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化學(xué)教學(xué)要實(shí)現科學(xué)探究常態(tài)化論文
科學(xué)探究一直備受基礎教育化學(xué)課程的重視，因為它既是一種科學(xué)實(shí)踐形式，又是一種科學(xué)學(xué)習活動(dòng)方式。但是，在我國的化學(xué)教學(xué)中，教師卻很少能將科學(xué)探究以常態(tài)化的形式落實(shí)。所謂科學(xué)探究常態(tài)化，是指在課堂教學(xué)中盡可能地全面落實(shí)科學(xué)探究教學(xué)，以促進(jìn)科學(xué)探究教育功能的全面發(fā)揮。這種意義下的常態(tài)化探究，不是形式上的探究，但凡能實(shí)現探究的教育功能，即便是教師在某種無(wú)意識情況下達到此目的，也是常態(tài)化的。
一、共同體內的探究有助于全體學(xué)生化學(xué)素養的形成
許多化學(xué)教師認為，班級人數偏多會(huì )阻礙科學(xué)探究的開(kāi)展。比如，不可能所有學(xué)生都有做實(shí)驗的機會(huì )，不可能保證教師能夠全面監測所有學(xué)生的探究進(jìn)程。究竟全班范圍內的科學(xué)探究是否有可能實(shí)現？這一問(wèn)題制約著(zhù)科學(xué)探究常態(tài)化的實(shí)現。如何基于班級這種教學(xué)組織形式來(lái)開(kāi)展科學(xué)探究值得深入研討。學(xué)習共同體的研究為解決這一問(wèn)題提供了思路。已有研究論證了學(xué)習共同體的重要教育價(jià)值，如布朗和坎皮恩于1996年開(kāi)發(fā)了基于FCL模型的學(xué)習共同體。該學(xué)習共同體讓學(xué)生在一段時(shí)間內自主并分組鉆研特定的主題，獲得關(guān)于該主題較為系統和全面的知識，再經(jīng)過(guò)組間分享、任務(wù)實(shí)踐、反思總結，最終建立共同體的集體知識，以促進(jìn)個(gè)體知識的全面增長(cháng)。
在探究“物質(zhì)溶解于水前后溫度的變化以及加熱對溶解過(guò)程的影響”這些問(wèn)題時(shí)，學(xué)生通過(guò)共同體內的研討與推理，形成諸如“物質(zhì)溶于水的過(guò)程可能吸熱，可能放熱”“加熱只影響吸熱溶解過(guò)程的溶解速率”、“加熱可以加快物質(zhì)的溶解速率，但不影響物質(zhì)溶解的質(zhì)量”等具有沖突性的假設。緊接著(zhù)學(xué)生分組進(jìn)行論證實(shí)驗的設計，再由全班共同討論優(yōu)化實(shí)驗方案。實(shí)驗的操作由教師獨立演示完成，利用手持溫度計和投影設備，向全班同學(xué)展示實(shí)驗結果。最終，學(xué)生對實(shí)驗現象給予合理解釋?zhuān)此甲约旱募僭O。在這一過(guò)程中，學(xué)生有了參與科學(xué)探究的機會(huì )，通過(guò)小組和班級的討論，不斷地對概念進(jìn)行探索、解釋、質(zhì)疑、論證和批判，在相互學(xué)習的過(guò)程中不斷形成自己對學(xué)科概念的正確的解釋和合理的反駁。
二、科學(xué)探究的過(guò)程必須成為學(xué)生能動(dòng)學(xué)習的過(guò)程
常態(tài)化的科學(xué)探究是學(xué)生能動(dòng)參與的探究�？茖W(xué)探究既可以是學(xué)生獨立地參與，也可以是教師通過(guò)具體的探究教學(xué)活動(dòng)的設計與實(shí)施來(lái)引導學(xué)生參與，但這兩種方式都不能忽視學(xué)生的能動(dòng)性。這不僅是因為科學(xué)探究是學(xué)生對科學(xué)問(wèn)題和規律進(jìn)行探索和發(fā)現的過(guò)程（即“探究即學(xué)習”，還因為學(xué)生學(xué)習的過(guò)程本身就具有探究的性質(zhì)。即、“學(xué)習即探究”。正如杜威強調的“思維含有某種發(fā)明的性質(zhì)”，一切能考慮到從前沒(méi)有被認識的事物的思維，都是有創(chuàng )造性的”，學(xué)生為了解決科學(xué)問(wèn)題，就要“進(jìn)行設計、發(fā)明、創(chuàng )造和籌劃”]。因此，學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中表現出主體性，是探究式學(xué)習的實(shí)質(zhì)。
