基于“真探究”的科学探究专题教学

杨宝权　王月

摘要：科学探究不仅是一种研究方法，也是一种学习方式，培养科学探究能力贯穿于人的终身发展过程。“神奇的VC泡腾片”教学设计立足于尝试将九年级的探究教学与“真实有意义”的情景结合起来，并让学生在探究中学习，凸显探究活动的真实，从而激发兴趣、激活知识，体现价值，使学生触摸到化学课堂的真实。

关键词：科学探究；真探究；VC泡腾片；教学设计

文章编号：1008-0546（2017）08-0075-04 中圖分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.025

《义务教育化学课程标准（2011版）》将科学探究列为课程内容的五个一级主题之首，并对九年级学生的科学探究能力提出明确要求[1]，实验探究题就是对这些要求的落实与考查，是中考的必考题型。因此，对科学探究题进行专题教学是中考总复习阶段的重要课题，笔者以“神奇的VC泡腾片”的教学设计为例，探讨在科学探究教学中如何将形式探究转变为真实探究，并随之提升学生的思维能力。

一、教学理念

科学探究既是一种学习的方式也是学习的内容和目标，因此，使用探究学习的方式来进行科学探究专题学习是本节课的必然选择，即科学探究的八要素——提出问题、猜想与假设、制订计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流——不仅是学生学习分析的对象也是教师组织教学过程的依据。课程标准指出：“科学探究学习目标的实现，必须让学生亲身经历丰富的探究活动”，同时也建议“探究的问题可源于实际生活” ，这构成了“真探究”的基本内涵。所谓的“真探究”一方面是指探究的问题应该来自于学生的生活接触，引导学生应用化学视角观察生活；另一方面则是指探究活动的主体是学生，学生在活动中完成探究的内容，变“纸上谈兵”为“兵棋推演”或“实战演练”。总之，“真探究”就是学生自主、合作地对具体事例中真实有意义的问题进行探究，从而激发兴趣、激活知识，体现价值，使学生触摸到化学课堂的“真实”。学生在“真探究”中将学科知识和基本技能进行内化、学科素养化，继而使其学业（学科知识和学科技能）和人格（认真冷静的学习态度）得到成长，是对长远的教学有效性的追求[2]。

二、教学分析

1. 学习目标：

①巩固二氧化碳的性质与检验；巩固pH试纸的使用方法。

②了解科学探究的一般过程，知道解科学探究题的常规思路。

③知道混合物中物质含量的测定方法，学会设计方案和提升装置改进能力。

④感受化学的应用价值，培养自主、合作、探究的精神。

2. 学习重点：

科学探究的基本思路；物质含量的定量测定原理及装置的作用。

3. 学习难点：

如何完善数据测定的精确度。

三、设计思路

基于以上思考和分析，教学中设置了真实的情景——神奇的VC泡腾片作为学生探究学习的对象。VC泡腾片是日常生活中常见的营养素补充剂，对其的探究一方面体现了化学知识的真实性和应用性；另一方面熟悉的背景可降低探究过程的理解难度。从推介VC饮料切入课题，利用学生配制饮料的实验进行实验观察、分析现象的成因并定性探究气体的成分，这不仅是实验探究的内容，也为下面的定量探究方案讨论作了有效的铺垫；根据二氧化碳气体的成因分析，引导学生深度学习——定量探究碳酸氢钠的含量，围绕学生对实验仪器的选择组织学生分析讨论实验原理、实验装置的优缺点，进而形成完整的实验装置，引导学生理解各个仪器的作用。具体过程如图1所示。

四、教学过程

环节1：我们会生活——创设情境

师：夏天到了，老师向大家推荐一种营养功能饮料——VC补充饮料。维生素C在人体中的作用是什么？

生：（回答略 ）

师：维生素C的主要作用是提高免疫力，可防治坏血病，预防癌症、心脏病、中风，保护牙齿和牙龈等。同学们想喝吗？

生：（齐答）想！

师： 心动不如行动！下面我们就来制作VC营养饮料。现 在我们看到的就是某品牌的VC泡腾片（图2），每个小组的表面皿上都有几颗泡腾片（注意不能直接放入口中）。

[设计意图]利用学生熟悉的、与学习主题相关的事物创设情境，使化学课堂凸显“真实而有意义”不仅有利于激发学生学习的兴趣、让学生“用愉悦的心情学习有趣的化学”[1]；而且有利于课堂内容的展开，制作VC营养饮料——引出了后续的探究。

