化学活动小课题素养影响大乾坤

2014-10-17吴庆生

化学教学 2014年7期

吴庆生

摘要：针对学生开展化学小课题研究活动基本环节中的关键性问题，结合具体案例，阐述了课题的选择思路与原则、课题的培训内容、怎样推进研究进程以及如何撰写论文与进行答辩等。最后，总结开展化学课外研究活动对学生问题意识、实验意识和实验能力的增强、化学思维严密性的提升以及化学间接经验的建构等方面的影响。

关键词：课外活动；课题研究；综合素养

文章编号：1005–6629（2014）7–0026–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

2012年年初，笔者指导高一年级12位学生，以“油”为主题开展了“地沟油的制取与检测”等三个化学小课题研究活动，后来又指导这些学生参与“硫酸铜大晶体的制作”活动。笔者通过历时两年的观察、比较与分析，发现无论是在化学新授课教学还是在高三复习中，参加过课题研究的学生的问题意识、实验能力、思维的严密性以及处理问题的能力等方面都要优于其他学生。可见，开展化学小课题研究活动，对于学生化学综合素养的提升有着积极的影响。

1 课题选择

考虑到学生的知识能力、实验条件与活动时间等方面的限制，课题的针对性与适宜性则成了课题选择的首要因素。在选择课题时，指导教师对课题研究的方向、方法与成果等要进行预测和评估，以提高课题研究的可行性，也便于指导学生开展活动。

1.1 选题要贴近生活

化学课题研究要引导学生从生活走进化学，并应用化学知识去解决生活中的化学问题。宜选择学生身边的小问题作为研究对象，让学生感受到生活处处皆化学，并用化学视角来审视身边的世界。

化学课题也要突出化学学科特点，既可以是物质的制取，如“利用烟油制取家用洗涤膏”；也可以是物质性质的探究或物质检测，如“纯碱清洗厨房烟油的最佳条件”；还可以是有关STS问题，如“环保袋真的环保吗”。当然，将上述选题思路综合起来，也可以作为课题的选项。

1.2 课题要紧扣学生的知识结构与能力水平

化学课题要紧扣学生已有的知识结构，让学生有兴趣、有能力进行探究，但又要能在教师的指导下，借助于新知识、新方法，“跳一跳摘到桃子”。如果课题的内容和研究手段都脱离了学生的实际，学生就会觉得困难重重，其探究的积极性和课题研究价值就会受到影响。

1.3 课题要与研究条件相匹配

课题实验中用到的实验装置和基本操作都是中学常用的，并尽可能在实验室里完成，以增加实验探究的可操作性。例如，将混合油水经过“用纱布过滤→分液→漂白去色→用餐巾纸过滤”制取地沟油，实验过程中用到加热、过滤、分液、吸附漂白等都是中学阶段常用的实验基本操作，在实验室里能够顺利完成。

囿于学校的实验条件和实验资源所限，有时需要借助于其他学校或者是社会上的资源。为确保研究活动的顺利推进，要为课题小组提供必要的书籍资料和上网便利，并开放实验室。

1.4 研究活动要突出综合性

当然，选择课题除注重实用性之外，还要注重研究活动的综合性。课题的综合性有助于学生综合能力的培养，可以实现研究活动教育影响的最大化。

2 课题培训

课题选定之后，指导教师要对开展课题的研究模式、方法手段以及研究过程中涉及到的新知识进行必要的培训辅导，以便为课题研究的顺利展开做好铺垫。

2.1 研究模式与实验原则

首先向学生介绍开展课题研究的一般思路和研究方法，让学生知道研究什么和怎样研究。在化学课题研究过程中要用事实、数据去说明，通过定量实验得出的结论才会严谨、逻辑。比如，控制变量法是开展课题研究活动中常用的一种实验方法，即将影响实验结果的诸多条件中的一个条件作为可变，其他条件保持不变，以此来探寻此条件的变化对实验结果的影响[1]。

2.2 新的知识内容

在探究化学问题时，经常会涉及到一些学生尚未学习的知识内容，因此，有必要对学生进行提前辅导。比如，高一学生在还没有学习选修5《有机化学基础》的情况下，学生开展“地沟油的制取与检测”课题研究，就要首先指导学生自学相关内容，然后讲解油脂（酯类）的水溶性、密度与熔点等。