學(xué)生作為主體能動(dòng)地開(kāi)展科學(xué)探究，就是能夠在科學(xué)學(xué)習過(guò)程中自主地建立研究問(wèn)題，結合自身的經(jīng)驗進(jìn)行推理，形成假設。再通過(guò)科學(xué)的方法收集證據，進(jìn)行論證，從而獲得結論。推理意味著(zhù)學(xué)生能運用理性思維建立科學(xué)論題之間的各類(lèi)關(guān)系，而論證則意味著(zhù)學(xué)生能從證據中尋求對主張的理性支持，同時(shí)駁斥相異主張，并開(kāi)展基于主張的對話(huà)和爭辯活動(dòng)。在常態(tài)化的科學(xué)探究中，教師包辦、替代學(xué)生開(kāi)展推理和論證活動(dòng)很可能會(huì )喪失科學(xué)探究的教育功能。教師通過(guò)合理的引導，激發(fā)學(xué)生的能動(dòng)活動(dòng)，決不能根據教師自己教的活動(dòng)的邏輯去干預科學(xué)探究的進(jìn)行。
三、常態(tài)化的科學(xué)探究要關(guān)注學(xué)生發(fā)展水平和困難
關(guān)注學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究的發(fā)展水平，首先要從時(shí)間維度探索。教師既要研究短期內（即教學(xué)單元、課時(shí)內）學(xué)生的化學(xué)探究能力的發(fā)展，從而為科學(xué)探究的進(jìn)度安排、課時(shí)劃分、教學(xué)方法的選擇提供有效指導，同時(shí)也要研究相對較長(cháng)時(shí)間內（即學(xué)期、學(xué)年、學(xué)段內）學(xué)生的化學(xué)探究能力的發(fā)展，給科學(xué)探究的內容的選擇和組織、科學(xué)探究發(fā)展表現水平的評價(jià)提供依據。其次要從與科學(xué)探究有關(guān)的人的素質(zhì)結構維度探索。學(xué)生是科學(xué)探究的“活動(dòng)主體”“活動(dòng)主體的素質(zhì)結構與主體活動(dòng)的特性及其結構有密切的關(guān)系”氣教師必須關(guān)注學(xué)生在開(kāi)展科學(xué)探究時(shí)所具備的傾向性素質(zhì)（如興趣、興趣、理想、價(jià)值觀(guān)、信念等）、調控性素質(zhì)（如智力、情感、意志、自我意識等）、效果性素質(zhì)（如技能、技巧、選擇力、創(chuàng )造力、審美力、品德、品質(zhì)等）和身體性素質(zhì)的發(fā)展狀況，才能綜合利用“活動(dòng)主體”的所有素質(zhì)和潛能怡如其分地開(kāi)展科學(xué)探究。
對于探究“電解”這一核心概念來(lái)說(shuō)，學(xué)生在初中階段需要認識特定電解的現象（如電解水的裝置與產(chǎn)物等），而在高中階段則需要實(shí)現兩個(gè)水平的突破。初級水平是從微觀(guān)水平解釋電解現象的微觀(guān)機制，用化學(xué)符號描述電解的過(guò)程；高級水平是從能量的水平理解電解的實(shí)質(zhì)，以能量轉化的觀(guān)點(diǎn)對電解裝置進(jìn)行設計與調控。對于高二年級學(xué)生學(xué)習“電解”概念來(lái)說(shuō)，其發(fā)展水平和難度均落在了“如何利用電解實(shí)現電能到化學(xué)能的高效轉化”這一問(wèn)題上。然而許多老師抓住電解產(chǎn)物、微觀(guān)實(shí)質(zhì)、放電順序、電解結果等學(xué)生自己已經(jīng)能夠自行推理和理解的“電解現象的微觀(guān)機制”進(jìn)行探究，卻沒(méi)有關(guān)注到學(xué)生不易從化學(xué)熱力學(xué)的角度理解電解原理，導致科學(xué)探究的意義被空虛化，名不副實(shí)。
四、化學(xué)實(shí)驗教學(xué)為科學(xué)探究提供重要的經(jīng)驗支持
化學(xué)實(shí)驗使人們對物質(zhì)及其變化的認識更為具體、深刻、精確，更逼近客觀(guān)真理。正因如此，化學(xué)實(shí)驗教學(xué)備受化學(xué)教育工作者的重視。那么，化學(xué)實(shí)驗教學(xué)到底對化學(xué)常態(tài)化科學(xué)探究起到了怎樣的作用？這種作用又該如何發(fā)揮昵？
從本質(zhì)上來(lái)講，化學(xué)實(shí)驗提供的是經(jīng)驗，化學(xué)實(shí)驗課程是經(jīng)驗的課程。從化學(xué)的角度講是人認識化學(xué)的經(jīng)驗，從教育的角度講是學(xué)生“再認識”化學(xué)從而獲得發(fā)展的經(jīng)驗。
