化学课堂教学中的研究性学习模式

(本文获广州市第六届中学化学教学论文年会一等奖)

广东实验中学  蔡骘

    如何培养学生的实践能力和创新精神，是素质教育的核心问题，解决这个问题的关键在改革传统的教学方法和学习方式。为了适应新世纪对学校教改的迫切要求，教育部在2001年1月颁布的《全日制普通高中课程计划（实验修订稿）》中提出了研究性学习，并将其纳入普通高中学生的必修课，成为培养学生创新精神和实践能力的重要课程载体。

研究性学习是指学生在老师的指导下，从自身生活和社会生活中选择和确定研究专题，以个人或小组合作的方式主动地进行学习，以类似科学研究的方式主动地获取知识，应用知识，解决问题。研究性学习具有开放性、探究性和实践性三大特征。在其实施的过程中，必须遵循发展性、实践性、创新性、过程性和自主性等五原则。它彻底地改变了学生以往的学习方式和教师的教学方式，为全面深入地推进素质教育开辟了新的空间。

为配合我校开展的“创新式教育”实验研究，笔者大胆地将研究性学习的特征和实施原则“因地制宜”地“移植”到日常的化学课堂教学中，探索课堂教学中的研究性学习模式。

一．课堂教学中的研究性学习模式

1．新的特征：

（1）．开放课堂，教师重组。学校图书馆、化学实验室和常规教室三位一体，同时构成课堂。图书管理员、化学实验员和化学教师共同组成任课教师组，以化学教师为中心，三地多人展开教学。

（2）．“自主性”和“主导性”相结合。学生必须在教师的指导下，在教材和大纲规定的范围内，自己选择要探究的问题，探究的方法和地点。在这一过程中，教师是不可缺少的组织者、指导者、评价者，同时又是参谋、助手、顾问和咨询者；既有师道尊严的一面，又有平等交流的一面。

（3）．“实践性”和“书本性”密切联系。实践的核心必须是课本的重难点，实践的过程必须是用化学知识和原理去解决或解释与其相关的实际问题。

（4）．“过程”与“结果”必须兼得。强调在课堂上探究的问题及所形成的能力与水平，以及在过程中有所“悟”的知识或原理，都必须符合化学教学大纲的要求。

（5）．“双基性”和“创新性”相互倚重。学生必须在掌握基本知识和技能的基础上，才能展开想象的翅膀，遨游于创新的天空中。

（6）．必须注意实效性。课堂中，研究性学习的内容要根据教学大纲的要求从课本精心挖掘出来，确实是值得学生探究并有能力探究的内容，不可滥用，必须考虑时间和效率的比值。

2．新的教学目标。

（1）．使学生获得亲近化学和探索化学问题的体验，同时培养严谨的科学态度。初步接触科学研究的模式：

（2）．培养学生在学习、生活中发现化学问题的能力；

（3）．培养学生收集、分析和利用各种化学信息解决化学问题的能力。

（4）．通过小组合作的形式学会合作与分享。

 

二．实践和探索

以高一新教材第六章《硫和硫的化合物 环境保护》为内容，以笔者所教的本校2001级1班和2班分别作为对照班和实验班，1班按传统授课方式，在2班进行课堂教学的研究性学习模式的初步实践。

