研究性學(xué)習(xí)是由學(xué)生在一定的情景中發(fā)現(xiàn)問題、選擇問題、設(shè)計方案，通過主體的探索、研究求得問題解決，從而體驗和了解科學(xué)探索過程，養(yǎng)成自主探究、創(chuàng)新的意識和習(xí)慣，形成和提高創(chuàng)造能力，增長知識、積累和豐富直接經(jīng)驗的活動過程，又稱探究性學(xué)習(xí)。研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容是廣泛的，從范圍來看，可以是綜合性課題，也可以是分科性課題；從形式上看，可以是實踐性課題，也可以是思辨性課題；從研究意義上看，可以是目前有結(jié)論的課題，也可以是在科學(xué)界暫時還沒有定論的現(xiàn)代科技發(fā)展中的問題；從時間和空間上看，可以是課內(nèi)能解決好的課題，也可以是需深入了解，有足夠的時間才能完成的課題；同時也可以是上述各種角度不同課題的交叉與綜合。
新的課題改革在課程實施方面的核心內(nèi)容是轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生由被動接受的學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥茖W(xué)探究為主的多樣化的學(xué)習(xí)方式，關(guān)注學(xué)生的探究過程、情感體驗、積累知識的方法，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)的目的。化學(xué)學(xué)科的感性認(rèn)識主要靠化學(xué)實驗提供，重視化學(xué)實驗是素質(zhì)教育的重要標(biāo)志。利用化學(xué)學(xué)科“以實驗為基礎(chǔ)”的特點，充分挖掘和開發(fā)化學(xué)實驗在研究性學(xué)習(xí)中的功能，對于改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，形成終身學(xué)習(xí)的能力具有重要的意義。加強(qiáng)化學(xué)實驗教學(xué)，是實施素質(zhì)教育，搞好研究性學(xué)習(xí)的有效途徑。
一、化學(xué)實驗是研究性學(xué)習(xí)的一種重要途徑
研究性學(xué)習(xí)是學(xué)生自主地獲取知識和技能、體驗和了解科學(xué)研究的過程和方法、形成和提高創(chuàng)新意識、樹立科學(xué)的價值觀和活動過程?；瘜W(xué)實驗是學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)中的能動的實踐活動形式。化學(xué)實驗為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了親身參與實踐的情境，使學(xué)生在實驗過程中欣賞感受到化學(xué)美，激發(fā)探索化學(xué)知識的興趣，具有獲知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。化學(xué)實驗的功能和研究性學(xué)習(xí)的特征決定了化學(xué)實驗必然是研究性學(xué)習(xí)的重要途徑。
1．化學(xué)科的特點決定了化學(xué)實驗可以作為研究性學(xué)習(xí)的途徑
化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實驗是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的最現(xiàn)實、最生動、最有效的物質(zhì)載體，因此，在實驗中學(xué)習(xí)化學(xué)無疑是最有效、最重要的方法之一。在化學(xué)實驗過程中，學(xué)生通過實驗研究和認(rèn)識，理解和掌握化學(xué)基本原理和基本技能，初步學(xué)會化學(xué)研究的科學(xué)實驗方法。
2．化學(xué)實驗本身就是科學(xué)研究的過程
