初中化学研究性课堂教学的内涵与实施

卢天宇 艾进达

摘要：根据文献追溯研究性教学的四个发展阶段，厘清“研究性教学、研究性课堂教学、研究性学习”三者的关联，从范式、空间、行为角色分工等视角解构研究性课堂教学的内涵。结合初中化学的学科特点，以“氧气的实验室制取与性质”一课为例，阐明初中化学研究性课堂教学的实施路径。

关键词：研究性课堂教学;初中化学;内涵;实施要点;氧气的实验室制取与性质

文章编号：1008-0546（2020）01-0010-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.01.003

一、研究性教学的四个发展阶段

研究性教学是一种与传统的授受式教学相对的创造性的教学理念，是一种集大成的教学模式，它涵盖发现教学、问题解决教学、项目式学习等教学模式（见.图1）。

研究性教学模式的形成主要经历了四个发展阶段。第一阶段是始于19世纪末至20世纪初的美国，其主要代表人物有杜威、克伯屈、康茨等人。此时期的“研究性教学”，主要是为满足工业化时代的需求和社会民主化的进程而兴起，并受实验科学的影响。其中，杜威提出的“问题探究”五步骤就是围绕研究性问题展开研究性教学的理论依据。第二阶段，布鲁纳提出的发现学习教学法。1961年，施瓦布在《探究式科学教学》报告中，试图揭示探究过程的本质和特征，并力图在教学过程中引进现代科学的成果，让学生掌握学科结构，体验“探究”的学习。探究性学习是研究性学习的主要方式之一。第三阶段，项目教学法在欧美、日本等国家兴起。法国在中小学课程改革过程中提出TIPE课程，即学生2或3人为一组，在教师指导下，借助多媒体信息技术等对学科知识进行探究，鼓励学生介入学术前沿，强调学生独立分析问题、解决问题的能力以及批判、反思和创新精神。项目教学法把研究性教学推向了课程化的发展，掀起了世界各地的课程改革风暴。第四个阶段，由美国发起的STEAM教育，融合了Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Arts（艺术）与Maths（数学）五门学科，将独立、分散的学科通过项目或主题活动等形式结合起来，促进学生培养从应试能力转向全面发展的综合素质提升，引导学生适应不断发展的全球化社会。STEAM教育将国内研究性教学演绎成面貌全新的模式：研究载体鲜明、课程资源综合、实践本位突出等。

二、初中化学的研究性课堂教学的内涵

1.厘清“研究性教学、研究性课堂教学、研究性学习”

研究性教学和研究性学习是对立且统一的概念。研究性学习是在教师的研究性教学下学生学习的方式。两者的差别主要体现在活动的主体不同，研究性学习的主体是学生，教师是引导者或者是促进者;而研究性教学的主体是教师，学生是探究者。“研究性教学、研究性课堂教学、研究性学习”三者的概念范畴示意如图2。从学习场所上划分，研究性教学主要包括课堂与课堂以外两种形式，即研究性教学包括研究性课堂教学与研究性课外教学。

2.多视角丰富化学研究性课堂教学的内涵

义务教育阶段的化学教育，要激发学生学习化学的好奇心，引导学生认识物质世界的变化规律，形成化学的基本观念;引导学生体验科学探究的过程，启迪学生的科学思维，培养学生的实践能力;引导学生认识化学、技术、社会、环境的相互关系，理解科学的本质，提高学生的科学素养。结合义务教育化学的课程性质，经过理论研究梳理，我们认为可以从范式、空间视角、行为角色分工等解构研究性课堂教学的内涵，初步从多视角下构建了研究性课堂教学的解构图（如图3）。

从范式的三要素来看，研究性课堂教学强调了教师的课堂主体地位，从教师视角设计研究性的“教”;聚焦的核心问题是如何设计与实施研究性的教与学;解题方式（即解决问题的方法）为引导学生以研究的方法主动获取化学知识，并运用化学知识解决实际问题。

从空间视角看，初中化学研究性课堂教学就是让课堂成为师生学科知识沟通、交流和探索的平等对话空间;成为教师展示自我知识经验、智慧和人格魅力的学科讲坛;成为学生自主学习、自觉探究和自由辩论的实验室。