1．开题阶段

时间为第一课时，教师首先介绍整一章书的学习目标和任务，介绍知识体系和重难点分布。

第六章《硫和硫的化合物 环境保护》的教学目标如下：

第一节  氧族元素

（1）．初步学习运用理论知识（元素周期律）指导元素化合物知识的方法；

（2）．了解氧族元素的原子结构与其单质和化合物性质的递变规律；

（3）．了解单质硫的化学性质；

（4）．常识性了解臭氧和过氧化氢，初步了解保护臭氧层的意义。

重难点：原子结构与元素性质的关系（周期表中“位—构—性”的关系）；氧族元素的相似性和递变规律。

第二节  二氧化硫

（1）．了解二氧化硫的物理性质和用途；

（2）．掌握二氧化硫的化学性质（与水反应、与氧气反应、漂白性）；

（3）．了解二氧化硫对空气的污染和防止污染。

重难点：二氧化硫的化学性质。

第三节  硫酸

（1）．掌握硫酸的物理性质和化学性质（酸性、脱水性、吸水性、强氧化性）；

（2）．了解硫酸的用途；

（3）．掌握检验硫酸根的方法和原理。

重点：浓硫酸的性质和硫酸根离子的检验；

难点：浓硫酸的氧化性。

第四节  环境保护

通过参加环境教育活动，学习一些环保知识，增强环保意识。

针对重点和难点，笔者给出建议研究的问题。然后，全班按事先分好的9个小组，以竞标的形式争抢问题或自己提出问题，原则是先定出研究计划的小组先得到题目。

建议项目如下：

（1）．氧族元素与碱金属、卤素的比较研究；

（2）．臭氧和过氧化氢的介绍；

（3）．二氧化硫的化学性质（除漂白性以外）；

（4）．二氧化硫的漂白性研究；

（5）．二氧化硫对空气的污染情况和对策；

（6）．鉴别浓硫酸和稀硫酸；

（7）．鉴别硫酸根时，某些离子的干扰和对策；

（8）．硫酸的用途；

（9）．浓硫酸的强氧化性和酸性；

（10）．环保活动的设计；

（11）．本章重点题型的研究。

经过学生的商讨，分别选择了（1）、（2）、（3）、（4）、（6）、（7）、（8）、（10）、（11）等九项研究内容，并根据自己的兴趣更改了部分题目，开始制订研究计划。其中项目（3）被学生改为“有关二氧化硫的酸性和还原性的兴趣实验”，项目（4）被学生改为“双氧水、过氧化钠、氯水、二氧化硫、活性炭的脱色或漂白性的对比研究”，项目（5）被学生改为“酸雨”，项目（8）被学生改为“实验室中，浓硫酸和稀硫酸分别可制哪些气体？” ，项目（11）被学生改为“离子方程式的书写”等等。

2．研究与汇报阶段

学生以小组的形式，首先设计研究方案，然后组内讨论可行性，确定方案，再以作业的形式上报教师批准。学生的问题研究与汇报，必须同步融入教师的课堂内容，即某些小组还在研究，某些小组已经开始汇报。安排如下：

第二课时：氧族元素  汇报项目1；

第三课时：臭氧和过氧化氢  汇报项目2；

第四课时：二氧化硫  汇报项目3、4和5；

第五课时：实验研究（开放实验室、电子阅览室供学生使用） 

第六课时：硫酸（之一）（边讲边实验，将学生实验提前）

第七课时：硫酸（之二）  汇报项目6、7

第八课时：环境保护  汇报项目10

第九课时：本章复习  汇报项目8，全面结题，总结和评价

第十课时：单元测验

第十一课时：评讲试卷  汇报项目11

同学们研究问题的形式主要有：

（1）．利用下课时间到学校图书馆、广州图书馆和中山图书馆查阅相关资料；

（2）．利用学校的电子阅览室或在家中上网查阅、下载资料，制作多媒体课件以供汇报之用；

（3）．利用下课或实验课的时间在实验室进行实验研究。同学们先提交自己的实验报告，写清实验目的、实验药品和仪器、实验步骤，经教师和实验员同意后，在实验员老师的安排和协助下，完成实验。无论成功与否，详细记录实验现象，并展开讨论。

在课堂上以小组为单位展示研究成果，体现共同参与。以“浓硫酸和稀硫酸的鉴别”课题为例，简要同学们的成果汇报在课堂上是如何进行的。

在学习了第六课时硫酸（之一），即浓硫酸的三大特性之后，提出课后问题“如何鉴别浓硫酸和稀硫酸”。第七课时对此做出回响，请“浓硫酸和稀硫酸的鉴别”课题组的同学来介绍一下研究成果，其他同学准备质疑和补充。该课题组共派出五位同学，一位同学利用POWERPOINT制作的软件进行讲解，其他四位分别进行不同的实验进行配合。