化學(xué)實驗是人們認(rèn)識和研究物質(zhì)的一種科學(xué)方法，是人們根據(jù)研究的對象和目的，創(chuàng)造性地運用科學(xué)知識和實驗手段，有計劃地實施探究性實踐活動的過程。因此，化學(xué)實驗的過程本身就是一個創(chuàng)造性探究的過程。化學(xué)發(fā)展史也充分證明：化學(xué)科學(xué)的任何一項重大突破，無一不是經(jīng)過化學(xué)實驗取得的。正如波義耳所說，沒有實驗，任何新的東西都不能深知。中學(xué)化學(xué)中的化學(xué)實驗，雖然絕大多只是對物質(zhì)及其變化的再認(rèn)識，但從本質(zhì)上看，這一過程與科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究中的化學(xué)實驗是一致的。學(xué)生在實驗過程中通過動腦動手，體驗科學(xué)家科學(xué)研究的過程和方法，獲得科學(xué)研究的樂趣和成功的喜悅。
3．化學(xué)實驗為研究性學(xué)習(xí)中驗證假說提供了科學(xué)方法
和科學(xué)家進(jìn)行的科學(xué)探究一樣，研究性學(xué)習(xí)也具有問題特征、收集信息特征、假設(shè)特征、驗證特征和評價反饋特征。學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)中，針對發(fā)現(xiàn)的問題，在回憶總結(jié)已有的知識和經(jīng)驗、收集和整理信息的基礎(chǔ)上，作出大膽的假設(shè)或猜想，并通過化學(xué)實驗對提出的假設(shè)或猜想進(jìn)行驗證?？梢?，化學(xué)實驗不僅是學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)時驗證假設(shè)或猜想的主要方法，也為將來從事科學(xué)研究提供了科學(xué)的方法。
二、化學(xué)實驗作為研究性學(xué)習(xí)途徑的教學(xué)實施
當(dāng)前，化學(xué)實驗教學(xué)強(qiáng)調(diào)突出創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，主要原因有三：一是21世紀(jì)各國之間綜合國力的競爭日趨激烈。綜合國力的競爭歸根結(jié)底是科技實力和人才素質(zhì)的競爭，尤其是創(chuàng)新型人才的競爭，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的創(chuàng)新人才已迫在眉睫；二是傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過分嚴(yán)謹(jǐn)，模仿性強(qiáng)，不鼓勵脫離教材的“越軌”操作，不鼓勵對實驗現(xiàn)象產(chǎn)生質(zhì)疑，不鼓勵提出與眾不同的見解，更不提倡強(qiáng)烈的批判精神。只要求學(xué)生按照教師或教材的要求按部就班地做實驗和觀察實驗，從而使學(xué)生的創(chuàng)新精神長期處于被束縛的困境之中；三是化學(xué)實驗本身的特點，對學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)具有獨特的優(yōu)勢。無論是演示實驗還是學(xué)生實驗，無論是驗證性實驗還是探索性實驗，其實都是先想后做，想好了再做，總是先提出問題，然后再通過實驗現(xiàn)象的觀察或推理，對這些問題作出回答。學(xué)生在這一過程中，其思想、情感、意志、精神等各方面都會受到不同的教育，對其科學(xué)素質(zhì)的養(yǎng)成起著非常重要的作用。
為了充分發(fā)揮化學(xué)實驗的自身優(yōu)勢，突出對學(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，在化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)積極開展研究性學(xué)習(xí)。一方面可以將現(xiàn)行教材中的實驗改造成探索性實驗，以增加實驗內(nèi)容的探索性；另一方面可以結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容，精選化學(xué)史上的一些范例，引導(dǎo)學(xué)生依照科學(xué)家的研究方式，學(xué)習(xí)和嘗試完整的實驗探究過程，并通過學(xué)生動手“做科學(xué)”，使他們親自探索自然界的快樂，逐步學(xué)會科學(xué)研究的方法。
1．利用化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)自主探究的欲望
