一、课题目标

1．通过本课题的研究，提炼出有助于学生“探究性实验”实施的指导策略；

2．学生掌握探究性实验学习的方式，具有独立思考、自主探究、合作交流的意识和主动学习能力。

3．进一步转变教师的教育观念和教学行为。通过创造性的劳动和研究，将课程从“特定知识体系的载体”的定位上转移到促进“师生共同探索、共同发展”的定位上。

4．通过合理运用化学探究性实验的指导策略，培养学生自主实验、独立思考的学习习惯。培养学生的探索精神、创新思维，勇于实践的能力。从而开发学生潜能，促进学生的主动发展。

二、课题研究背景

化学是一门以实验为基础的学科，实验一直被认为是能帮助学生获得化学知识、掌握实验技能，激发学习兴趣、培养实验能力的一种教学手段，它在初中化学教学中始终占有十分重要的位置。化学课程标准提出“科学探究是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段化学课程的重要内容”，化学教学中比较常见的一种探究活动是进行适合学生的探究性实验。目前，对探究性实验的研究，只是局限在个别范围内进行试验，呈现出单一性、个体性、随意性。单一性——对一个一个实验单独进行研究；个体性——个别学校、个别教师在进行研究；随意性——对实验的选题、设计随教师个人的意愿而定。由于缺乏系统的、整体的研究，探究性实验的研究和实践尚处在自发试验的状态。面对新的教材和新的化学课程标准要求原有的实验教学方式已逐渐显示出不足：统一的实验要求、实验教学模式，不利于学生的个性展化学探究性实验的研究，是化学教学走素质教育之路的有效途径。

三、课题研究的措施

（一）基本方法

探究教学中的问题是核心，问题的解决是关键。要使学生积极参与探究活动并有所收获，必须进行一些基本方法教育。《课标》指出，科学探究既是一种学习方式，也是学习内容。“功要善其事，必先利其器”，探究教学一些重要的方法如下：

1.猜想与假设的方法通常有：

（1）逐分法：对多个影响因素逐一分离、组合：

例：将双氧水与二氧化锰混合产生了氧气，氧气是由哪一种物质产生的？

猜想：①双氧水②二氧化锰③双氧水与二氧化锰相互反应④双氧水在二氧化锰作用下产生的

（2）定量法：在极端量和中间量中假设

例：将一块石灰石在酒精灯上灼烧一会儿后，冷却，剩余物质的成分是什么？

猜想：①碳酸钙②氧化钙③碳酸钙和氧化钙

（3）解析法：据已有知识、生活经验、事实材料或感觉猜测

例：二氧化碳可能有哪些物理性质？

猜想：无色气体（人呼出的气体是无色的）；密度比空气大（平衡的纸筒中倒入二氧化碳后倾斜）；能溶于水（汽水中有二氧化碳）等

2.控制变量的方法通常是：

（1）控制反应条件：保证仪器相同（等规格）、使用药品的量相同（质量、体积、纯度）、温度等环境条件相同，体现设计条件的公平性。

（2）控制反应：保证其他条件相同的情况下，只有一个变量

例：二氧化碳溶于水有没有发生化学变化呢？将4朵干燥的石蕊花分别做如下处理：①喷稀醋酸②喷水③直接放入二氧化碳中④喷水后放入二氧化碳中

3.假设猜想验证的方法有：①逻辑推理法②史料旁证法③实验验证法

例：化学反应前后物质的质量有没有变化？可以根据反应前后原子不变推理得出，也可以查找资料获得前人研究的证据，并非只有化学实验才是唯一正确的方法。案例1中学生提出的不能通过实验验证的一些猜想，教师可以引导学生分类后，用逻辑推理法排除一些，其他的通过查找史料来解决。

4.验证结果的三种情况：结果与假设不一致、假设得到验证、结果与假设不完全一致

案例4：无水乙醇显碱性吗？

一位学生在实验室看到一瓶无水乙醇标签上的化学式后，猜想：无水乙醇含有“氢氧根”，所以也应该显碱性。教师鼓励他自己探究,学生通过实验，发现自己的猜测是错误的。

（目前的教学或习题几乎都是针对正确猜想的。）

5.其他重要的方法有：观察、操作、记录、数据采集和处理、归纳、演绎、对他人评价、准确表述等。当然，更多的是化学学科的知识和方法，这些都是能否“将探究进行到底”的关键所在，要经过逐步学习、反复训练、循序渐进才能建立起来。