2.3 新的技术方法

在探究活动中会用到一些中学阶段尚未接触到的技术和方法，因此，有必要结合原理进行讲解。同时，也可以利用学生开展课题研究的机会，向学生拓展一些前沿的化学探究技术，如手持技术等。

3 课题研究

为提高课题研究的效率，要对小组成员进行分工，具体落实小组成员的职责，并由一位组长负责召集协调。

3.1 理论研究先行

化学课题研究，采取的是一种开放式的研究方式。小组成员在已有化学知识的基础上，以解决具体问题为中心，利用书籍和网络资源，对研究对象进行检索、筛选、分类、鉴别和处理，并设计出研究方案和实验步骤。对于资料中有争议、有出入的内容，则要用实验进行验证，以确定最佳方案。课题研究方案经过小组讨论后交由指导教师审核。只有在理论上可行的方案，在实践中才有可能成功。

案例1 地沟油的检测方法

学生通过资料查阅，了解到地沟油与食用油的组成性质差异，并设计出三种对比检测方法：

（1）食物经高温熬煮后，部分有机物分解成可电离物质；同时，食物在烹调过程中添加了食盐等调味剂，在水相中具有良好的溶解性和导电性。因此，可以用检测水相电导率的方法鉴别地沟油与食用油；

（2）食用油在烹调之后，再与水、金属、微生物等作用，酸败程度高，导致地沟油的pH较低。因此，可以用检测水相pH的方法鉴别地沟油与食用油；

（3）由于地沟油是动物油和植物油的混合物，其中动物油含量高，相比植物油，其黏度和凝固点都较高。因此，可以用凝固法鉴别地沟油与食用油。

3.2 对问题给予方向性指导

对于在研究过程中出现的问题，指导教师虽然知道改进措施，但也不宜直接告知。而应当只是提出改进的方向，让学生自己动手进行尝试，让学生体验到实验探究的艰辛和乐趣。否则，只是简单“照方抓药”式的操作，其探究价值得不到体现，其课题研究意义也大打折扣。

案例2 制冷剂的选择

用化学方法让地沟油降温凝固，学生首先想到要选择溶解时吸热的物质作为制冷剂，经查找发现实验室里只有KNO3和NH4Cl两种能降温的物质。这两种物质中哪种物质的降温效果更强一些？如何设计实验进行探究呢？

此时指导老师进行引导：当比较两种物质性质上的差异时，只能采用控制变量法进行对照实验，首先要分析影响这两种物质降温效果的因素有哪些，然后加以控制。这样得出的结论才会严谨。

于是，学生在教师的指导下做了KNO3和NH4Cl降温效果的对比实验：用2支试管各取10 mL水（16.3℃），分别加入1.0 g KNO3和1.0 g NH4Cl，然后迅速振荡使KNO3和NH4Cl全部溶解，用温度传感器测量溶液的温度变化：

可以发现，同质量的NH4Cl比KNO3的制冷效果更好些，于是最终选择了NH4Cl作为制冷剂。

3.3 鼓励学生创新实验

由于中学生的化学知识有限，而要解决具体的化学问题，只能靠方法的创新去弥补知识的不足，这在客观上为学生创新能力的培养提供了土壤。

案例3 自制热过滤装置

学生在模拟制取地沟油的过滤环节遇到了问题，常常只过滤了一小部分油就已经凝固了（室温16.3℃），此时，学生在教师的鼓励下尝试改进过滤装置。学生在网络上搜索到如图2装置，但考虑到实验室没有此装置，因此课题小组就对该装置进行改进，设计出如图3装置，利用生石灰与水反应放热，可在一定时间内使过滤顺利完成[2]。

4 课题报告

将实验过程和研究结论以论文的形式呈现出来，通过论文答辩进一步发现课题研究中存在的问题，以提升课题研究的严谨性和论文书写的规范性。记录研究过程的所想、所感与所悟，加强自我反思改进，从而养成严谨的治学作风。

4.1 依照格式撰写论文

撰写课题研究论文，既是梳理研究活动的过程，更是科研思维的逻辑化、条理化和科学化过程。通过撰写论文，让学生初步掌握论文的写作模式，对学生以后从事课题研究起到了规范化作用。