从行为视角看研究性课堂教学的角色分工，教师是研究性课堂教学内容的最初设计者，以课题研究式教学为例，包括研究内容、研究路径等设计;同时兼任课堂组织者或实施者的角色。而学生最初是研究性课堂教学的学习者，进而变成思考者、发问者、研究者。教师随着师生合作的深入，在课堂上也逐步从设计者与组织者，变成学习者、发问者、研究者。

从实施手段看，化学的研究性课堂教学主要以问题探究与主题探究为路径。问题源自某个化学概念、某个化学实验。例如，学生对溶液这一概念理解存在一些疑问：豆浆是溶液，还是乳浊液？空气、合金可以看成是溶液吗？学生对燃烧的概念也存在某些迷思问题：广义的燃烧认为，燃烧需要的是助燃剂，CO2气体也可以做Mg燃烧的助燃剂，为什么认为它不支持燃烧？主题则紧扣某类化学物质、某类现象、某类变化或规律。例如，学生在初学“物质是由分子、原子、或离子构成的”，对于物质是由微粒构成的，学生较难区分CO2、MgO、HgO等物质是由哪种粒子构成的。

三、初中化学研究性课堂教学的实施路径

研究性课堂教学，强调在化学课堂上展开研究性的教与研究性的学，满足学有余力的学生的个性发展需求。研究性课堂教学，可以是课堂上某个教学环节展开研究性教学，也可以是整节课都围绕某些问题展开研究。我们从研究性课堂教学的“课堂模型、教学设计形式、设计实施模型”初步构建了实施路径（见图4）。下面，以人教版“實验活动1氧气的实验室制取与性质”一课为例，介绍初中化学研究性课堂教学的实施。

1.分析教材与学情，以问题探究式为主线

“氧气的实验室制取与性质”为学生动手实验课，学生在前面的课时中已从理论上学习了高锰酸钾制取氧气的原理与一般步骤（查、装、定、点、收、离、熄）。本节的实验目的是学习并巩固实验室制取氧气的方法与操作，加深对氧气性质的认识。从化学核心素养分析本节内容，宏观辨识与微观探析：通过氧气的实验室制取与性质实验认识化学元素观。变化观念与平衡思想：通过高锰酸钾制取气体的过程理解氧气性质。证据推理与模型认知：（1）通过实验现象收集相关证据，推测物质的组成特点和性质;（2）通过学会高锰酸钾制取气体方法，归纳固体加热制取气体的实验的认知模型;（3）通过氧气的性质实验初步建立物质分类认知模型。科学探究与创新意识：（1）初步学会高锰酸钾制取气体和氧气性质实验探究;（2）利用生活用品设计气体收集的合理方案。科学精神与社会责任：体验化学实验操作技能在实际生产中的应用。

综上，我们发现教材所设计的内容中涉及到“分析评价与创新创造”的高阶学习内容极少，应该在此处加入适当的研究性教学。衡量问题是否值得开展研究性教学主要从三个方面着手：第一，是否有利于学生的化学核心素养的发展，即所研究的问题要紧扣化学学科的核心概念或核心方法;第二，能否促进学生的高阶学习，发展学生的分析评价、创新创造等能力;第三，问题是否能在有限的课堂时间解决，适度拓宽课堂教学的深度，为后续的进阶学习打下基础。因此，该课的研究性问题主线可初步设计为：（1）深入理解催化剂的概念，生活中有哪些负催化剂;（2）探究H202溶液的催化剂;（3）研究H202溶液制取氧气的反应与收集装置;（4）研究氧气的制取与性质一体化实验装置。值得注意的是，教师不能完全包办研究性问题的主线，在设计研究性问题主线时要综合往届学情、当前学生学情，课前进行小问卷调查诊断学生的前概念及迷思概念。

2.提供研究工具，细化研究问题

工具原指工作时所需用的器具，后引申为达到、完成或促进某一事物的手段。在科学研究过程中，研究工具起到不可或缺的作用。为帮助学生有效地研究问题，提供的研究工具有：教师用书、中国知网（或知网文献）、化学学科网站、化学微信公众号、相关的实验仪器与药品等等。教师要提前指导学生如何选择工具、使用工具。