（二）课堂实践

第一阶段：教师示范，学生感知探究性实验

刚接触化学的初三学生对化学仪器和实验基本操作都不了解，要让他们进行探究性实验几乎是不可能的。在教学过程中，教师先为学生设计好探究性实验报告，内容包括：发现问题—提出问题—作出假设—设计方案—进行实验—交流讨论--归纳总结—得出结论”，然后老师做演示实验。学生通过实验报告和老师的示范实验，感知实施探究性实验的一般方法。比如，当学生第一次遇到探究性实验“对蜡烛及其燃烧的探究”时，几乎是无从下手。怎样让刚接触化学学习的学生成功地迈开他们探究实验的第一步呢？老师精心为他们设计了如下实验报告。通过教师引导学生认真观察蜡烛点燃前、燃着时和熄灭后的三个阶段的颜色、状态、气味的变化，进行详实纪录、讨论归纳、得出结论，让学生一开始接触化学就认识到观察在探究中的重要性。当学生一边观察老师的演示实验，感受探究实验的同时，一边填写实验报告。在边观察、边模仿、边参与、边体验的过程中，学生感知了探究性实验。

第二阶段：学生尝试、教师给予指导和帮助

学生在感知了探究性实验，并有亲自动手去做探究性实验的冲动后，教师尝试着稍稍放手，让学生尝试探究性实验中的某几个环节，例如：简单实验方案的设计，探究性实验的基本操作。在此阶段，学生设计的实验方案的可操作性、安全性，教师在学生实验前要仔细批改，及时给予指导。学生进行实验的过程中，在基本操作的规范性、实验观察的方法、实验现象的记录等方面出现的问题，教师及时提供帮助。学生通过亲自动手尝试，对探究性实验的认识和实施有了进一步的认识。

第三阶段：师生、生生合作，发展探究性实验的能力

学生对实验方案的设计和实验基本操作有了一定的基础后，教师可以引导学生从身边的一些现象中去发现问题、提出问题、作出猜想，进而独立地设计解决问题的方案、进行实验、分析实验，找出问题的答案。在探究过程中遇到困难时，教师鼓励他们采取小组合作、师生合作的方式来化解困难。

比如《质量守恒定律》的学习。

（1）教师创设问题情境：取暖时所用的煤和木材的燃烧之后质量变少：取一小断镁带在空气中点燃之后质量变大。再结合生活中的一些现象，引导学生进行猜测：你认为化学反应前后物质质量总和与反应后生成的各物质的质量总和是什么关系？

（2）学生提出猜想。

生1：我觉得反应之后质量应该变大，根据前面学过的Mg+O2→MgO、P+O2→P2O5这两个反应就可算出是变大。

生2：我认为变小，煤和木材的燃烧之后生成炉渣和灰烬要比燃烧前煤和木材的质量要小。

生3：我觉得不会改变。从表面上看煤和木材燃烧后质量确实减少了，而我通过它们燃烧的化学反应C+O2→CO2中却算出没变。因此我猜想化学反应前后物质质量总和与反应后生成的各物质的质量总和是不变的。

（3）教师启发引导。

通过刚才的讨论和交流，同学们产生了三种不同的猜想，那么究竟哪一个是正确的呢？各小组可根据你们自己的猜想来设计实验方案或参考书上的实验方案。在探究过程中若有不能解决的问题，可求助其他组的同学，也可问老师。

（4）学生设计实验方案。

学生设计的方案有很多，有代表性的有以下四种。

方案①取一小段蜡烛在一小块木板上，把它们一起放在托盘天平上，调节托盘天平达到平衡。在托盘天平上点燃蜡烛，观察托盘天平的平衡情况。

方案②取一段镁带，在托盘天平上称的质量W1。用坩埚钳夹持，在酒精灯上点燃，把燃烧后的白色粉末收集起来并在托盘天平上称的质量W2，比较反应前后质量的变化。

方案③在小烧杯中加入20mL稀硫酸铜溶液，取一根砂去铁锈的铁钉，将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量W1。将铁钉浸到硫酸铜溶液中，观察现象，将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量W2，比较反应前后质量的变化。

方案④在100mL锥形瓶中加入10mL左右的澄清石灰水，将一支内有少量小块大理石的试管有细铁丝固定在与100mL锥形瓶配套的橡皮塞上，将一支盛有稀盐酸的滴管插入橡皮塞，将上述锥形瓶放在托盘天平上称量，记录所称的质量W1。将滴管中的稀盐酸慢慢加到盛有大理石的试管中，观察现象。待反应完全后，再将锥形瓶放在托盘天平上称量，记录所称的质量W2，比较反应前后质量的变化。

[说明：其中方案①和方案②，学生从老师提出的问题情境中受到启发。方案③和方案④同学们参考了教材上的实验方案。由此可见，学生自主设计实验方案的灵活性和创新性有待于提高。此时教师的引导和指导是很重要的。）

