一、課題的提出
（1）化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，實驗一直被認為是能幫助學(xué)生獲得化學(xué)知識、掌握實驗技能，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)實驗?zāi)芰Φ囊环N教學(xué)手段，它在初中化學(xué)教學(xué)中始終占有十分重要的位置。初中化學(xué)實驗過去以驗證性實驗為主，《化學(xué)課程標準》將探究性實驗作為初中化學(xué)的基本教學(xué)要求，新《課標》提出：“科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式，也是義務(wù)教育階段化學(xué)課程的重要內(nèi)容”，化學(xué)教學(xué)中比較常見的一種探究活動是進行適合學(xué)生的探究性實驗。
（2）當前，面對《化學(xué)課程標準》要求，原有的實驗教學(xué)方式已逐漸顯示出不足：統(tǒng)一的實驗要求、實驗教學(xué)模式，不利于學(xué)生的個性發(fā)展，單一的實驗內(nèi)容又脫離社會實際，學(xué)生喪失學(xué)習(xí)的主動性、能動性和獨立性。因此開展化學(xué)探究性實驗的研究，是化學(xué)教學(xué)走素質(zhì)教育之路的有效途徑。
（3）在實踐過程中，把新教材上的50多個實驗分為學(xué)生探究實驗，教師演示實驗，學(xué)生家庭小實驗等，并以學(xué)生探究實驗為主。但學(xué)生在進行探究性實驗時存在許多的問題，比如：只習(xí)慣于思考老師向他們提出的問題，而不會主動地去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題；當老師給學(xué)生設(shè)置了問題情景后，讓他們能獨立地設(shè)計實驗去解決問題時，學(xué)生多半會到教材中找現(xiàn)成的實驗方案，很少有學(xué)生能創(chuàng)造性地去設(shè)計新的實驗方案。而提出問題，設(shè)計解決問題的方案恰恰是探究性實驗最重要的兩個環(huán)節(jié)。
二、課題研究的理論
所謂“探究性實驗”，指的是在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容或日常生活、生產(chǎn)中遇到的問題，對自然界及研究的對象提出問題，從問題或任務(wù)出發(fā)，通過形式多樣的探究實驗活動，利用已知的、外加的因素去作用于研究對象，借助探究性化學(xué)實驗，獨自或合作加以探索，來認識研究對象的未知性質(zhì)、組成、變化特征，以及與其他對象或現(xiàn)象的聯(lián)系等的一種教學(xué)方式。其教學(xué)過程中一般圍繞八個要素開展活動，分別是：提出問題、猜想與假設(shè)、制定計劃、進行實驗、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價、表達與交流。借助該形式，引導(dǎo)學(xué)生主動進行實驗設(shè)計、現(xiàn)象觀察，結(jié)果分析，從中發(fā)現(xiàn)科學(xué)概念或原理，達到獲得知識，形成概念，掌握技能，優(yōu)化思維，培養(yǎng)情感體驗，提高綜合能力的目的。
在《化學(xué)課程標準》中強調(diào)“化學(xué)實驗是進行科學(xué)探究的主要方式”，“教師要注意改進傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，精心設(shè)計各種探究性實驗，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)，逐步學(xué)會探究”。本課題著重研究如何幫助學(xué)生了解探究性實驗的基本過程和方法，培養(yǎng)學(xué)生初步的科學(xué)探究能力和態(tài)度，使學(xué)生掌握進一步學(xué)習(xí)和發(fā)展所需要的化學(xué)基礎(chǔ)知識和基本技能，在實驗實踐中獲得探究的體驗和意識，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
三、課題研究的目標
1、通過本課題的研究，提煉出有助于學(xué)生“探究性實驗”實施的指導(dǎo)策略；
2、讓學(xué)生掌握探究性實驗的學(xué)習(xí)方式，具有獨立思考、自主探究、合作交流的意識和主動學(xué)習(xí)能力。
3、進一步轉(zhuǎn)變教師的教育觀念和教學(xué)行為。通過創(chuàng)造性的勞動和研究，將課程從“特定知識體系的載體”的定位上轉(zhuǎn)移到促進“師生共同探索、共同發(fā)展”的定位上。