創(chuàng)設(shè)問題情境的途徑很多，最常用最重要的途徑之一是利用化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題情境。要使學(xué)生產(chǎn)生探究的欲望，就要把學(xué)生要學(xué)習(xí)的內(nèi)容巧妙地創(chuàng)設(shè)為問題情境，使學(xué)生的求知欲由潛伏狀態(tài)轉(zhuǎn)入被激活的狀態(tài)。因此教師在教學(xué)中要先“設(shè)疑”，設(shè)計符合學(xué)生認(rèn)知水平且富有啟發(fā)性的問題，把學(xué)生引入一種與問題有關(guān)的情境。通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，使學(xué)生明確探究目標(biāo)，確定思維方式，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望，激發(fā)學(xué)生對新知識學(xué)習(xí)的積極性。例如在進(jìn)行有關(guān)“原電池”的教學(xué)中，我們先組織學(xué)生完成“將用導(dǎo)線連接的鐵片和銅片放入稀硫酸中”的實驗，要求認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象并進(jìn)行討論。由于鐵片和銅片放置的位置問題，以及對舊知識的生搬硬套，可能會有以下不同的現(xiàn)象：①鐵片上產(chǎn)生氣泡，銅片上沒有氣泡產(chǎn)生；②鐵片和銅片上都有氣泡產(chǎn)生。通過對“為什么鐵片和銅片上都有氣泡產(chǎn)生？”和“銅不能與稀H2SO4反應(yīng)，為什么銅片上也含有氣泡產(chǎn)生？”的討論，激發(fā)了學(xué)生深入探究的欲望，從而自然地引入了“原電池的原理及其電極反應(yīng)”的教學(xué)。
又如在講授“鹽水解”時，我們設(shè)計了這樣一個程序：①結(jié)合已有化學(xué)知識，讓學(xué)生自己判斷NaCl、NH4Cl、CH3COONa三種鹽溶液的酸堿性；②用酸堿指示劑檢驗上述溶液的酸堿性；③據(jù)現(xiàn)象判斷并作思考。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)：有的鹽溶液顯酸性，有的顯堿性，有的顯中性。在“驚訝”之余產(chǎn)生了疑問，為什么鹽的水溶液不都顯中性？使得學(xué)生們帶著渴求的心理探索其中的原因。
對于問題情境中所隱含的“問題”，教師不是簡單地直接給出，而是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)實踐活動中自己去發(fā)現(xiàn)、去提出。學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)的問題就更貼近學(xué)生自身思維實際，更能引發(fā)其去探究。
2．利用化學(xué)實驗驗證假說或猜想
在研究性學(xué)習(xí)中，學(xué)生針對提出的問題，經(jīng)過多渠道收集信息和深入思考，將會提出有關(guān)問題解決的方案和問題答案的假設(shè)或猜想。通過化學(xué)實驗時提出的假設(shè)或猜想進(jìn)行驗證，是學(xué)生進(jìn)行化學(xué)研究性學(xué)習(xí)常用的方法。
問題：鐵在潮濕的空氣里會生銹，請設(shè)計一組實驗，證明鐵在潮濕空氣里的生銹是水和空氣對鐵共同作用的結(jié)果。
解析：
（1）明確要解決的問題：鐵在潮濕的空氣里會生銹。
（2）提出假設(shè)
①鐵器生銹是因為鐵與空氣中的氧氣化合。
②是因為與空氣中的水蒸氣反應(yīng)而生銹。
③是因為水和空氣對鐵共同作用的結(jié)果。
依據(jù)上述假設(shè)，作如下邏輯推理：
如果第一個假設(shè)正確：則鐵在干燥的空氣中能生銹。
如果第二個假設(shè)正確：則鐵在水中與空氣隔絕生銹。
如果第三個假設(shè)正確：則鐵必須在既有空氣，又有水份的條件下才能生銹。
（3）驗證假設(shè)
在此基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計化學(xué)實驗驗證假設(shè)。
靜置3天—5天，觀察各試管中鐵釘表面，其中A、B試管中所置鐵釘無明顯變化，C管中鐵釘表面覆蓋一層褐色鐵銹。
（4）結(jié)論
鐵釘生銹是水和空氣與鐵釘共同作用的結(jié)果。
在教學(xué)過程中，教師可以根據(jù)實際情況有計劃、有步驟地引導(dǎo)學(xué)生運用科學(xué)方法論去分析和解決化學(xué)問題，使學(xué)生經(jīng)過收集材料，分析、綜合、抽象、概括的思維過程，把知識真正學(xué)到手，力求學(xué)生思維更廣、更深，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。