环节2：我们会分析——定性研究

（学生小组活动1）取一颗VC泡腾片放入烧杯中，然后向其中加入矿泉水。观察现象并品尝味道，完成表格。

已知：【主要成分】维生素、柠檬酸、碳酸氢钠、菊粉、调味料、甜蜜素、糖精钠、核黄素、不含麸质和乳糖。

师：烧杯中因为还有柠檬酸，所以呈酸味。请同学们测定溶液的酸碱度。

（学生小组活动2）使用pH试纸测定溶液的pH值。

师：刚才同学们认为在实验中生成的气体是二氧化碳，能肯定吗？

（学生小组活动3）小组讨论实验方案并用提供的仪器完成实验，全班按下表交流探究结果。

[设计意图]“化学来源于生活，高于生活”。从生活的现象中提炼出问题并寻求化学知识进行解释，进一步能够设计简单的实验验证，这是九年级化学课程的基础性要求。此环节不仅意在夯实学生的基本能力，而且通过酸碱度、二氧化碳气体的产生等定性的分析为下一环节定量研究搭设合适的台阶。

环节3：我们爱探究—— 定量研究

师：从刚才同学们实验结果分析，二氧化碳是泡腾片中柠檬酸与碳酸氢钠相互反应生成的。下面我们一起来测定VC泡腾片中NaHCO3的含量。

（學生小组活动4）请各小组根据已经掌握的知识内容，讨论如何设计实验测定VC泡腾片中NaHCO3的含量（注意：只要表述清楚利用什么操作生成什么物质，然后测量什么量）。

（全班交流）（教师着重引导）①为什么不需要或需要向泡腾片中加酸？②怎么确定碳酸氢钠完全反应？

师：同学们设计的原理大致相同：取一定质量的VC泡腾片样品（该样品中无其它碳酸盐），加入足量蒸馏水，测定产生气体的质量（或测定产生气体的体积，又利用此条件下气体的密度，计算得到气体的质量），进而计算出样品中碳酸氢钠的质量。化学上称之为气化法。

（学生小组活动5）选择图4（预先已分别打印在相同的纸片上） 中的一个或若干个作为实验的装置，并进行组合。

（全班交流）

1、分别将组合的装置用磁铁展示在黑板上。

2、 明确仪器的作用， 评析实验装置的优点与缺点，以及如何补充。

师：请完成下列练习。

[练习]根据完整的实验装置图，回答问题。

（1）D、E、F、B装置的作用分别是什么？

（2）反应前后鼓空气的目的？

（3）该实验取药品10g，测得E装置增重1.1g，计算该样品中NaHCO3的质量分数？

师：刚才我们利用测生成二氧化碳的质量完成实验探究，那么如何测定其体积呢？

生：排水法。

（学生小组活动6）选择图5中（预先已分别打印在相同的纸片上）的一个或若干个作为实验的装置，进行组合。

（全班交流）

1、 选择一组装置用磁铁展示在黑板上。

2、 明确仪器的作用，评析实验装置的优点与缺点，以及如何补充。

师：请完成下列练习。

[练习]根据完整的实验装置图，回答问题。

（1） 导管a的作用是 ，如果没有导管a则对实验结果的影响是 （填：偏大、偏小或不影响）；

（2）广口瓶内原有的空气对实验结果 （填“有”或“没有”）影响，植物油的作用是 。

[设计意图] 科学探究从定性到定量是学生能力的跃升，而此过程却不是一蹴而就的，不仅需要螺旋式的磨练，更在于学生主动参与其中、从而积极的自我构建。因此，笔者一方面着力于引导学生利用小组合作、交流讨论等形式参与课堂，展现自我、收获自我；另一方面，也选择了匹配的习题对形成的探究能力与意识进行强化与固化。

环节4：我们会应用——变换角度

师：以上我们一起探究了泡腾片中碳酸氢钠含量的多种测定方案，接下来同学们简单回顾一下刚才学习的要点，并运用知识解决下列问题。

[变式练习]小军同学设计了如图所示的装置。同学们观看后一致认可他的设计，并按照他的思路设计了以下步骤：

[实验步骤]

①连接装置并检查装置气密性；

②实验中准确称取1g泡腾片样品 加入装置B；

③记录C中液面刻度（C为带有刻度的玻璃管）；

④由A向B中滴加蒸馏水至足量；

⑤待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C中液面刻度，计算得到气体的体积为55 mL （经查，该气体密度为1.997g/L）；

⑥计算二氧化碳的质量。

[实验反思]

