受式学习相比，其思维的层次较深，因此其课题的选择必须具有一定的难度。如果探究课题过分容易，反而会束缚学生的思维。当然，探究

5、课题并非越难越好，还应当根据学生的认知水平与组织合作能力，把握合适的分寸。例如“酸雨的成因与危害”这个探究课题，学生完全可以凭借初中阶段科学的相关知识予以正确的回答，过于浅显，自然没有探究的价值。再如“石墨烯的特点与应用”这个探究课题，虽然是当今科学界的热点，但凭着学生现有的知识、技能储备与学校的软硬件条件，明显是难度过高，根本不存在正常开展的可能性，至多只能是纸上谈兵。2、具有一定的梯度。人的认识总是由浅入深，由表及里，逐步加深的，所以探究性课题的达成也必然是逐步推进的。教师在设计探究课题时，必须在两个层面上体现出其梯度性：（1）在时间层面上，必须体现出循序渐进的原则。刚开始推行探究性学习时

6、，其课题应适当简单些；随着学生相关能力的不断提高，课题也应适当深化。（2）在内容层面上，必须要为学生铺设好“阶梯”。探究性课题不能仅仅是一个标题，还应包括较多容量的感性材料，甚至是适当的提示，使学生的探究具有一定的方向性与操作依据，不致出现学生“探而无果”的现象。例如在设计关于“化学电池”这个探究课题时，由于学习者是初次涉足探究领域的高一学生，教师就有必要作出一定活动建议或提示：可以通过上网查询相关信息，了解化学电池的种类、名称、形状、电极、电解质、电压、可否再充电、价格、存放期、特点、用途、回收途径等相关知识。如此，学生在探究性学习过程中就能够少走弯路。等到学生已经具备了较多的探究性学习经验

7、，即可逐步减少活动建议或提示，直至完全由学生自主地提出问题并独立地解决问题。3、具有一定的跨度。所谓“跨度”，指探究课题对学习内容的包孕量与覆盖面，即要求所确定的探究课题具有较大的思维空间，体现出化学学科的实践性、社会性特点。例如在上述关于“化学电池”这个探究课题时，教师可以将水果、蔬菜、海绵等学生生活中常见的物品引入到实验探究之中, 让已经掌握了原电池工作原理的学生,能够成功制作果蔬电池,既引导学生发散思维，又能拉近化学与生活的距离, 增加学生探究的兴趣。再如“钱塘江下游生态保护”这个探究课题就需要进行跨学科探究，涉及地理、历史、政治与化学等多个学科领域。4、具有一定的长度。探究是一种高级思

8、维过程，需要必要的时间予以支撑，因此探究性学习课题的达成必须占有一定的时间长度，不能瞬息即逝，使“探究”只成为一种有名无实的点缀。根据高中化学探究课题达成的要求，大致可以考虑安排三种探究周期：（1）以一堂课为一个周期。此类探究课题与教材知识联系紧密且比较单纯，操作方法以学生的理解为主。如“用植物色素制取代用酸碱指示剂及其变色范围的测试”、 “关于铵盐冷却性能的实验与探讨”等。（2）以一个星期为一个周期。此类探究课题要求学生综合运用实地调查、文献查阅、合作讨论等方法，写出一个有一定深度、有一定覆盖面的研究小报告。如“饮料中非食用色素的调查”、“纯净水是否纯净”、“修正液对人体的危害”等。（3）以

9、一个学期为一个周期。此类探究课题一般要求学生从学科的高度去分析一到两个社会问题，收集的资料要比较丰富，采用的研究方法要比较多样，撰写的研究报告要有比较高的质量。一般在学期初，教师提供课题，由学生自主选择，期末上交评比，作为学生学科平时成绩的重要依据。如“研究影响空气污染指数的因素及对策”这个探究课题就需要对空气污染指数与相关因子进行较长时间的持续监测。5、具有一定的新颖度。探究课题自身要有一定的新颖度，从而能激发学生的探究兴趣，使探究性学习成为学生的自觉行动。探究课题的新颖性，包括两层涵义：（1）角度的新颖性。要善于利用学生普遍存在的“固定思维”、“逆反心理”，从学生的无疑处设疑、困惑处置问，

10、激起学生探究的热情、智慧的火花。（2）方法的多样性。根据不同的教学内容，探究课题的达成途径可以是查阅文献，或实地调查，或尝试辩论，或画图绘文等，尽量使学生感到口味不同，新鲜有趣。例如“烧不破的纸币”、“吹不灭的蜡烛”、“气体啦啦棒的奥秘”之类从趣味实验转化而来的探究课题，能够极大地激发起学生的好奇心，进而转化成学生探究的热情。再如“饮用水污染与自然人为因素的关系和控制对策”等具有社会调查性质的探究课题，因为能够走出校门，需要综合运用多种实践能力，一直比较受到学生的欢迎。三、高中化学探究性学习课题设计策略确立探究课题尽管只是整个探究性学习过程中的起始阶段，但同样是一项复杂的系统性工作，需要师生共