3．加強(qiáng)實驗指導(dǎo)，延伸自主探究的廣度
新的化學(xué)教學(xué)大綱指出，加強(qiáng)實驗教學(xué)是提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，而在教師指導(dǎo)下由學(xué)生親自動手完成實驗是訓(xùn)練學(xué)生實驗操作技能、提高實驗探究能力的主要途徑。教師可以根據(jù)學(xué)校的條件和教學(xué)實際情況，把一些演示實驗改為邊講邊做實驗，或補充一些探究性、開放性的實驗，讓學(xué)生在實驗過程中探究，掌握書本上的基本實驗，引導(dǎo)學(xué)生提出問題，再用學(xué)到的化學(xué)知識去解決問題，這樣有利于培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行以實驗探究為主的研究性學(xué)習(xí)的能力。例如新教材第三冊在講述氯堿工業(yè)時，首先演示實驗電解飽和食鹽水：2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑，讓學(xué)生弄清楚反應(yīng)原理、電極反應(yīng)和產(chǎn)物，再讓學(xué)生討論出產(chǎn)物之間可能會發(fā)生的反應(yīng)，主要有：①Cl2+H2→HCl（甚至?xí)鸨ǎ?；?/span>Cl2+NaOH→NaCl+NaClO+NaClO3（會導(dǎo)致NaOH不純）。
然后向同學(xué)們介紹：目前世界上比較先進(jìn)的電解制堿技術(shù)是離子交換膜法，即電解槽的陽極用金屬鈦網(wǎng)制成，中間是陽離子交換膜把電解槽隔成陽極室和陰極室；陽離子交換膜有一種特殊的性質(zhì)，就是只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的氫氣和陽極產(chǎn)生的氯氣相混合而引起爆炸，又避免氯氣和氫氯化鈉溶液作用生成NaClO、NaClO3等而影響燒堿的質(zhì)量。其次，讓學(xué)生閱讀課本、網(wǎng)上查資料，解決的問題是：搞清楚工業(yè)上是用什么方法把實驗室的實驗變成了工業(yè)生產(chǎn)；是怎樣注意上述兩個問題的；實驗室中的演示實驗與工業(yè)上的離子交換膜法電解槽的相同與不同之處。最后，讓學(xué)生再反過來思考，產(chǎn)物混合后的生成物含NaClO具有殺菌消毒的功能。如果避免氫氣和氯氣混合。能不能設(shè)計出市場上的家用環(huán)保型消毒器呢？學(xué)生的思維于是達(dá)到了高潮，討論熱烈，能想出好多方法，再幫助他們刪掉不合理的，保留最好的實驗設(shè)計。從不能混合到可以混合，學(xué)生把書本上的知識學(xué)活了，在這一過程中，學(xué)生自主探究得到了延伸，將思維引向深入。
這樣將課堂知識與現(xiàn)實生活中的化學(xué)緊密聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生對生活中的化學(xué)現(xiàn)象和問題進(jìn)行探究，有效地將學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)延伸到課堂外的生活中，充分體現(xiàn)了化學(xué)知識的“應(yīng)用性”，讓學(xué)生在知識“消費”過程中進(jìn)行創(chuàng)新；同時，這種開放性的問題還可以使不同層次的學(xué)生都得到充分的發(fā)揮，水平相對較低的學(xué)生也能品嘗到成功的喜悅，水平較高的學(xué)生，也有充分施展才華的空間，從而激發(fā)了每個學(xué)生的創(chuàng)新意識和終身學(xué)習(xí)的興趣及熱情。
4．挖掘化學(xué)實驗中的德育因素，注重德育在實驗教學(xué)中的滲透
（1）利用典型化學(xué)實驗，滲透辯證唯物主義觀點，如通過葡萄糖跟新制氫氧化銅懸濁液反應(yīng)的實驗，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：有機(jī)物的宮能團(tuán)結(jié)構(gòu)是化學(xué)變化的內(nèi)因，而反應(yīng)條件是變化的內(nèi)因，反應(yīng)條件不同，有機(jī)物表現(xiàn)的性質(zhì)也不同。葡萄糖在常溫下跟氫氧化銅懸濁液反應(yīng)生成降藍(lán)色溶液，是多羥基表現(xiàn)的性質(zhì)，而在加熱條件下生成磚紅色沉淀卻是醛基表現(xiàn)的性質(zhì)。從而樹立了“內(nèi)因是變化的本質(zhì)，外因通過內(nèi)因而起作用”的辯證觀點。