案例4 论文的书写格式

“地沟油的制取与检测”的论文书写格式：

一、课题的研究意义。主要说明为什么会选择这个课题，这个课题要研究什么，研究这个课题有什么现实意义。

二、实验过程。包括地沟油的制取与地沟油的检测。需要说明在哪里取餐饮废油水（制取地沟油的原料）更有代表性，模拟制取地沟油有哪些操作步骤，在实验过程中遇到了什么问题以及怎样解决问题，制取的地沟油与食用油在外观上有何差异；地沟油与食用油的组成性质有何差异，如何利用性质差异进行检测，实验结果如何。

三、实验结论。分析实验事实与实验数据，提炼得出实验结论。

四、建议与体会。根据“实验结论”指导人们如何使用简易方法区分地沟油，怎样回收餐饮废油水，如何加以利用。

汇集整理小组成员在开展课题研究活动中的感想、感悟与收获。

指导学生按照论文的书写格式将实验研究过程进行梳理、完善。论文经课题小组讨论修改后再交由指导老师审阅。

学生的研究论文不仅要强调研究的过程、结论和活动收获，对实验过程中出现的一些异常现象和数据也要进行分析与讨论。

4.2 模拟答辩

课题小组就研究成果进行论文答辩，一方面，保障了学生参与课题研究的真实性，同时，也训练了学生的理论水平和语言组织能力。

为了让学生能够胜任答辩，可召集课题组成员和班级其他学生进行模拟答辩。首先由课题组中心发言人阐述课题的概况，然后其他学生进行提问，该课题组成员集体进行释疑。这样通过一问一答，课题组成员对课题的原理、过程和结论有了系统、深入的掌握。在答辩过程中出现的疑惑，课题小组再进行理论修补和实验完善，这样课题的研究不再是想当然，而是有理有据，并且更加全面、逻辑与严密，小组成员的思辨能力也得到了极大地训练与提升。

案例5 为什么选择沸石漂白地沟油

在回答其他学生提出的“为什么选择沸石漂白地沟油”时，课题组成员讲述了实验的探索过程：课题小组首先考虑到选择SO2、氯水和活性炭进行漂白，但SO2的漂白性是暂时性的；氯水具有强氧化性，会氧化地沟油，并会对后续地沟油的检测产生干扰；而用活性炭进行实验后，发现活性炭的细颗粒残留物导致地沟油的颜色更深，无法起到漂白作用。后经过查阅资料并进行实验，最终选择了沸石。

4.3 评价反思

无论是研究日记、活动感悟，还是答辩时评委老师与其他学校学生的提问，以及研究成果的获奖等，这些以促使学生反思改进为手段、以促进学生发展为目的的评价方式，实现了学生个体成长发展的最大化。

在研究活动和成果展示中，小组成员之间进行了充分的交流与讨论，通过“头脑风暴”，学生分析问题和解决问题更有了深度和广度。小组成员在研究过程中结成的互助关系与友谊，在后续的学习与生活中仍然延续着。

案例6 活动感想

有一位学生在答辩时感叹说：这种比赛不仅需要参赛者具有一定的知识储备，还要求参赛者具有缜密的思维和准确的口头表达。每当我们表达得不够严谨，或者表达得不够准确时，别的同学就会揪住这一点，不断地向我们提问。而且，一旦我们的回答不够完整或详细，又会引起别的同学的提问。

还有一位学生在活动总结时说：我爱化学，我爱实验，我爱答辩。如果以后还有这样的比赛，我还要参加，并会全力以赴，做到最好。

5 课题影响

参加课题研究活动学生的问题意识、实验意识和实验能力明显增强，这种影响在后续的化学学习过程中表露无疑。这些学生在以后课堂上的提问更多了，问题也更有了深度。在这些“领头羊”的带领下，班级的学生不再“乖乖”地去听了，而是会提出自己的看法与思考，会带着质疑的眼光去思考问题。当他们遇到疑惑时，首先想到是设计实验来解决，而不是简单地从理论上进行逻辑推导，这种依据实验的思维方式是学生化学素养提升的明显标志。

无论是实验条件的设定，还是数据的处理与分析，都要从“量”的角度进行思考与分析。从定性到定量，学生的思维方式有了质的跨越，学生体会到定量研究的必要性，其严谨、规范的思维能力得到了提升。

参与课题实验研究的学生，其相对丰富的直接经验对于化学间接知识的建构，也明显优于其他学生。学生在课题实验过程中产生的问题，他们会在后续的化学学习中特别留意和关注，这也是引领他们探索化学知识的引擎。

参考文献：

[1]刘知新.化学教学论[M].北京：高等教育出版社，2004：161～163.