学生分小组进行问题研究，可从以上四条问题主线中选择其一，亦可另选符合要求的问题。各个小组围绕所选的主线，细化研究的问题。例如，甲小组将“探究H2O2溶液的催化剂”具体细化为两个探究问题：“氧化铜、氧化铁、氯化铁这三种物质能否作为H2O2溶液的催化剂”“不同催化剂（MnO2、CuO、CuSO4溶液等）对过氧化氢分解的催化速率的影响”。

乙小组结合文献资料，把“研究氧气的制取与性质一体化实验装置”细化为三步骤：（1）收集该实验常见的一体化实验装置;（2）分析评价一体化装置的优劣及改进思路;（3）制作一套一体化实验装置。教师在此过程中，要当好学生研究性学习的指导者、把关者、记录者。

3.展开研究研讨，展示研究成果

针对细化的问题，各个小组展开研究研讨。例如，甲组学生对两个问题分别提出猜想假设，设计实验方案，进行实验探究，记录实验现象，形成结论。乙组则按照步骤，收集了十多种一体化实验装置，记录了成员们对装置评价之后，动手制作了实物装置。參照的模型与制作实物装置见图5。在研究成果展示中，发现丙组所选主线与甲组一样，但是研究的具体问题却又不一样。丙组结合文献，研究CuSO4溶液中究竟是Cu²⁺还是SO4^2-在起催化作用。显然，这个研究点涉及溶液、离子等知识，远超出了大部分学生所具备的认知水平。

展示研究成果主要采用两种方式：课堂现场展示与研究成果小报。课堂现场展示一般是在课堂时间充裕的情况下，小组派代表上台展示。而研究成果小报，主要包括“研究的问题、所用研究工具、解决问题的步骤、形成的初步结论”这四个项目，公布在班级的信息共享平台，同时打印粘贴在教室的展示栏。定期对学生的研究性学习成果进行评比，可以激发学生的研究热情，有利于研究性课堂教学的持续、良性发展。

四、反思与启示

1.把握适度研究的尺度

在初中化学实施研究性课堂教学，我们主要尝试在概念教学、实验教学、复习课教学这三类课型展开实践。教师们对如何把握研究性教学的尺度存在困惑。例如“燃烧与灭火”一课，关于燃烧的概念教学，仅需给10分钟左右的研究学习时间，学生足以归纳总结出广义与狭义的燃烧概念。在“氧气的实验室制取与性质”一课上，研究性教学所占的时间在10至15分钟之间。在复习课上，以“探究洁厕灵主要成分、维C泡腾片的主要成分”为主题，研究性教学贯穿了整节课堂。由此可见，实施研究性教学要因“课”而异、因地制宜。开展研究性课堂教学，要避免陷入误区：譬如，认为研究就是为了超前学习，在有限的课堂时间内大幅度地扩容课时的知识量与思维深度;研究就是为了标新立异，特意去挑选某些偏离义务教育化学核心知识与核心方法的问题。

2.重视研究工具的效能

研究性课堂教学实施初期，曾担心需要较长的时间去培训学生使用研究工具。后来发现，每个班级均有十多个学生对中国知网等研究工已具备较强的使用能力。缘何学生能够发挥研究工具的效能？近几年，深圳市教育局每年投入几百万元支持开展学生研究性课题，各中小学校高度重视学生的研究性学习。与此同时，深圳市政府配置的深圳图书馆电子数据资源，包括中国知网、维普等学术资源网站，学生通过深圳图书馆的图书证即可免费使用知网等资源，为研究性教学提供了极大的便利。化学是以实验为基础的科学，实验装备是核心工具之一。然而，受限于公用物资采购程序，在化学实验仪器、药品资源的购置上遇到很多阻碍，导致研究性教学大打折扣。为了保障研究性教学的持续实施，我们正致力编撰适合区域使用的实验装备标准，为研究性教学提前做好装备的申购与配置工作。