（1）小明同学认为在实验前要将泡腾片样品磨成粉末状，你认为他的目的是 ；

（2）检查该装置的气密性时，如图准备好装置，在C、D两管中装好水且液面相平，提高D管， ，则气密性良好；

（3）步骤3和步骤5中读取气体体积时要注意什么问题？ ；

（4）小洁同学认为该实验的设计中最经典的是连接仪器A和仪器B的橡胶管E，你认为如果没有橡胶管E，则会对实验结果产生何种影响？ ；

（5）实验结束时同学们才发现由于粗心，小伟将植物油加到了D管的水面上，大家一致认为由于该粗心将会导致测得的泡腾片中碳酸氢钠的质量分数产生误差，你认为该误差是 （填“偏大”或“偏小”） ；

（6）化学老师看了他们的实验设计后，对他们的设计方案和合作意识、探究精神都给予了很高的评价，并对他们进行启发：二氧化碳的质量可以根据质量守恒定律，测反应前后烧杯中剩余物质的质量之差来求得，于是他们又在烧杯中重新进行了实验 （装置如图），测定所得碳酸氢钠的质量分数大于实际值，其原因可能是 。

[设计意图] 现行的科学探究能力的评价方式只有纸笔应试——完成综合探究题，因此，真正意义上的科学探究能力不只表现为具备了探究的思维与意识，还应展现出对一般方式和规律的灵活运用。因此“变换角度”在学生已经初步掌握定量研究内容和方法的基础上，进一步提炼、强化一般性规律。

环节5：我们爱思考——回归生活

1、我们已经知道了泡腾片中大多成分的性质，请提出泡腾片应如何储存？

2、冲泡VC泡腾片时，能否用不锈钢的杯子长时间浸泡？

[设计意图]回归生活，学以致用——这是化学知识学习落脚点，也是知识的价值所在。本环节与环节1相呼应，也体现了化学知识“来源于生活，应用于生活”的理念，突出课堂教学的整体感。

（课堂总结）经过这节课的学习，你掌握了哪些知识和方法？

师：刚才同学说得非常好。最后送给大家四句话：“生活无处不化学，实验探究手中握。交流合作同协力，身边不再有迷惑。”

五、教后感悟

1.本节课以对VC泡腾片的定性到定量探究的知识内在逻辑为主线，组织学生的活动。从切入情境——制VC饮料，到观察有气泡，再将生成气泡的验证和碳酸氢钠的含量测定（两种方案）有机地联系起来，利用不断生成的课堂资源将课堂教学层层推进。在从定性探究向定量探究过渡时，笔者首先是促使学生理解了二氧化碳的来源，然后在讨论中又着重提出了两个问题作为过渡，这不仅降低了定量思维的难度，而且让整个过程融为一体，给人一气呵成的感觉，这是本课设计的亮点之一。此外，教学过程中有实验探究，有理论探究，有片段探究设计，也有探究性问题讨论，这样的设计体现了“探究无处不在，渗透在课堂全过程”的理念[3]，这也是本课设计的亮点之二。

2.从方法论角度理解，探究是一种思想，一种教学理念，它不是“下面我们开始探究之旅”的简单表述，它是师生的一种默契的交流，一种隐含在课堂教学深处的思维活动的自然流淌[3]。本节课教学也契合着这样的要求，体现了这种观念，问题的开放、民主与包容的氛围、学生全身心的参与，“模块化”的探究板块让学生感受到“一个个堡垒”被攻克，“主线式”的探究设计让学生感受到“知识融合打通”的驾驭之感。

3.科学探究不仅是一种研究方法，也是一种学习方式；不仅在九年级有具体的要求，在高一阶段也有更高的要求，更贯穿于人的终身过程。因此，对于科学探究在不同的阶段有层次不同的要求，在具体教学过程中，关键是要掌握一个合理的“度”，这个度就是课程标准的要求和学生的认知水平。对二氧化碳的定性探究是九年级的毕业要求，而通过测量二氧化碳的质量（或体积）则应属升学要求，也是与高中学习衔接的重要内容。总之，在本节课中体现了基础性与发展性的统一与协调，达成对课程标准要求“共同但有区别”落实的目标。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准 （2011版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012：10-11

[2] 王克涛. 有效性——课堂教学的永恒追求[J]. 甘肃教育， 2010（6）：27

[3] 赵华.化学实验探究教学的冷思考 [EB/OL]. http：//www. jxteacher.com/cy/column12866/2f9544fe-de1a-4534-86da- 2862b08a5c1d.html