11、同付出大量的精力与智慧。根据探究性学习课题设计者的主体差别，笔者在实际操作中把其区分为“教师为主导的课题设计模式”与“学生为主导的课题设计模式”两大类。其整体构架如图1、图2所示：目标导入情境引入 选择课题提出课题 阐释课题师生论证达标不达标评估课题确定课题达标不达标 实 施实 施图1：教师为主导的课题设计模式 图2：学生为主导的课题设计模式（一）教师为主导的课题设计模式操作策略探究活动的主体是学生,因此探究课题的设计要充分认识到学生的主体性地位,制订以学生为指向、符合学生身心发展、利于学生发挥主观能动性的实施方案。在“教师为主导的课题设计模式”中，教师选择课题有明确的目标性，其课题与目标的融

12、合性比较好。但由于整个选题过程是由教师一手操作的，容易忽视学生的认知、情感和能力方面的现实需求，进而制约了课题的实效性。为了防止在课题设计过程中出现偏差，笔者设计了一张“教师为主导课题设计规划表”。见图3： 目 标 原理（机制） 课 题 条 件列出：提出本探究课题想要达到的目标。列出：本探究课题 所涉及的化学反应或物质特性列出：课题内容列出：学生已有的优 势条件； 学生尚缺的必 备条件，及补偿 措施。 图3：教师为主导课题设计规划表【案例】暖宝宝为什么能发热保暖 目 标 原理（机制） 课 题 条 件暖宝宝是冬季人们取暖的一种常用工具，结构简单且有效。通过探究其发热原理，能够使学生理解铁氧化反应

13、放热的现象，并能够触类旁通，发现该原理的其它应用。涉及的化学反应为：、2Fe + O2 + 2H2O2Fe(OH)2、2Fe(OH)2 + 2H2O + 3O24Fe(OH)3暖宝宝为什么能发热保暖，其原理是什么？发生了哪些反应？1、学生已知： 对暖宝宝比较熟悉；已学过铁氧化反应等相关知识2、学生尚缺： 铁在自然条件下的氧化反应速度是缓慢的，要加快这种反应，需设法加大铁的表面积，使用水，食盐和活性炭形成原电池来促进反应（二）学生为主导的课题设计模式操作策略理想的探究性学习应该是由学生自主地来选择探究课题，学生提出的课题是否具有探究价值是决定学生能否体验科学探究的过程、增强化学探究意识、促进学习

14、方式转变的关键。但从教学实际来看，大多数高中生与自主探究学习的整体要求之间还存在着不小的差距，因此，教师在其中必须发挥出合理的引导作用。笔者设计了一张“学生课题探究规划表”（见图4），情景想法（假设）学习议题行动计划列出：情景内容（说明：该情景可以是老师提供的，也可以是学生自己发现的）列出：自己的假设及主要依据列出：为了完成探究需要知道或懂得的东西列出：为了完成探究所需做的事情 图4：学生课题探究规划表【案例】关于食品添加剂的调查与实践情景想法（假设）学习议题行动计划肯德基调料“苏丹红”事件、上海瘦肉精中毒事件、三鹿奶粉的“三聚氰胺”事件、台北麦当劳“砷”事件等。1、并不是所有的食品添加剂对人

15、体健康都是有害的。2、市场上的食品添加剂的现状不容乐观。3、只要全社会共同努力，人类与食品添加剂是能够和谐相处的。1、什么是食品添加剂？2、食品添加剂的分类、作用和使用原则。3、有害和无害的食品添加剂。4、食品添加剂与健康。1、通过书籍、上网查阅有关食品添加剂的资料。2、通过问卷调查，了解生活中各类人群对于食品添加剂知识的认识和关注程度。3、通过市场调查，了解生活中常见的几类食品中常用的食品添加剂。情境是激起学生探究欲望的前提, 也是促进学生形成和发展科学探究能力的必要措施 4。面对教师提供或社会上存在的情境性材料，学生还鲜有迅速发现有价值、有深度的可供开展探究活动问题，多数学生只能就情境提出

16、一些浅显的的问题，甚至可能提出一些不着边际的问题。怎样引导才能让学生擦出问题的火花，这些都需要教师提前做好预判。四、课题反思探究课题设计的灵魂在于教师对学生的情感,以学生为主体的教师,才能真正了解学生发展的需要；源泉在于问题,以问题为中心的探究,更有利于课题的展开,激发学生探究的欲；主旨在于探究,以探究为动力的课题,才能促进学生有新的进步和发展。从这些角度进行探究性学习课题的设计,可以让学生在掌握科学知识和技能、体验科学过程和方法的同时,深刻理解科学探究的本质和化学学科的价值。探究性学习课题的设计，集中体现出对教师专业素质的高要求。无论是教师主导模式，还是学生主导模式，都需要教师花费大量的时间

17、，进行精心的准备。虽然在理论上，探究性学习具有传统学习方式所不可比拟的优点，但在实践过程中，却会遇到许多障碍。笔者以为，重要的是实践，在实践中学习和感悟。只有在实践中、在师生学习中，相互启迪，相互提升，才能正确理解和科学把握探究性课题的种种特性和设计策略。【参考文献】1中华人民共和国教育部制订.普通高中化学课程标准 (实验).北京:人民教育出版社, 2003:22刘儒德主编.探究学习与课堂教学.北京:人民教育出版社, 2003:91-953(美)克拉耶克.中小学科学教学基于项目的方法与策略.王磊等译.北京:高等教育出版社, 2004:78-894郑长龙.化学实验教学新视野.北京:高等教育出版社,2003:129