學(xué)生開(kāi)展科學(xué)探究離不開(kāi)經(jīng)驗支持，只有基于經(jīng)驗，才可能構建知識、發(fā)展思維�；瘜W(xué)實(shí)驗能夠為學(xué)生提供豐富的經(jīng)驗，教師必須重視化學(xué)實(shí)驗教學(xué)在科學(xué)探究中的作用，要盡可能地為學(xué)生創(chuàng )造實(shí)驗條件，通過(guò)動(dòng)手與動(dòng)腦的結合，獲得實(shí)驗經(jīng)驗。但這并不等同于開(kāi)展科學(xué)探究就必須要有化學(xué)實(shí)驗。因為能夠為學(xué)生提供經(jīng)驗支持的方式還有很多，而且能夠提供經(jīng)驗支持的化學(xué)實(shí)驗也并不意味著(zhù)一定要“做實(shí)驗”。有時(shí)，運用“實(shí)驗事實(shí)”、“實(shí)驗史實(shí)”、“模擬實(shí)驗”來(lái)開(kāi)展實(shí)驗教學(xué)活動(dòng)，也能夠同樣達到提供經(jīng)驗支持的效果。例如對于“原子結構”的探究，現有的教學(xué)條件學(xué)生無(wú)法直接像科學(xué)家那樣從微觀(guān)的角度開(kāi)展實(shí)驗，然而通過(guò)講授、多媒體呈現等方式重現盧瑟福的粒子散射實(shí)驗，讓學(xué)生對實(shí)驗設計思路、過(guò)程和結果進(jìn)行科學(xué)的分析，也能夠達到以科學(xué)探究的方式去建構原子結構模型的效果。
五、常態(tài)化的科學(xué)探究要追求化學(xué)課堂的實(shí)效性
在高考“指揮棒”下，許多教師認為常態(tài)化的科學(xué)探究缺乏實(shí)效性，尤其是不能夠使學(xué)生具備扎實(shí)的知識和技能以應付考試。實(shí)際上，常態(tài)化的科學(xué)探究與教學(xué)的實(shí)效性并非矛盾的兩個(gè)方面，常態(tài)化科學(xué)探究對于提高具有豐富內涵的課堂實(shí)效性有重要意義。
衡量教學(xué)的實(shí)效性的標準多種多樣。有學(xué)者認為教學(xué)的實(shí)效性體現在“三效”上，即有效果、有效率和有效益也有學(xué)者在“三效”的基礎上進(jìn)行了修補和增刪。但無(wú)論如何，大多數學(xué)者都認為教學(xué)的實(shí)效性體現為在最優(yōu)化的時(shí)間范圍內達成既定的教學(xué)目標，實(shí)現學(xué)生的發(fā)展。理解學(xué)生的發(fā)展不應局限于應試能力的發(fā)展，而是人的素質(zhì)的全面發(fā)展。所有素質(zhì)的發(fā)展反過(guò)來(lái)又能夠為應試能力提高起到正向推動(dòng)作用�；瘜W(xué)教學(xué)中的常態(tài)化的科學(xué)探究在于促進(jìn)學(xué)生化學(xué)素養的全面發(fā)展，這正是化學(xué)教學(xué)具有實(shí)效性的應有之義。
也有些教師認為，科學(xué)探究并非是“有效率”的教學(xué)方式。實(shí)際上從“效率”的界定上來(lái)看，短時(shí)間內獲得知識與技能的效率和相對較長(cháng)時(shí)間內獲得包括知識與技能在內的全面化學(xué)素養的效率可能是等同的。所以，比較課堂效率，既要考慮時(shí)間的因素，也要考慮效果的因素。從教師的探究式教學(xué)設計來(lái)看，要提高常態(tài)化科學(xué)探究的教學(xué)效率，就是要在盡可能地實(shí)現學(xué)生多樣化、全面化化學(xué)素養發(fā)展的同時(shí)優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，保證教學(xué)的時(shí)間盡可能充分高效地利用在達成科學(xué)探究的目標上，避免因科學(xué)探究過(guò)程過(guò)于華而不實(shí)導致教學(xué)時(shí)間的人為拖沓與浪費（如無(wú)關(guān)或相似教學(xué)情境的堆砌、無(wú)關(guān)或贅余的討論與交流、課堂紀律管理、課前實(shí)驗準備等方面）。