4、通過合理運用化學(xué)探究性實驗的指導(dǎo)策略，培養(yǎng)學(xué)生自主實驗、獨立思考的學(xué)習(xí)習(xí)慣。培養(yǎng)學(xué)生的探索精神、創(chuàng)新思維、勇于實踐的能力。從而開發(fā)學(xué)生潛能，促進學(xué)生的主動發(fā)展。
四、課題研究的原則
1、主題性原則：科學(xué)探究是學(xué)生重要的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生是學(xué)習(xí)過程中的主體。要注重學(xué)生個性特長的發(fā)展，體現(xiàn)“以學(xué)生的發(fā)展為本”的課改宗旨。
2、發(fā)展性原則：讓學(xué)生在掌握知識、技能的基礎(chǔ)上，智力和非智力因素都得到協(xié)調(diào)發(fā)展。
3、開放性原則：為學(xué)生求異思維的發(fā)展提供全方位的開放環(huán)境。學(xué)生的學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)的組織形式、課題內(nèi)容資源等都呈開放的狀態(tài)。
4、循序漸進原則：初中化學(xué)是起始學(xué)科，學(xué)生已有的知識、能力都很有限，循序漸進顯得尤為重要。教學(xué)中采取以教師演示為主的探究 → 學(xué)生嘗試探究 → 學(xué)生合作探究 → 學(xué)生自主探究的漸進過程。
五、課題研究的階段和內(nèi)容
（一）研究準備
05年3月——05年6月
1、學(xué)習(xí)教育理論、《化學(xué)課程標準》，明確課題研究的指導(dǎo)思想。
2、制定研究方案。在教研組內(nèi)論證研究方案的可行性。
3、根據(jù)教材內(nèi)容，確定探究實驗的素材。
（二）課堂實踐
05年9月——09年6月
第一階段：以教師示范為主，學(xué)生感知探究性實驗。
剛接觸化學(xué)的學(xué)生對化學(xué)儀器和實驗基本操作都不了解，要讓他們進行探究性實驗幾乎是不可能的。在教學(xué)過程中，教師先為學(xué)生設(shè)計好探究性實驗報告，內(nèi)容包括：發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—作出假設(shè)—設(shè)計方案—進行實驗—交流討論--歸納總結(jié)—得出結(jié)論”，然后老師演示。學(xué)生通過實驗報告和老師的示范實驗，感知實施探究性實驗的一般方法。
比如，當學(xué)生第一次遇到探究性實驗“蠟燭及其燃燒”時，幾乎是無從下手。怎樣讓剛接觸化學(xué)學(xué)習(xí)的學(xué)生成功地邁開他們探究實驗的第一步呢？老師精心為他們設(shè)計了如下實驗報告：
探究性實驗內(nèi)容：蠟燭及其燃燒
提出問題：（教師激發(fā)學(xué)生提出關(guān)于“蠟燭及其燃燒”的問題）
⑴蠟燭為什么會有各種不同的形狀和顏色？
⑵蠟燭在水中能否溶解？
⑶蠟燭能否導(dǎo)電？
⑷蠟燭的密度比水大還是比水小？
⑸蠟燭燃燒后變成了什么物質(zhì)？
⑹蠟燭中間為什么要放一根棉線？點燃蠟燭為什么要先點棉線？
⑺蠟燭燃燒時為什么會有液體流下來，流下來的半透明液體是什么？ 為什么液體一會兒又會凝固在燭體上？
⑻當吹熄蠟燭時為什么會有白煙冒出，白煙是什么？
⑼為什么火焰是外部明亮中間暗？
作出假設(shè)（猜想）： 教師引導(dǎo)學(xué)生對問題 ⑵、⑷、⑸、⑺、⑻、⑼進行猜想。
制定實驗方案：
鼓勵、啟發(fā)學(xué)生對以上猜想設(shè)計實驗方案。
進行實驗，觀察現(xiàn)象：（教師演示，在可能的情況下讓學(xué)生參與某些環(huán)節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，準確描述實驗現(xiàn)象。）
分析、歸納、證實或否定猜想 ：
交流、討論，得出結(jié)論：
1、 蠟燭在水中不能溶解。
2、 蠟燭的密度比水小。
3、 蠟燭燃燒后生成了水和二氧化碳。
4、 石蠟熔點低。
5、 熄滅蠟燭后的白煙能燃燒，應(yīng)當是石蠟蒸氣。
6、 外焰最明亮，外焰燃燒最充分，外焰溫度最高。
當學(xué)生一邊觀察老師的演示實驗，感受探究實驗的同時，一邊填寫實驗報告。在邊觀察、邊模仿、邊參與、邊體驗的過程中，學(xué)生感知了探究性實驗。學(xué)生在最后的“實驗后感想”中寫到：“化學(xué)實驗很有趣、很吸引我”?！耙桓⌒〉南灎T，在老師的手里竟能做出這么多的實驗來”?！霸谶^去的學(xué)習(xí)中，老師教會我們許多的知識，包括一些物質(zhì)的性質(zhì)。原來，這些知識可以通過實驗自己去發(fā)現(xiàn)和總結(jié)，我多想向老師那樣做探究性實驗?。 ?/p>
