运用探究性实验进行“引导——发现”教学的尝试
周业虹
高中课程改革的实施，对教师传统的教学模式的转变及观念的更新提出了更高的要求。提高课堂教学质量，是每一位教师首要解决的问题。在这种情况下，必须改变知识的传输方式，以教师的“引导”为手段，以学生的“发现”为目的，这样才能充分发挥学生在学习过程中的主体地位。根据化学学课的特点，我提出了“引导——发现”教学模式。
一、关于“引导——发现”教学模式
（一）“引导——发现”教学模式的内涵
“引导——发现”教学模式是指在教学活动中，以教材为内容，以问题为中心，以教师的引导为手段，以学生的发现为目的，在教师的带领下，学生通过积极主动的思维活动，以发现、发明的心理动机和探索的精神自主地参与学习过程，通过尝试发现、实践体验、独立探究、合作讨论等形式探索知识，去发现、探索、掌握知识，培养学生的观察能力，提高发现问题和解决问题的能力，培养学生的创新精神和实践能力的一种教学模式。
（二）“引导---发现”教学模式的理论依据
1．发现学习理论
发现学习理论是美国著名教育家布鲁纳于二十世纪六十年代提出的。布鲁纳认为，“认知是一个过程，而不是一个结果。”他强调，教一个人某门学科，不是要使他把一些结果记录下来，而是要使他参与知识建构的过程。他认为教学的目标不仅在于使学生掌握知识，而且更要发展学生智力。布鲁纳主张引导学生通过自己的主动发现来学习，要把学习知识的过程和探索知识的过程统一起来。
2．建构主义学习理论
瑞士的皮亚杰(J.Piaget)的建构主义学习理论强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识的主动建构者，而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构的帮助者、促进者。这就意味着教师应当在教学过程中要摒弃那种“以教师为中心，强调知识传授，把学生当作知识灌输对象”的传统教学模式。
（三）“引导——发现”教学模式的主要教学方式
高中化学新课程倡导探究式教学方式。中学化学探究性实验应具备以下特征：
1.创设问题情景的特征：探究性实验教学必须努力创设问题情景，让学生在情景中不断发现问题、提出问题，并引导学生对问题进行深入思考。
2.突出主体性的特征：探究性实验教学注重学生共同合作，通过自己动手、动脑来设计实验、分析结果、讨论验证等，所以必须发挥学生的主动性和积极性，在实验过程中认真观察思考，大胆质疑，做、看、想结合，创造性地完成任务。
3.明确教师的主导性的特征：实验过程中，教师作为学生的指导者、引导者、咨询者和促进者，要注意对学生进行仔细观察，看他们在做些什么，听他们在谈些什么，并不断地对其学习状况进行评价。
4.以小组为主要组织形式的特征：探究性实验通常以小组为单位展开，这有利于学生之间相互研讨、相互启发、相互学习、相互帮助，从而产生1+1＞2的效果。
不难发现，探究性实验教学的特征恰恰与“引导——发现”教学模式的内涵相一致，因此探究性实验是该模式实施中的重要教学方式。
二、运用探究性实验进行“引导——发现”教学的尝试
（一）化学教学中“引导——发现”教学模式的环节
引导——发现教学模式的实施在高中化学教学中可分为以四个环节：
环节 意图
1．设疑——创设情境，发现问题
教师应依据教材内容设置相应的问题或创设相应的情景，激发学生的求知欲望和学习兴趣，进而引发学生的积极思维。
2．探究——设计实验，体验探究
