课堂实验探究中的“预设”与“生成”

2011-01-08杨砚宁

化学教与学 2011年8期

关键词：预设实验教学方案

杨砚宁

（苏州高新区第一中学江苏苏州 215011）

课堂实验探究中的“预设”与“生成”

杨砚宁

（苏州高新区第一中学江苏苏州 215011）

本文分析了当前化学实验教学中课程标准与课堂实施的脱节现象，论述了“预设”与“生成”的辩证关系。通过亲身实践探索了课堂探究实验教学中的“预设”与“生成”以及高效课堂实验教学的策略。

课堂；实验探究；“预设”与“生成”；建构；教学策略

一、问题的提出

我国中学化学实验教学长期以来受高考的影响和制约，从认识到实践，普遍地存在忽视实验教学，忽视科学方法的培养和训练，从而在真正意义上很少通过化学实验成功地、全面地塑造学生。自2008年起随着江苏高考模式的改变，选修化学人数和课时骤减……这些客观因素造成在正常的化学实验教学备受影响的情形下，化学探究实验活动的开展面临着更多困难：

1.教学管理层的忽视

在全社会追求升学率的形势下，学校及上级教育主管部门考量的是高考计分学科“语、数、外”的总分即“达线率”。至于不计入高考录取总分只作为参考等级选科的化学，究竟课堂上教师做多少化学实验几乎很少会被教育行政部门作为教学过程管理而引起重视。

2.教师认识上的偏差

一些教师认为实验耽误时间，增大了教学的时间成本，而且可以通过“讲实验、做题目”弥补其不足。这些教师自然不能很好地将实验与教学整合起来，更达不到课程标准要求的教学效果。

3.学生的现状

一部分学生有实验探究的欲望，但是没有足够的时间、精力，学校也没有提供充足的条件并缺乏教师的方法指导，无法让学生走入实验室，去设计、验证实验；一部分学生由于一味追求“语数外”的考试成绩，参加化学实验活动的积极性普遍不高，他们认为，实验活动要占用大量时间，而获得的知识与考试关系不大。目前，基于多方面的原因，探究实验教学的时间明显减少，在新课程中的作用远没有体现出来，这与新课程倡导的现代教学观、学习观格格不入，严重影响了新课程各项目标的全面落实。

如何解决课程标准与课堂实施的脱节现象迫在眉睫。怎样提高学生的科学素养、促进学生全面发展？笔者认为，构建高效的课堂实验教学策略是解决这一问题的根本途径。通过近三年的研究，笔者发现处理好“预设”与“生成”是提高课堂实验探究有效性的关键。在课程标准及其配套教材中规定和编排有大量的化学实验内容，教师如果有效地将探究活动与实验整合起来，既能提高学生的求知欲、拓展其知识面，又可以全面发展学生素质，从而真正实现有效教学。

二、“预设”与“生成”

1.“预设”与“生成”的辩证关系

课堂教学是预设和生成的辩证统一。“预设”是教师在课前对教学进行有目的、有计划的设想和安排；“生成”即生长和构建，是师生在与教学情境的交互作用以及师生对话互动中超出教师预设方案产生的新问题、新情况。

传统的课堂教学往往过分注重预设而很少关注生成。教师备课只考虑如何教，很少关注学生的学，强调教学进度紧凑，讲授方法单一，学生被动地听或记，更谈不上激发学生的想象力，这种课堂教学沉闷、封闭、机械、程式化。

新课程理念下的课堂教学既要重视培养学生学会自主学习，使我们的课堂教学生动、活泼，更重视学生的成功与发展。课程标准在基本理念第5条中指出“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验到科学探究的过程”，在教学建议中指出“重视探究活动，发展学生的科学探究能力”。教师应重视课堂教学过程中学生学习能力的提高和创造性、开发性思维的培养，突出学生个性发展等新形势下课堂教学的特点。教师只有关注到了学生的需求，彼此之间建立一种相互信任、相互配合的机制，教学效果才可能是最佳的。因此，研究实验教学中“预设”与“生成”，逐步形成与新课程相适应的且能促进学生不断发展的化学探究活动显得十分必要和迫切。要为学生节约时间，教师就要善于琢磨和研究学生的知识背景、认知结构，循序渐进，才能高效地实现目标。