第二階段：學(xué)生嘗試、教師給予指導(dǎo)和幫助，學(xué)生體驗探究成功的喜悅。
學(xué)生在感知了探究性實驗，并有親自動手去做探究性實驗的沖動后，教師嘗試著稍稍放手，讓學(xué)生嘗試探究性實驗中的某幾個環(huán)節(jié)，例如：簡單實驗方案的設(shè)計，探究性實驗的基本操作。在此階段，學(xué)生設(shè)計的實驗方案的可操作性、安全性，教師在學(xué)生實驗前要仔細批改，及時給予指導(dǎo)。學(xué)生進行實驗的過程中，在基本操作的規(guī)范性、實驗觀察的方法、實驗現(xiàn)象的記錄等方面出現(xiàn)的問題，教師及時提供幫助。學(xué)生通過親自動手嘗試，對探究性實驗的認識和實施有了進一步的認識。
第三階段：師生合作、學(xué)生合作，發(fā)展學(xué)生探究性實驗的能力。
學(xué)生對實驗方案的設(shè)計和實驗基本操作有了一定的基礎(chǔ)后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從身邊的一些現(xiàn)象中去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、作出猜想，進而獨立地設(shè)計解決問題的方案、進行實驗、分析實驗，找出問題的答案。在探究過程中遇到困難時，教師鼓勵他們采取小組合作、師生合作的方式來化解困難。
比如《質(zhì)量守恒定律》的學(xué)習(xí)。
（1）創(chuàng)設(shè)問題情境：取暖時所用的木炭燃燒之后質(zhì)量變小，細鐵絲在氧氣中點燃之后質(zhì)量變大。引導(dǎo)學(xué)生進行猜測：你認為化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量總和與反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和是什么關(guān)系？
（2）學(xué)生提出猜想。
生1：我覺得反應(yīng)之后質(zhì)量應(yīng)該變大，因為細鐵絲在氧氣中點燃之后質(zhì)量變大。
生2：我認為變小，木炭燃燒之后生成灰燼要比燃燒前煤和木材的質(zhì)量要小。
生3：我覺得不會改變。從表面上看木炭燃燒后質(zhì)量確實減少了，而木炭燃燒后生成的二氧化碳沒有計算。因此我猜想化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量總和與反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和是不變的。
（3）教師啟發(fā)引導(dǎo)。
通過剛才的討論和交流，同學(xué)們產(chǎn)生了三種不同的猜想，那么究竟哪一個是正確的呢？各小組可根據(jù)你們自己的猜想來設(shè)計實驗方案或參考書上的實驗方案。在探究過程中若有不能解決的問題，可求助其他組的同學(xué)，也可問老師。
（4）學(xué)生設(shè)計實驗方案。
學(xué)生設(shè)計的方案有很多，有代表性的有以下幾種。
方案①取一小段蠟燭在一小塊木板上，把它們一起放在托盤天平上，調(diào)節(jié)托盤天平達到平衡。在托盤天平上點燃蠟燭，觀察托盤天平的平衡情況。
方案②燃燒紅磷。（老師指出：如何計算參加反應(yīng)的氧氣質(zhì)量，如何測出生成五氧化二磷的質(zhì)量？學(xué)生提出在密閉容器進行實驗。）
方案③在小燒杯中加入20mL稀硫酸銅溶液，取一根砂去鐵銹的鐵釘，將盛有硫酸銅溶液的燒杯和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量W1。將鐵釘浸到硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象，將盛有硫酸銅溶液的燒杯和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量W2，比較反應(yīng)前后質(zhì)量的變化。
[說明：其中方案①和方案②，學(xué)生從老師提出的問題情境中受到啟發(fā)。方案③同學(xué)們參考了教材上的實驗方案。由此可見，學(xué)生自主設(shè)計實驗方案的靈活性和創(chuàng)新性有待于提高。此時教師的引導(dǎo)和指導(dǎo)是很重要的。）
（5）師生共同評價。
學(xué)生對以上實驗，產(chǎn)生了如下想法：
①“蠟燭燃燒后質(zhì)量減少，是由于生成的氣體沒有被稱量所造成的” ；
