拓展教材开展化学研究性学习的尝试
拓展教材开展化学研究性学习的尝试
湖南省耒阳市教研室 梁陆元 421800
注：本文是湖南省教育科学十一五规划课题成果，编号：XJK06BJJ002
这篇文章在《教学月刊》发表，人大复印报刊资料全文转载
梁陆元老师，特级教师、湖南省正高级教师、湖南省中学化学优质空间课堂首席名师、湖南省教育科学规划课题项目咨询评审专家、衡阳市化学学科带头人、湖南省耒阳市教研室副主任。
摘 要：本文从拓展教材适时进行科学探究、开展调查与研究、正确引导讨论或辩论等方面，对初中化学教学中如何拓展教材开展研究性学习进行了探讨。
关键词：教材 化学 研究性学习
新课程将研究性学习作为亮点，然而，在实施过程中，却出现了许多不尽人意的地方，如有的老师把研究性学习看作是抛开教材另辟途径搞课题研究，有的老师担心开展研究性学习会影响升学率，致使研究性学习未能得到有效开展。几年来，我们以《研究性学习实施指南》为指导，拓展教材内容开展研究性学习，让学生在研究性学习活动中水到渠成地获取所要学习的知识，既培养了学生的科学素养，又提高了学生的应试能力，实现了研究性学习与应试技能的有机整合。
一、准确把握教材适时进行科学探究
科学探究是化学科开展研究性学习的一种重要方式和途径。一般地，一个完整的科学探究活动包含“提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、结论与解释、反思与评价、表达与交流”八个要素，但这八个要素也并非一成不变的⑴，探究活动中所包含的要素可多可少，各要素的呈现顺序也不是固定不变的。人教版初三化学教科书共安排 29 个“活动与探究”，按照“由易到难，由简单到复杂”的原则安排在相关教学内容中，每个“探究活动”都体现了一个或数个探究要素，着重培养学生某些方面的探究能力。例如，教材安排的第一个探究——对蜡烛及其燃烧的探究⑵，意在培养学生“观察、描述（记录）实验现象，填写探究（或实验）报告的能力”。教材安排的第二个活动探究——人们吸入的空气和呼出的气体有什么不同⑶，意在培养学生利用提示信息 “提出假设、设计方案，进行实验，得出结论”的能力。
在备课时，我们对教材安排的每一个活动与探究，都要进行一番剖析，在体会编者意图的基础上，有效地组织学生进行探究。这样，真正让学生在探究中获取知识，在获取知识的过程中逐步形成科学探究能力。
例如：在学习“二氧化碳和一氧化碳”一节时，我们组织了“空气中二氧化碳含量会改变吗？”的探究活动。其基本过程与方法如下：
提出问题 燃料燃烧会释放出大量的二氧化碳气体，植物光合作用要消耗二氧化碳气体，动物呼吸作用要消耗氧气、呼出二氧化碳气体。上述因素会不会使空气中的二氧化碳发生变化？”
猜想与假设 我布置同学们大胆猜想，提出各自的假设，提出的假设相同或相近的同学为一个课题组（课后，用便条将提出的假设交给老师）。经整理全班同学提出的假设，大致分为如下四类：
1、空气中二氧化碳的含量会逐渐增高，电视新闻里常说的“温室效应”就是例证。
2、在不同环境、不同时段里，某个区域空气中二氧化碳含量不同，但由于空气的流动，空气中二氧化碳的含量总体变化非常少，可以忽略不计。
3、二氧化碳气体的消耗和生成会保持平衡，空气中二氧化碳的含量不会变化。
4、白天，由于植物的光合作用，空气中二氧化碳含量白天低，夜晚高。
于是，全班学生分成了四个研究性学习小组。
制定计划 四个小组根据各自提出的假设，选定几个地段，在不同时间测定空气中的二氧化碳相对含量，并制定了具体的计划交老师审定。我将四个小组的计划审核后发给各小组继续修订完善。
实施计划（进行实验、收集证据）为使学生顺利地进行实验，我组织学生就“二氧化碳的取样及相对含量的测定”进行了实验培训，培训后，各小组按设计的方案分别测定各个测定点的空气中二氧化碳的相对含量。
结论与解释 四个小组依据实验进行数学处理后，在全班交流各组的结论，在讨论的基础上作出合理的解释。归纳四个小组测量的结果，得出如下几点结论：
⑴在森林里，二氧化碳含量晴天略低，夜晚略高。这是因为在晴朗的白天，植物光合作用吸收二氧化碳放出氧气，夜晚植物进行呼吸作用，吸入氧气放出二氧化碳。
⑵刚下课后窗户紧闭的教室，通风不良正在开大会的会场，二氧化碳含量略高于0.03%。这是由于人群密集的地点，人呼吸排出的二氧化碳没有及时扩散。
⑶自然界中二氧化碳的循环基本保持平衡，大气中二氧化碳含量总体保持在0.03%的水平。
反思与评价 ①在实验过程中，本组成员的实验操作还存在哪些不足。②要保持空气中二氧化碳含量总体水平不变，就必须使自然界二氧化碳的循环保持平衡。随着工业化程度的增高，植被的减少，二氧化碳在自然界循环中的平衡可能被破坏，这应引起世人的警觉。
二、拓展教材开展调查与研究
调查与研究是化学科开展研究性学习的又一重要途径，开展调查与研究一般过程可概括为：
选定调查主题→制订调查方案→论证调查方案→实施调查方案→分析处理调查数据→撰写调查报告→成果交流。