在以探究为中心的课堂实验教学中，如何提高启发性、时效性，降低探究成本，提高教学质量也是值得思考和研究的。既然课堂教学并不是严格按预设轨迹一成不变的，教师在备课时就应该处理好预设与生成的关系。笔者认为，课堂教学的预设方案宜粗不宜细，教师只需设计大致的探究活动框架，设计主要问题，为“自主、合作、探究”提供平台，给课堂留有较宽的发挥余地。可以说，课堂教学的预设是为了更好的生成，而事实上，课堂教学真正的精彩往往也是其生成的部分。由于探究实验过程中未知因素的影响，师、生的课前“预设”与课堂进程中不可预测的情形会“生成”鲜活的案例，而对这些案例的分析和研究，对于提升学生学习积极性、主动性，提升教师驾驭课堂教学组织管理能力，都有着潜在的、不可估量的巨大效益。

2.合理包装“预设”，善于捕捉“生成”

化学教师的教学机智不仅表现在将抽象的知识直观化，枯燥的概念趣味化，更表现在将教材直观叙述的化学实验悬念化，使学生通过“预设”实验过程中出现的现象而产生新的问题从而推动新一轮的探究。以不断“生成”的问题为主线来组织和调控课堂教学，激发学生的学习主动性，学生不仅能在问题分析与解决的过程中生成新的问题，在层层深入中经历不断发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程；又能让学生体验问题交流，解决问题的挫折与快乐，养成问题意识，深化对知识的理解，促进学生的“三维目标”的和谐发展。教师在教学中只要善于挖掘，肯于动脑，一定会收到很好的教学效果，特别是元素化合物知识教学在这方面应该多做一些努力和探索。

【课堂案例1】苏教版必修1“铁、铜及其化合物的应用”一节中Fe2+与Fe3+转化条件的探究

教师：除了氯水，还有哪些试剂可以将Fe2+氧化为Fe3+？

学生：双氧水溶液。

教师：预计有哪些实验现象？如何证明有Fe3+生成？

学生：溶液的颜色变为棕黄色，加入KSCN溶液，溶液的颜色又变为血红色。

在肯定学生预设的实验原理合理，并且提示学生试剂用量及顺序后，由该生亲自到讲台操作，除了看到预计的“溶液的颜色又变为血红色”的现象外，还看到“溶液中迅速逸出大量的气泡，试管壁发热。”这个意外的“收获”使学生立刻兴奋起来。

教师：现象产生的原因是什么？

经过讨论，学生认识到双氧水的加入，不仅使Fe2+转化为Fe3+，生成的Fe3+又是H2O2分解的催化剂。

在不断地意外“生成”中，使学生牢固构建认知结构。学生对实验中异常现象往往有强烈的探究欲望，教师要引导学生以这些“意外”作为实验探究的着眼点，增强实验意识，培养实证精神，提高科学素养。

【课堂案例2】苏教版《有机化学基础》“苯酚的性质”一节中苯酚与溴反应的探究

教师：苯与液溴在铁粉催化条件下发生取代反应，而乙烯又可以与溴发生加成反应，苯酚与溴水呢？如果发生取代反应，产物除了有机物，还有什么？如果发生加成反应，产物可能是什么？你能判断该反应是取代反应还是加成反应吗？请设计实验方案证明你的推测。