（2）利用典型化學(xué)實驗，滲透愛國教育。例如可借助侯氏制堿法實驗原理，向?qū)W生介紹我國制堿工業(yè)概況，如解放前我國制堿工業(yè)落后，我國制堿專家侯德榜為發(fā)展我國制堿工業(yè)的動人的愛國故事。以及解放后我國制堿工業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展情況等，以激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和自信心以及科學(xué)探究的愿望。
（3）利用化學(xué)實驗，培養(yǎng)學(xué)生良好的品德和行為習(xí)慣。例如可結(jié)合每個演示實驗的特點，有側(cè)重地對學(xué)生進(jìn)行艱苦奮斗、勤儉節(jié)約、遵規(guī)守紀(jì)、不怕挫折、保護(hù)環(huán)境的教育。
三、利用化學(xué)實驗進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的反思
1．要想搞好研究性學(xué)習(xí)，教師的素質(zhì)尚有待進(jìn)一步提高。
首先，在教育觀念上，傳統(tǒng)的講解式課堂教學(xué)模式，大容量、高強(qiáng)度、多反復(fù)的課堂訓(xùn)練模式仍殘留在我們心中，這不僅束縛了我們的手腳，也限制了學(xué)生的思維。因此，作為教師一定要忍痛割愛，大膽創(chuàng)新，徹底更新教學(xué)的觀念。
其次，因為擔(dān)心不能按時完成教學(xué)進(jìn)度與任務(wù)，有時急于求成，連教材中的演示實驗也省略掉了。然而往往事與愿違，效果并不是很好。
再次，由于研究性學(xué)習(xí)是多學(xué)科的綜合、交叉，經(jīng)常要與生活、生產(chǎn)、醫(yī)療、軍事、社會實踐相結(jié)合。因此，在指導(dǎo)時會覺得心有余而力不足。因此，教師必須樹立正確的人生觀，參加一些必要的培訓(xùn)，力爭在理解探究本質(zhì)的基礎(chǔ)上掌握一些對學(xué)習(xí)活動指導(dǎo)的技巧和策略。
2．一些農(nóng)村普通高中的學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，能力較差，學(xué)校的實驗條件跟不上，如何使他們盡快適應(yīng)研究性學(xué)習(xí)是急待解決的問題。
農(nóng)村普通高中學(xué)生探究能力不夠，往往在探究過程中提不出問題，基礎(chǔ)技能不足或遭遇挫折后中途夭折。農(nóng)村學(xué)生家里大多沒有電腦，學(xué)生的資料來源貧乏，以致一些大的探究性實驗及研究性學(xué)習(xí)無法開展，達(dá)不到研究性學(xué)習(xí)的目的。這一系列問題有待我們?nèi)ソ鉀Q探討。
總之，化學(xué)實驗以它特有的優(yōu)勢在研究性學(xué)習(xí)中占有非常重要的地位。它為學(xué)生形成研究性學(xué)習(xí)的方式，培養(yǎng)解決問題的能力提供了有利條件。但是，化學(xué)實驗也并非進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的惟一途徑。如在原子結(jié)構(gòu)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，我們無法通過化學(xué)實驗探究，但可以通過化學(xué)史料，沿著科學(xué)家的研究足跡，去想象，去思考。有些內(nèi)容的研究性學(xué)習(xí)可以通過包括化學(xué)實驗在內(nèi)的多種途徑來進(jìn)行。因此，在教學(xué)中要根據(jù)學(xué)生的實驗情況，具體學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)校的教學(xué)條件等，引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)、合理地選擇研究性學(xué)習(xí)的途徑。
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