②“鐵絲燃燒后質(zhì)量變大，是由于參加反應(yīng)的氧氣沒有被稱量所造成的”；
③“鐵與硫酸銅的反應(yīng)質(zhì)量不變，因為反應(yīng)中既沒有氣體參加反應(yīng)，又沒有氣體生成”；
④“研究蠟燭燃燒反應(yīng)的質(zhì)量變化，應(yīng)稱量參加反應(yīng)的氧氣，生成的二氧化碳、水”；
⑤“如果把蠟燭放在一個集氣瓶中點燃，塞上塞子再稱，質(zhì)量可能就不變了”；
⑥“在密閉容器中進行實驗，反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量肯定不會發(fā)生變化”；
（6）進行實驗再探究。
同學(xué)們在采納大家意見的基礎(chǔ)上，用書中的幾個實驗進行分析、驗證，理解“質(zhì)量守恒定律”的真正涵義。
（7）師生得出結(jié)論。
通過實驗探究大家達成共識，那就是：“參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和”。我們把這一規(guī)律稱為質(zhì)量守恒定律。
第四階段：拓展課外探究實驗，提升學(xué)生獨立探究能力。
隨著學(xué)生對探究性實驗學(xué)習(xí)能力的逐步提高，在研究過程中，我采取了邊學(xué)習(xí)課本中的探究性實驗，邊增加家庭小實驗和對生活中一些化學(xué)現(xiàn)象探究的學(xué)習(xí)。
比如：探究“鐵生銹的條件”。使鐵釘處于只與水接觸、只與氧氣接觸、同時與水和氧氣接觸三種環(huán)境中，來觀察鐵生銹的情況，從而得出鐵生銹的條件。學(xué)生在家中完成探究實驗，并在課堂上進行了交流。在實驗中，沒有試管，同學(xué)們用玻璃杯代替，用保鮮膜扎緊杯口代替橡皮塞。從茶葉罐中、雪米餅袋中、甚至從羊毛衫的包裝中找來各種干燥劑做實驗。由于自己動手實驗，并從生活中尋找實驗儀器和材料，同學(xué)們不僅親身體驗到了鐵在什么條件下會生銹，在什么條件下更容易生銹的知識。而且知道了什么是對比實驗、初步學(xué)會了如何設(shè)計、運用對比實驗，同時極大地提高了大家學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。這是老師事先準備好實驗，然后在課堂上展示講解而實現(xiàn)不了的。
問題來源于生活，又沒有現(xiàn)成的方案可供參考。在教學(xué)中，我采用了先讓學(xué)生獨立思考設(shè)計方案，然后小組討論、組內(nèi)修改方案，再由老師對大家共性的問題提出參考意見。
課外探究實驗為學(xué)生主動探究、善于探究提供了更廣闊的舞臺。我讓學(xué)生嘗試的課外探究素材有：
1、書中所列的“家庭小實驗”；
2、食品充氣包裝里面的氣體；
3、食品包裝中的干燥劑；
4、“可樂”飲料中的氣體；
5、糖塊在水中溶解總體積是否變化？
6、河水是純凈物嗎？
……
（三）評估鑒定
09年9月——09年11月
六、課題研究運用的指導(dǎo)策略
在四年的實踐與研究中，針對不同階段學(xué)生對探究性實驗的實施水平、針對不同特點的探究性實驗，我總結(jié)出了一些不同的指導(dǎo)策略。比如：教師示范策略，邊講邊實驗策略，合作實驗策略，變演示實驗為探究性實驗策略，自主獨立的探究策略等等。
七、課題研究的主要成果
1、轉(zhuǎn)變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，促進了學(xué)生的主動發(fā)展。
在最初的探究性實驗學(xué)習(xí)中，學(xué)生一般只習(xí)慣于思考老師向他們提出的問題，而不會主動地去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。當老師設(shè)置了問題情境，讓學(xué)生通過探究實驗來解決問題時，學(xué)生多半會到教材中找現(xiàn)成的實驗方案，很少有學(xué)生能創(chuàng)造性地去設(shè)計新的實驗方案。學(xué)生在熱熱鬧鬧地完成實驗后，對實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果進行分析的意識很薄弱。而這些恰恰是探究性實驗的重要環(huán)節(jié)，也是促進學(xué)生科學(xué)探究能力、提高科學(xué)素質(zhì)的基本途徑。