学生提出方案：

方案1.在刚反应后的溶液中滴加AgNO3溶液，如果产生淡黄色沉淀，说明原溶液中有溴离子，该反应是取代反应；

方案2.用pH试纸测定反应前后溶液的pH，如果反应后pH减小，说明反应产生了氢离子，该反应是取代反应；

方案3.测定反应前后溶液的导电性变化。

教师：肯定学生的设计方案，特别对后两种方案中注意了对比性提出表扬，进行对比实验，才更有说服力。并指出方案1中过量溴水中的溴离子也会有一定影响，应注意避免。在学生讨论交流后改进并实施实验方案。

修订后的实验方案如下：

方案1.向3mL苯酚稀溶液中逐渐滴加8滴浓溴水，并不断振荡，再滴加2滴AgNO3溶液；另取3mL水向其中滴加8滴浓溴水，再滴入2滴AgNO3溶液作对比。

方案2.用pH试纸测定反应前后溶液的pH（测定反应液、苯酚、溴水的pH）。

新问题的产生：学生按设计方案实施的过程中发现不但有意料中的现象，比如：方案1中两只试管中都产生淡黄色沉淀，后者比前者浅；方案2中pH大小顺序为苯酚＞溴水＞反应液；但也有意料外的现象，比如方案1中前者产生了白色沉淀又溶解了；方案2中在溴水pH测定过程中有先变红后褪色的现象。

教师夸奖学生观察细致，解释了白色沉淀消失的原因，并提出了方案2中问题的解决办法：换用pH计。

通过学生的动手实验，使他们领悟到设计实验方案仅仅是实验探究的第一步，方案能否成功决不能停留在理论上，必须动手操作，因为实验是检验设计方案的唯一标准。很多理想化的实验设计方案不通过亲自实验，很难看出其存在的不足和缺陷。设计启迪灵感，探究产生智慧，失败孕育成功，最后的胜利一定属于敢于探究、善于设计、不怕失败的探究者。

教师用自制教具演示了实验3：苯酚与溴水反应的导电性实验。实验效果非常好，学生情绪高涨。

通过以上实验，得出苯酚与溴水发生取代反应的结论自然水到渠成了，在此基础上教师则可以顺利引入实验方案评价的问题。

在实验探究方案的设计中，对于同一个课题，不同的学生常常会提出不同的方案，同一个学生也会提出几套不同的方案。面对众多的实验方案，引导学生确立正确的实验方案评价标准，从而对方案进行分析、比较和评价就显得十分重要。

课堂教学要从学生疑问入手，体现以学定教，因需施教。教师要善于筛选学生学习活动中产生的问题，并把其作为有效的资源加以利用，既尊重了学生的主体地位，又给学生展示自我、提高能力的机会。在交流互动、主动参与的教学过程中，学生发现、质疑、对话、争论、探究、反思的机会将大大增加，其中必有许多信息有利于学生认知结构的完善，激起学生情感的共鸣和思维的碰撞。课堂探究实验中的错误是教学的巨大财富，教师要善于把学生的错误巧妙地变成促进学生发展的生成性资源，利用小小的教学意外，创造精彩生成，即：善于捕捉有益信息，有效利用生成性资源，促进动态生成。

3.拓展教材“预设”，挖掘线索“生成”

除了课本上的演示实验外，教师如果能挖掘教材中能满足学生认知需求的一些适合课堂研究的小课题，会更大程度地调动学生研究实验的积极性。实践表明：当学生遭遇到挑战时，他们会学得更好，所以在小课题开展过程中，教师更要注意处理好“预设”与“生成”的关系。教师的“预设”重在对教材的处理，要能够居高临下俯瞰教学内容，能自由地穿梭于各个知识点间，做到融会贯通，这样才能脱离开教材知识内容编排的限制，抓住适当时机提出课题。还要帮助学生制造挑战机会，营造和维持一个积极的心理氛围，让学生产生好奇心理从而在自己的头脑中展开想象并“预设”实验结果。