此环节是“引导——发现”教学过程中的核心部分，教师把发现的问题、思维的空间留给学生，充分发挥学生在学习中的主动性，让学生围绕探究目标进行设计、实验、分析等一系列活动，让学生在思维和操作中产生灵感，体验“发现”的乐趣。在这个过程中，学生主要采取探究性实验的方式，而教师的主要任务是有针对性地指导学生围绕目标探究，组织由学生构成的活动情境，促进学生彼此间的交往、沟通和合作，创设一种发现问题的氛围，使学生能够在这种情景中主动积极地参与探究。
3．归纳——交流总结，解决问题
此环节是组织学生相互交流，对探究的结论进行归纳总结，从而使教师预设的问题得以解决。这一环节可以通过学生自己的汇报，将探究的“成果”展示给全体，完成知识结构的重新组合，将内化了的知识或者技能纳入已有的知识系统中。教师对学生展示的成果要进行适当的评价，对学生的学习成果表示肯定，对不足提出改进意见。 4．应用——拓展延伸，问题迁移
这一环节注重了知识的迁移、形成和发展，是探究性学习的目标所在。教师在这一环节中要精心设计问题，使之具有层次性、典型性、启发性和创造性。
（二）案例分析
案例1.铝及其化合物
铝及其化合物属于元素化合物的知识。铝单质、铝的化合物的教学内容分别在人教版《化学1》第三章第一节、第二节中，为便于更好地开展“引导——发现”教学，发展学生的探究能力，教师对这两部分内容进行了有机的整合，将其合并为一课时。为突破教学重点，教师对教材上的实验进行了改进，增强了探究性。
（1）氧化铝的两性
设疑1：铝制餐具在五、六十年代非常盛行，但人们发现它们不能用来蒸煮或长时间存放酸性和碱性食物。这是为什么呢？
探究1：为了突破铝制餐具不可蒸煮或长时间存放碱性食物这个重点，教师带领学生设计了一组对比实验：打磨过的铝条和未打磨的铝条分别与氢氧化钠溶液混合，学生发现打磨过的铝条迅速与氢氧化钠溶液反应，而未打磨的则一段时间后才产生气泡。
归纳1：铝能与氢氧化钠溶液反应。
设疑2：未去膜的氧化铝与氢氧化钠溶液反应慢，已知铝表面的膜是氧化铝，那么是氧化铝溶于水了，还是它与氢氧化钠溶液反应了？设计实验进行探究。
探究2：向Al2O3粉末中加入少量水，振荡，发现未溶，继续加入氢氧化钠溶液，振荡后发现氧化铝溶解了。
归纳2：氧化铝能与氢氧化钠溶液反应。
（2）氢氧化铝的两性
设疑1：氧化铝能与氢氧化钠溶液反应，氢氧化铝是否也具有类似的性质呢？
探究1：制备氢氧化铝。为引导学生更好地发现问题，教师把学生分成两组，一组用氯化铝和氨水反应，另一组用氯化铝和氢氧化钠溶液反应，同时让他们展开竞赛，看谁制备的氢氧化铝多。学生误以为加的药品多，产生的氢氧化铝就越多。
设疑2：实验中，加氢氧化钠溶液的那组学生发现，氢氧化钠多了，反而沉淀没了，这是怎么回事？
探究2：教师让加氨水的一组学生向所得沉淀中加入氢氧化钠，结果发现沉淀溶解了。
归纳：氢氧化铝和氢氧化钠溶液反应，要制备氢氧化铝就要用氨水和铝盐溶液。
在学生对铝及其化合物的性质有了全面认识后，教师进行了下一个环节：
应用：教师展示了一种管导通的说明书：泡沫型清洁剂；含铝粉、氢氧化钠；对铁质、不锈钢排水管不会造成损伤。让学生分析该说明书，并用所学到的知识解释相关问题。
案例评析：从该案例中，我们可以看出，在铝及其化合物的性质学习中，教师创造性的改进了教材实验，在设计和完成探究性实验的过程中，通过对实验现象的观察学生不断发现问题，通过对问题的解决、对实验现象的分析不断深化对铝及其化合物性质的认识，通过解决生活中的实际问题使得学生掌握的知识得以升华。
案例2.化学反应速率的因素