该组同学从浓硫酸和稀硫酸的物理性质与化学性质两个角度入手，做对照实验对比分析原因。物理性质方面：看流动性；利用密度不同比较相同体积溶液的质量；加水稀释感觉放热的多少等等。化学性质方面：利用铁、铝在浓硫酸中钝化来做对比实验；利用氢后金属铜只与浓硫酸反应来鉴别；利用非金属碳、磷等只与浓硫酸的反应来鉴别；利用浓硫酸的脱水性来区别稀硫酸，如浓硫酸与蔗糖、纸、小木棍等有机物的反应皆可利用；利用浓硫酸的吸水性来鉴别，如将小颗粒的蓝矾加入浓硫酸中变成白色固体等。同学们一共归纳了六大类，三十余种方法，涉及到教学大纲要求学生掌握的浓硫酸的所有物理、化学性质，既掌握了基础知识和实验技能，又在用知识解决问题的过程中培养了学生的多种能力。

3．评价阶段

对每一位同学的评价分为四个部分：

（1）．开题阶段。小组以作业的形式交一份研究计划，包括所研究问题的在本章中的地位，研究方法、设想和计划，小组的分工情况。教师对整组作出一个统一的评价，占个人总评的10%。

（2）．研究阶段。每个同学对自己的研究进行自评，同时组长评价组员，教师监督其公平性。该个别评价写进结题报告，占个人总评的10%。

（3）．汇报阶段。教师对每一个参与的同学作出评价，并对给其他组提出问题和建议的同学加分，占个人总评的10%。

（4）．结题阶段。教师以作业的形式收每一组的结题报告，给全组一个整体评价，占个人总评的10%，并从中选出优秀之作全班交流。

    （5）．测试阶段。常规测验，成绩占个人总评的60%。。

以上评价，既有对小组的共同评价，又有对个人的个别评价；既有自评，又有小组评和教师评；既有形成性评价，又有终结性评价。最后，将每一单元的个人总评成绩记为个人的平时成绩。

 

三．实践反馈

1．实验班同学对该教学模式的作用的看法（发出问卷52份，回收有效问卷48份）：

从表中不难看出，大部分同学认为此模式有助于激发自己学习化学的兴趣，有助于自己掌握基础知识和实验基本技能，提高思维能力和化学成绩。但对于解题能力的提高，同学们感到帮助不大。笔者认为这主要是因为当前同学们手中参考书是按旧教材的要求编写的，其中的习题普遍偏深偏难，不符合新教材、新大纲的指导思想和要求，所以不能作为判断新教学模式对解题能力是否有帮助的标准。

2．单元测验成绩的对比

在1班和2班中，笔者各选取了48名同学（排除了一些情况特殊的同学），分别作为对照群体和实验群体。

在上一章单元测验中，实验班的学生与对照班的成绩如下

	实验班平均得分率	对照班平均得分率
基本知识和基本技能的题目	73.4%	71.5%
能力型题目	54.3%	55.6%
全卷（标准差）	67.7（10.3）	66.7（9.96）

由此可看出实验班同学和对照班同学基本处于同一水平，有比较的基础。

在本章单元测验中，实验班的学生与对照班的学生成绩如下

	实验班平均得分率	对照班平均得分率
基本知识和基本技能的题目	78.9%	77.6%
能力型题目	67.8%	56.5%
全卷（标准差）	75.0（12.3）	70.2（8.94）

实验班在能力型题目的得分和总平均分上比对照班有明显的优势，这充分体现了该学习模式的优点，但我们也应看到实验班的标准差比对照班有增大的趋势，说明实验班中成绩的两极分化在加剧。笔者认为，主要原因是在小组合作的形式中，有些同学的积极努力掩盖了另一些同学的懒惰行为。如何更广泛地调动同学们学习的积极性和主动性，是进一步改进此教学模式的首要问题

3．学生成果

由项目3发展而来的家庭小实验《燃烧褪色》，就是利用火柴燃烧产生的二氧化硫，和碘、淀粉混合溶液中的碘单质反应，消耗掉碘，从而使淀粉的蓝色腿去。该实验获广州市家庭实验100秒二等奖。由项目10发展制作的网页《化学与环保》获广州市“我与化学”软件评比二等奖。

 

    在化学课堂教学中应用研究性学习模式，符合新大纲、新教材的指导思想，是课堂教学中培养实践能力和创新精神的必由之路。但研究的问题不宜太深、太广，也不要每一节课都研究，每一个问题都研究。我们认为，学生既要发现式学习，又要有意义地接受式学习。研究性学习模式并不排斥其它的教学模式，只有与其它教学模式取长补短、共同进步，才能被越来越多的师生所接受和实践。