人教版初三化学教材安排了 14 个调查与研究，涉及利用广播、电视、报纸、网络等媒体进行调查的专题有 5 个，要求到社区进行实地调查的专题有 9 个。根据本校教学实际，有针对性的用好这些专题，可有效地培养学生制定并论证调查方案，利用媒体搜集有关资料、数据，深入社区访谈等开展调查研究的能力。
例如，在学习第十二单元“课题 2 化学元素与人体健康”时，根据教材的安排，全班学生按“自主选题、自由组合”的原则分成三个组，每组一个调查主题：“常见食品组成元素的调查”、“市场补钙保健品的调查”、“人体新陈代谢必需的微量元素的调查”。如“市场补钙保健品的调查”组制定的调查方案经过论证并经老师审查同意后，按方案进行了调查研究，撰写的调查报告如下：
市场补钙保健品的调查
耒阳市××学校××班课题组
一、调查目的
了解市场补钙品的种类及用途；了解哪种形式的钙更易于人体吸收；尝试提出更为合理的补钙方案。
二、调查项目
市售补钙产品的种类、成分、规格；什么样的补钙品更易被人体吸收；人体缺钙的主要表现。
三、调查方案及实施过程
将课题组 6 位成员分成两个调查小组：一小组利用双休日去民心大药房和心连心大药房进行实地调查；另一小组到图书馆或上网查找资料。然后集中整理，写出调查报告。
四、调查结论
1、市售补钙品的种类：从钙含量来看，可分为钙片和高钙片，高钙片含钙量高，但很坚硬，很难嚼碎；从食用人群来看，可分为儿童钙、孕钙、中老年钙；从补钙品的形态来看，可分为液体钙、颗粒钙、钙片；从补钙品成份来看，可分为复合钙和单纯钙；从服钙方式来看，可分为嘴嚼片、钙片（吞服）、液体钙（口服液或吞服）。补钙保健品均属于维生素及矿物质类非处方药品。
2、市售补钙品的主要成分：以碳酸钙为主要成分的最常见，一片（或一袋）含碳酸钙 1.25 克（相当于含钙 500 毫克）；也有以葡萄糖酸钙为主要成分的（如小儿四维葡钙颗粒、葡萄糖酸钙口服液）；还有以磷酸钙为主要成分（不常见）。
3、关于人体对钙的吸收：维生素 D3能促进人体对钙的吸收，餐后服用有利于对钙吸收。
4、人体缺钙的主要表现：对成年人而言，缺钙的主要症状是腿抽筋、腿软、疲倦乏力、易感冒、易过敏等；对婴幼儿而言，主要表现为夜惊、盗汗、厌食；对老年人而言，最常见是骨质疏松、骨质增生、易骨折等；对少年儿童而言，往往会感到腿疼。
5、哪些人群需要补钙：
妊娠和哺乳期妇女；婴幼儿和少年儿童；中老年人。
6、服用补钙保健品可能产生的不良反应：（略）
7、禁忌：高血钙症、高尿酸血症，含钙肾结石或有肾结石病史者禁用。
8、注意事项：（1） 心肾功能不全者慎用 ；（2） 如服用过量或出现严重不良反应，应立即就医 ；（3） 对补钙品过敏者禁用，过敏体质者慎用 ；（4） 补钙品性状发生改变时禁止使用 ；（5） 不同种类的补钙保健品不要同期服用；如正在服用其他药品，应在医师指导下服用 。（6） 补钙保健品要放在儿童不能接触的地方。
9、药物相互作用（略）
10、药理作用：（略）
五、我们的建议
1、易缺钙人群要高度重视补钙，在补钙的方式上，首先要考虑食补。食补还不能满足钙的需要的，可考虑选用补钙保健品。
2、要到正规的药房或医院购买补钙品，慎防假冒。
3、儿童补钙，要选择适合儿童口感的补钙品，如可可钙糖片、碳酸钙 D3颗粒等。
此外，讨论与辩论也是化学科开展研究性学习的一种很好的方式。人教版初三化学教材安排了 34 处讨论，这些讨论均与学习内容紧密联系，教师认真地组织学生进行有效的讨论活动，可使学生在讨论与交流中水到渠成地获取所要学习的知识。人教版初三化学教材还在下册“课题 3 有机材料的合成”安排了“以使用塑料的利与弊”为主题的小组辨论，通过分组进行主题辩论，可以培养学生的口头表达能力和搜集、处理有效信息的能力，锻炼合作能力，激发团队精神，增强社会责任感。当然，在分组辩论前，教师要教给学生辩论的方法，使辩论双方明确主辩、助辩的角色特点，教给学生搜集、处理有效化学信息的方法，为辩论准备充分的化学素材；辩论中，当正、反双方脱离主题走入误区时，教师要及时引导，使双方始终围绕主题辩论；辩论后，教师要及时总结，使学生形成正确的知识结构，使教学活动达到《课程标准》规定的目标要求。由于学生对主题辩论的热情很高，我们全学年还增加了两个主题辩论活动，在学习“第六单元课题 3 二氧化碳与一氧化碳”时，我们举行了“大气中二氧化碳增多的功与过”的主题辩论；在学习“化学与能源”一节时，我们组织了一次以氢能源为主题的辨论会。
主要参考文献：
⑴教育部 S 义务教育《化学课程标准 》2011 年版 P10-11
北京师范大学出版社 2012 年
⑵义务教育教科书（化学 ）S 上册 P12 人民教育出版社 2012 年
⑶义务教育教科书（化学 ）S 上册 P14 人民教育出版社 2012 年
梁陆元，特级教师、湖南省正高级教师、湖南省中学化学优质空间课堂首席名师、湖南省教育科学规划课题项目咨询评审专家、衡阳市化学学科带头人、湖南省耒阳市教研室副主任。
心在哪里，人生的风景就在哪里！教育科研是教师职业幸福之路！
在追求教师职业幸福的路上，
我们坚信，
只要上路，定会遇到隆重的庆典！
只要坚持，特级教师、正高级教师就会向你招手！