而在今天探究性實驗的課堂上，學(xué)生不僅能夠獨立地進行猜測、設(shè)計實驗方案，能夠獨立或小組合作的形式進行探究性實驗來論證或否定自己的猜測，能夠交流、分析、得出問題的答案。課堂上彌漫著積極探究的氣氛，涌動著生命的活力。學(xué)生在收集資料、學(xué)會思考以及創(chuàng)新精神和實踐能力都得到了提高，更學(xué)會與人交往、增強團隊精神。學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變促進了學(xué)生的主動發(fā)展。近四年市中考中均有學(xué)生獲得滿分。這些成績的取得，發(fā)生在學(xué)生們身上的悄然改變，充分說明課題研究取得的成效是顯然的。
2、改變了教師的教學(xué)行為，促進了教師的成長。
當面對了多年的教科書突然之間變得陌生時，當面對新教材中五顏六色精美的圖片時，當看著所謂的“活動與探究”教學(xué)單元時，我曾經(jīng)茫然過：這樣的化學(xué)該怎樣上？探究性實驗該怎樣教？
在一步步的摸索和嘗試中，化學(xué)實驗課堂中教師的“教”不斷讓位于學(xué)生的“學(xué)”，教師的“演示實驗”不斷讓位于學(xué)生的“主動探究”，教師的“總結(jié)結(jié)論”不斷讓位于學(xué)生的“交流討論”……師生雙方相互交流、相互溝通、相互啟發(fā)，分享彼此的思考、交流彼此的情感體驗，從而達到教學(xué)相長和共同發(fā)展。
3、學(xué)生形成了科學(xué)探究的意識，養(yǎng)成了嚴謹、科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度，提高了科學(xué)探究的能力，培養(yǎng)了學(xué)生熱愛科學(xué)的情感。
教師從不知怎樣從事探究性實驗的教學(xué)，到逐漸熟悉探究性實驗的一般過程和教學(xué)方法，特別在課題研究的過程中，通過一節(jié)節(jié)的課題研究課，總結(jié)出了一些有效的探究實驗指導(dǎo)策略：教師示范策略，邊講邊實驗策略，小組合作、師生合作實驗的策略，變演示實驗為探究性實驗的策略，動畫模擬演示實驗的策略，自主探究策略等。這些教學(xué)策略在探究性實驗指導(dǎo)過程中的有效性是顯然的。
課題研究的開展，取得了良好的教學(xué)效果——中考教學(xué)成績始終列全縣前列，06年獲縣《教學(xué)教研成果一等獎》；同時，教科研水平也得到相應(yīng)的提高——07年論文《讓科學(xué)探究走進化學(xué)課堂》獲市一等獎，探究論文《哪支蠟燭先熄滅？》在06年《中學(xué)生理化報》上發(fā)表，09年實驗創(chuàng)新設(shè)計《水中禮花綻放》在湖北省教育廳主辦的《中小學(xué)實驗與裝備》雜志上發(fā)表，09年論文《蠟燭雖小 學(xué)問不少》在《中學(xué)生理化報》上發(fā)表，09年榮獲第二屆中國素質(zhì)教育教研成果一等獎，09年被中國青年教師協(xié)會授予“素質(zhì)教育選進工作者”。
八、課題研究的反思
由于初中化學(xué)學(xué)習(xí)只有一年的時間，并要面臨中考，學(xué)生時間緊，任務(wù)多。而探究性實驗由于其開放性、靈活性的特點，開展時花費的時間多。雖然考慮了適當增加家庭小實驗等課外探究實驗，但學(xué)生們還是感覺到想做探究卻苦于時間緊的無奈。同時，在四年的研究過程中，研究的九年級學(xué)生每年都在更新，雖然這在客觀上為對比性研究提供了許多第一手的材料，但同時也制約了本課題研究的深度。
在研究過程中，雖然有針對性的學(xué)習(xí)了一些的理論書籍，但總感覺理論知識很不夠。這也使我在研究過程中曾經(jīng)一度茫然失措。在未來的教學(xué)實踐中，加強理論學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)優(yōu)秀老師的成功經(jīng)驗，以更有效地開展研究。
探究性的學(xué)習(xí)主要通過學(xué)生的探究建構(gòu)知識意義，并通過實驗探究獲得充分體驗的基礎(chǔ)上形成積極的情感、態(tài)度和價值觀。具體操作中，雖然在教學(xué)設(shè)計上盡可能考慮到為不同層次的學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究學(xué)習(xí)的空間。但從課堂反饋來看，能力強的學(xué)生發(fā)展得更好，而一部分學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差、參與意識弱的學(xué)生發(fā)展得不太理想。如何設(shè)計不同的探究問題、運用不同的指導(dǎo)策略，以最大限度地滿足不同層次學(xué)生探究性實驗學(xué)習(xí)的需求，但同時又能避免課時的限制。對于我們來說是困惑，又是在下一階段研究中努力要去思考和解決的問題。
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