（5）师生共同评价。

学生对以上实验，产生了如下想法：

①“蜡烛燃烧后质量减少，是由于生成的气体没有被称量所造成的”；

②“镁带燃烧后质量变大，是由于参加反应的氧气没有被称量所造成的”

③“铁与硫酸铜的反应质量不变，因为反应中既没有气体参加反应，又没有气体生成”；

④“研究蜡烛燃烧反应的质量变化，应将参加反应的氧气和生成的二氧化碳、水一起称量”；

⑤“如果把蜡烛放在一个集气瓶中点燃，塞上塞子再称，质量可能就不变了”；

⑥“在密闭容器中进行实验，反应前后物质质量肯定不会发生变化”；

（6）进行实验再探究。

同学们在采纳大家意见的基础上重新修改实验方案后，再实验就看到了反应前后天平是平衡的。

（7）师生得出结论。

通过实验探究大家达成共识，那就是：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。我们把这一规律称为质量守恒定律。

[说明：这样的课非常地费时间，往往一课时的教学内容，两课时也完成不了。所以在平时的教学中，只能精选有代表性的实验来尝试教学]

第四阶段：拓展课外探究实验

随着学生对探究性实验学习能力的逐步提高，在研究过程中，我们采取了边学习课本中的探究性实验，边增加家庭小实验和对生活中一些化学现象探究的学习。并重点研究如何指导学生进行对比实验的设计。比如家庭实验：探究铁生锈的条件。指导学生认识对比实验的关键要控制变量。使铁钉处于只与水接触、只与氧气接触、同时与水和氧气接触三种环境中，来观察铁生锈的情况，从而得出铁生锈的条件。学生在家中完成探究实验，并在课堂上进行了交流。在实验中，没有试管，同学们用玻璃杯代替，用保鲜膜扎紧杯口代替橡皮塞。从茶叶罐中、雪米饼袋中、甚至从羊毛衫的包装中找来各种干燥剂做实验。由于自己动手实验，并从生活中寻找实验仪器和材料，同学们不仅亲身体验到了铁在什么条件下会生锈，在什么条件下更容易生锈的知识。而且知道了什么是对比实验、初步学会了如何设计、运用对比实验，同时极大地提高了大家学习化学的兴趣。这是我们老师事先准备好实验，然后在课堂上展示讲解而实现不了的。

四、课题研究的主要绩效

1、转变了学生的学习方式，促进了学生的主动发展

以前学生一般只习惯于思考老师向他们提出的问题，而不会主动地去发现问题、提出问题。当老师设置了问题情境，让学生通过探究实验来解决问题时，学生多半会到教材中找现成的实验方案，很少有学生能创造性地去设计新的实验方案。学生在热热闹闹地完成实验后，对实验现象、实验结果进行分析的意识很薄弱。而这些恰恰是探究性实验的重要环节，也是促进学生探究能力、提高科学素质的基本途径。

经过一学期的训练，在探究性实验的课堂上，学生不仅能够独立地进行猜测、设计实验方案，能够独立或小组合作的形式进行探究性实验来论证或否定自己的猜测，能够交流、分析、得出问题的答案。过去实验课堂上教师讲、学生记；教师说、学生做的沉闷劲不见了。课堂上弥漫着积极探究的气氛，涌动着生命的活力。学生在收集资料、学会思考以及创新精神和实践能力都得到了提高，更学会与人交往、增强团队精神。学习方式的转变促进了学生的主动发展，学生们参加的各类比赛取得可喜成绩。

2、改变了教师的教学行为，促进了教师的专业化成长

在一步步的摸索和尝试中，化学实验课堂中教师的“教”不断让位于学生的“学”，教师的“演示实验”不断让位于学生的“主动探究”，教师的“总结结论”不断让位于学生的“交流讨论”……师生双方相互交流、相互沟通、相互启发，分享彼此的思考、交流彼此的情感体验，从而达到教学相长和共同发展。

五、课题研究存在的问题

探究性的学习主要通过学生的探究建构知识意义，并通过实验探究获得充分体验的基础上形成积极的情感、态度和价值观。具体操作中，虽然在教学设计上尽可能考虑到为不同层次的学生创设探究学习的空间。但从课堂反馈来看，能力强的学生发展得更好，而一部分学习基础差、参与意识弱的学生发展得不太理想。如何设计不同的探究问题、运用不同的指导策略，以最大限度地满足不同层次学生探究性实验学习的需求，但同时又能避免课时的限制。对于这些困惑，又是在下一阶段研究中努力要去思考和解决的问题。