【课堂案例3】探究Na2O2与H2O的反应产物。

教师提出问题：实验探索Na2O2与H2O反应的产物是什么？要求学生根据所学过的知识对反应的产物进行预测并设计实验方案。

学生思考并提出实验方案：在试管中加入一药匙Na2O2粉末，向其中加入一滴管水，迅速用带火星木条检验产生的气体，并向反应后溶液中滴加酚酞，观察溶液颜色变化。

学生预测实验现象后按照实验方案动手实验、记录并解释现象。

学生预测的现象有：①气体产生，用带火星木条检验复燃，证明有O2生成；②反应后溶液中滴加酚酞后溶液变红，证明有NaOH生成。

实验后，学生发现②中的溶液先变红后红色褪去，由此展开激烈的课堂讨论。当“生成”的问题被解决后大大激发了学生探究的价值感，及以后的研究问题、解决问题的欲望。

在学生探索的过程中，其实就蕴藏了教师的期待，期待学生在实践中发现问题。实验过程中，“生成”的问题是教师“预设”的核心部分，教师帮助学生制造挑战的机会，帮助学生设计恰当的学习活动。但这种学习活动并不是具体的，学生在探索的过程中并不知道下一个问题是什么，而是帮助学生明确自己想要学习什么和获得什么。

在小课题的选择上应有针对性的选择教学中的重点和难点，这样才能为学生更好的理解教材、提高能力服务，从而提高教学实效性。切忌为追求教学形式、实验形式，将简单的问题复杂化，并且设计的实验应该排除一切干扰因素，防止由于实验的不典型而造成学生对知识的认识和理解产生干扰。要立足本校实际情况充分利用资源，同时要针对学生的特点，精心选择、修改和编制实验，使每个学生都能在实验过程中有所收获，开发符合本校实情的化学实验。

三、几点思考

1.敏捷捕捉学生在课堂教学中稍纵即逝的变化

化学探究实验教学中“预设”和“生成”的研究，需要教师不断关注学生，敏捷捕捉学生在课堂教学中稍纵即逝的变化和互动中产生的有探究价值的新信息、新问题，见机而作。对有价值的信息资源及时纳入课堂临时设计的范畴之中，适时调控，充分利用，激活课堂教学，促进有效生成。对于课堂上不能及时解决的意外 “生成”，教师可以在查阅资料和分析实验的基础上，针对性地编制课外习题，做到课堂实验生成的有效延伸。收集来自学生的反馈信息，发现学生在探究活动中产生的新观点、新思路、新方法，结合自己教学中的不足和缺漏，从而实现探究中预设和生成的反思和优化。

2.学生实现自主学习是提高课堂有效教学的关键

学生的学习方式是不是合理，是不是有效，对于提高课堂教学实效性非常关键。化学探究实验教学的“预设”和“生成”使学生有成就感，自豪感，引用学生的话：“探究实验使我们找到了属于自己的一片天空，启发和带动了所有的人爱动脑、勤动手。要知道，学习自己探究出来的真理是多么开心，多么骄傲的一件事情”。成功的预设实验——完成实验——验证猜想——生成结论，这是个让思维腾飞的过程，它带来的成功，对每个学生来说是发自内心的喜悦。

3.加强实验管理是提高课堂有效教学的组织保障

重视常规实验教学的落实和检查，并随着教育形式的发展和变化及时调整和完善才能提升教学质量。我们的做法是：针对当前某些化学教师对新课程理念的理解和化学实验的教学内容、教学方式、实验评价方法等尚无具体硬性规定而存在的偏差，根据我校学生的学习状况和学校实验装备、师资水平，弹性规定了教材中哪些实验必做，哪些实验可以根据条件选做，哪些实验建议为“演示实验”，哪些实验建议为“边讲边实验”和“学生实验”。这样使得教师有依据，可以保证实验教学的底线。在实验教学管理过程中，对教师“备课、上课、批改、辅导、评价”等各个环节都提出了明确的要求，并加强检查和落实。