以“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”這一課題為例，許多化學(xué)教師認為由于其教學(xué)內容偏多，加之要引入新的儀器一容量瓶，所以不利于采用科學(xué)探究的方式開(kāi)展教學(xué)。即便要探究，也至少需要花兩堂課的時(shí)間。實(shí)際上，如果教師能夠充分利用學(xué)生在初中學(xué)到的、一定溶質(zhì)質(zhì)量分數溶液的配制”方法來(lái)解決“精確配制100mL1mol—L—1NaCl溶液”這一問(wèn)題，學(xué)生便能夠在教師的引導下改進(jìn)已有方法和實(shí)驗條件（儀器、操作），從而自己設計出容量瓶的雛形并自主建構新的實(shí)驗方法。在這之后，學(xué)生便能細致而又完整地描述整個(gè)實(shí)驗的操作流程，并付諸實(shí)踐。通過(guò)實(shí)際的一線(xiàn)教學(xué)發(fā)現，采取這種高效的探究式教學(xué)，僅僅40分鐘的時(shí)間學(xué)生就能夠將整個(gè)實(shí)驗理解透徹，并且將知識遷移到“實(shí)驗誤差分析”等實(shí)驗應用問(wèn)題上來(lái)。學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中習得的科學(xué)思維和方法，還有助于他們今后進(jìn)一步以科學(xué)探究的方式學(xué)習、酸堿中和滴定”等定量實(shí)驗。
六、常態(tài)化的科學(xué)探究課堂應收放自如、有張有弛
科學(xué)探究需要利用學(xué)生的發(fā)散思維。發(fā)散思維是人在思維的過(guò)程中呈現出的一種擴散式的思維模式，表現為思維面的廣闊和思維角度的多樣化。學(xué)生具備一定的發(fā)散思維，就能夠在學(xué)習過(guò)程中產(chǎn)生新的認識和突破；只有充分激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，才能在科學(xué)探究中從多個(gè)側面產(chǎn)生對同一問(wèn)題的多種看法和理解，使所獲認識更加豐富和全面。
與發(fā)散思維相對的是斂聚思維，亦是科學(xué)探究中十分重要的思維方式。斂聚思維與發(fā)散思維的方向相反，主要是使得各種思維集中于一個(gè)方向，通過(guò)理順、篩選、綜合、統一等方式讓思維的路徑更加條理化、簡(jiǎn)明化、系統化、邏輯化和規律化，最終得出一個(gè)合乎邏輯和規范的結論，形成對問(wèn)題的系統全面的考察。斂聚思維與發(fā)散思維是矛盾的兩個(gè)方面，具有辯證統一性，既相互區別，又相互聯(lián)系。沒(méi)有發(fā)散思維的廣泛收集，多方搜索，斂聚思維就沒(méi)有了加工對象反過(guò)來(lái)，沒(méi)有斂聚思維的認真整理，精心加工，發(fā)散思維的結果再多，也不能形成有意義的創(chuàng )新結果，也就成了廢料。
在常態(tài)化的科學(xué)探究課堂中，教師既要善于激發(fā)學(xué)生的發(fā)散思維，又要善于引導學(xué)生將發(fā)散的結果加以整理和歸納，形成科學(xué)的理解。這就要求課堂教學(xué)能夠收放自如、有張有弛。提出可以激發(fā)學(xué)生發(fā)散思維的問(wèn)題，讓學(xué)生對問(wèn)題進(jìn)行充分的辨析和思考，形成多樣化的問(wèn)題解決策略，是課堂教學(xué)“有張有弛”的表現；能夠在教師的引導下進(jìn)行協(xié)作研討和反思，審視各種問(wèn)題解決策略，優(yōu)化實(shí)施方案并最終解決問(wèn)題，是課堂教學(xué)“有收有放”的表現。在探究“質(zhì)量守恒定律”的過(guò)程中，教師提出“對于一個(gè)化學(xué)反應，你會(huì )從什么角度研究質(zhì)量的變化”這一問(wèn)題，比提出“對于一個(gè)化學(xué)反應，所有反應物質(zhì)量的總和和所有生成物質(zhì)量的總和有怎樣的關(guān)系”更具發(fā)散性，更有利于學(xué)生從多個(gè)認識角度去認識化學(xué)反應中的質(zhì)量關(guān)系。當學(xué)生根據自己所確定的認識角度去建立了論證方案之后，教師又要引導學(xué)生將各種方案進(jìn)行整理和統一化（如將研究單個(gè)反應物質(zhì)量的轉化的方案與研究所有反應物質(zhì)量的轉化的方案整合起來(lái)），將多個(gè)問(wèn)題劃歸到同一個(gè)實(shí)驗方案中進(jìn)行驗證，從而得出結論。這種收放自如、有張有弛的教學(xué)，不但有助于學(xué)生得出“質(zhì)量守恒”這一結論，更有助于學(xué)生在高效的課堂中對“質(zhì)量守恒定律”形成更全面的認識。
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