影响化学反应速率的因素属于化学基本理论的范畴。这部分内容在人教版《化学2》第二章第三节“化学反应的速率和限度”中。为使学生了解影响化学反应速率的因素，教师从学生已有的知识和经验出发，对教材上的实验进行了改进，充分关注到了实验的探究性，在这些探究性实验中，应用“引导——发现”教学模式。具体环节如下：
设疑1：展示某牛奶包装袋上的保质期：10天（0～4），5天（7），3天（10）。这说明牛奶变质的速率跟什么因素有关呢？
设疑2：爆炸瞬间完成，牛奶变质较快，铁制品生锈较慢，溶洞形成很慢，这些化学反应速率到底和哪些因素有关？只有了解这些影响因素，我们才可以控制化学反应速率。
探究：在实验室制取 O2、CO2 和 H2 的过程中，哪些因素会影响到气体制取的速率？教师给出不同浓度的H2O2溶液、不同浓度的HCl溶液等液体试剂，不同状态的CaCO3固体、MnO2粉末、Mg粉、F粉等，让学生选择不同的药品设计实验方案并进行实验，探究影响化学反应速率的各种因素。
归纳：在学生实验完成后，各组学生交流汇报实验结果并分析结论。学生们有的从同一种气体的制备实验中得出了不同的影响因素，如制备氧气，浓度、温度、催化剂等均会影响速率；有的学生从不同气体的制备方法中等到了相同的影响因素，如制取氧气和制取氢气两个实验均证明反应物的浓度会影响速率。最终得出了影响化学反应速率的因素。在这个过程中，既培养了学生分析、归纳问题的能力，又让学生感受到了科学研究的方法，同时锻炼了表达能力。
应用：已知氮气和氢气在一定条件下反应可生成氨气，但是在500 和1.5×107 Pa的压强下，即使经过几百万年，生成的氨也不会超过几纳克（1 ng ＝10－9 g），请你说出为加快反应速率可采取哪些措施？在解决这个工业生产问题的过程中，学生所学的影响化学反应速率因素的知识得到升华。
案例评析：在该案例中，教师较好地利用了学生的前概念，利用初中所学的氢气、氧气和二氧化碳气体的制备引导学生进行探究性实验设计，运用了科学归纳法，一方面可以对同一个反应采取的不同的条件，另一方面，可以对不同的反应采取同一个条件，在实验中学生发现速率的变化等问题，教师再引导学生通过对实验现象的分析归纳出影响化学反应速率的因素。应用环节的设计更是锦上添花，它使学生深切感受到研究本课题的意义在于控制化学反应速率，更好地为人类社会服务。
三、运用探究性实验进行“引导——发现”教学的反思
教学实践和课堂观察表明，运用探究性实验进行“引导——发现”教学中各个环节都具有非常重要的作用：设疑——好的教学情景能在较短的时间里使学生进入学习状态，激发学生的学习兴趣。探究——在发现问题、产生疑问后，探究性实验是解决问题的关键所在。教师要结合学生的认知水平，围绕产生的问题，引导学生设计实验，在此过程中学生体验发现的快乐，体验科学研究的过程。教师在适时的加以引导，帮助学生顺利完成实验探究。归纳——学生通过探究性实验，讨论总结后，要把自己发现获取的知识，通过语言交流质疑问难，达成共识，可以培养合作精神、表达能力，同时在与同伴产生的思维碰撞中提高解决问题的能力。应用——学生可以将所学到的知识应用到解决问题中，既可以使所学知识得到升华，又可以培养解决实际问题的能力。
教学实践表明，“引导——发现”教学模式在实施过程中也存在一定问题，如设计的问题有时脱离学生的实际，无法吸引学生的兴趣；有些教师对教材内容的深广度把握不够，还需要进一步钻研教材；在探究性实验中，有时学生的合作学习流于形式，不能很好的控制，学生差异性大，参与探究活动的积极性低，难以收到实效。这些都需要在模式实施过程中不断加以完善。