随着新课改的开展,课堂中不断出现了一些新的教学方法,如自主学习、合作学习、探究学习等。如何在课堂内开展有效的探究教学?一堂有效的课堂探究课是以学生的“课堂生成”为主,还是以教师的“课前预设”为主?“仁者见仁、智者见智”。下面我以“葡萄糖结构的探究”这堂课为例来谈谈对有效的课堂探究教学的理解。
一、对一些问题的认识
1.对“有效教学”的认识。
有效教学指教师遵循教学活动的客观规律,以尽量少的时间、精力和物力投入,取得尽可能多的教学效果。具体说,教学的有效性包括如下三重意蕴:有效果,有效率,有效益。有效教学有五个特点:引起学习者学习的动机,明晰学习目标和学习内容,基于学生的接受方式授课,引导学习者投入学习过程,指向学习者的自主学习。
2.科学家的科学探究与学生的科学探究。
科学探究指的是科学家用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。科学探究也指学生用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。
学生的科学探究与科学家的科学探究有相同的地方,也有不同的地方。相同点:这两种探究活动都是一种求知的过程,探索的结果对探究者本人来说都是未知的;两者进行探究的基本程序和方法也基本相似,学生的探究活动是科学研究过程的雏形。不同点:(1)探究目的不同。科学家的探究是以发现人们未知的事物及规律为目的,而学生的探究是以探究的形式为载体,在获取知识的同时,领悟科学的思想,学习科学探究的方法,培养科学探究的能力,达到提高科学素养的目的;(2)探究过程有区别。科学家的科学探究是真实历程,学生的科学探究大多是模拟过程,是对科学探究的再探究;(3)探究程度有差异。科学家是建立在深厚的专业知识基础上的较高层次的探究,学生是在浅易的专业基础的背景下进行的局部的、较低层次的探究。
以探究为本的教育旨在帮助学生学习科学知识,掌握科学方法,真正理解科学的本质。科学教育中的探究应该尽可能地反映真正的科学研究所从事的工作。
3.“预设”与“生成”。
“预设”指的是教师通过钻研教材和设计教学过程,以教案的形式呈现的对教学过程发生之前的事先设定,以及在课堂教学中按教案执行的实际过程。
“生成”指的是在课堂教学的实际进行过程中,脱离或超越了预设而发生的真实推进及最终结果,更多地是由课的具体行进状态,以及教师当时处理状态的方式决定的。“非预设”是生成最为明显的特征。
二、课堂中的科学探究实践
在化学教学中开展科学探究的一般程序是:创设情境、提出问题→分析问题、提出假设→制定计划、设计实验→进行实验、收集证据→分析证据、得出结论。教师的主导作用和学生的学习自主性贯穿整个学习过程,下面我便结合“葡萄糖结构的探究”教学案例对课堂探究教学试作阐述。
1.创设情境,提出问题。
为了激发学生的探究欲望,教师要精心创设问题情境。在这堂课中,我通过视频先播放一段学生非常熟悉的广告“三精葡萄糖酸钙”,学生都很兴奋。然后我提出问题:“葡萄糖酸钙可以补钙,那它的结构是怎样的,你能写出它的结构简式吗?”学生一片茫然。这时我及时作铺垫:“我们如果知道葡萄糖的结构,自然而然会写出葡萄糖酸钙的结构。下面我们大家一起来探究葡萄糖的结构。”
2.分析问题,提出假设。
提出问题之后,教师要引导学生进行分析问题、提出假设。关于有机物结构的测定,学生已经有了一定的了解,所以我的教学过程如下:首先与学生一起复习回顾有机物结构研究的过程与方法,简单表示如下:分子式←元素种类、原子个数←燃烧法;结构式←官能团种类、数目←定性、定量实验。接着通过书本提供的实验事实“1.80g葡萄糖完全燃烧,只得到2.64gCO2和1.08gH2O”,由学生推出葡萄糖的实验式为“CH2O”。再根据条件“葡萄糖的分子量为180”推出葡萄糖的分子式为“C6H12O6”。上述过程主要是学生根据我的课前预设有条不紊地进行活动。接下来学生根据葡萄糖的分子式自己猜想可能的官能团,学生一般猜想得出下列官能团:醛基、酯基、羧基、羟基、醚基。我又指导学生根据分子式中的不饱和度对猜想进行条件限定,学生得出“醛基与酯基、羧基不可能同时共存”的结论。
在这个过程中既有学生的课堂生成,又有教师的预设指导,就加强了实验设计的针对性,从而节约了时间。在有限的四十五分钟课堂上,教师必须考虑时间的统筹安排。
3.制定计划,设计实验。
在分析问题、提出假设之后,学生要根据猜想来设计实验来验证假设。大部分学生会选择验证比较熟悉的官能团“醛基、酯基、羧基”的存在,且绝大部分学生选择先检验“醛基或羧基”,因为他们对酯基的检验不熟悉。在检验羧基时学生设计出如下三种方法:(1)往葡萄糖溶液中滴加紫色石蕊;(2)测葡萄糖溶液的pH值;(3)往葡萄糖溶液中加入NaHCO3粉末。检验醛基的方法一般有两种:①把葡萄糖溶液滴入新制的氢氧化铜悬浊液,加热;②把葡萄糖溶液滴入新制的银氨溶液,水浴加热。上述过程基本上由学生自己完成,在学生的设计过程中,我对他们的方案进行了适当的指导。
4.进行实验,收集证据。
设计出实验方案之后,学生根据我提供的药品,检验羧基选用方法(2),检验醛基选用方法①。结果证明葡萄糖不显酸性、有醛基。这里制定计划,设计实验都由学生自己完成,我的预设只不过是预先给学生提供了实验药品,使学生选择适当的实验方案。但是学生只能得出“葡萄糖有一个醛基和无羧基与酯基的结论”,至于还有其他哪些官能团就无法得知,这时我发挥主导作用,给学生一些新的“支架”。这里有两种方法,一是给出实验事实:“在一定条件下,1.80g葡萄糖与乙酸完全酯化,生成的乙酸酯的质量为3.90g”,这样学生通过定性判断和定量计算推出葡萄糖分子中有五个羟基;二是让学生在实验中发现新问题后进一步探究得出,也就是学生在做“葡萄糖溶液滴入新制的氢氧化铜悬浊液,加热”这个实验时,葡萄糖溶液滴入新制的氢氧化铜悬浊液,不加热会出现“浊液变清,溶液呈绛蓝色”这样一个新的、学生预想不到的实验现象,然后我引导学生做实验(新制的氢氧化铜悬浊液分别与乙醇、乙二醇、丙三醇反应)进一步探究得出绛蓝色是由于葡萄糖中存在多羟基的原因。为了更好地培养学生的观察能力和探究能力,在本节课中我选择了后者。而且在这一步的教学中,我先后做了三次不同的尝试:第一次:明确告诉学生把配好的新制的氢氧化铜悬浊液先分装在两支试管中,一支里面加入葡萄糖溶液,然后与不加的那支试管对比,结果绝大部分学生都发现了“绛蓝色”这一现象。但是我感觉预设过于明显,学生无法理解为什么要这样设计,也设计不出这样的实验方案,这样就有点不像学生的探究,所以有了第二次的改动:这次完全按照学生自己的设计进行实验,就是“把葡萄糖溶液滴入新制的氢氧化铜悬浊液,加热”,但是在实验前,我着重强调要求学生仔细观察每一步操作之后的现象变化,并及时加以记录。结果只有一两个学生观察到“绛蓝色”,绝大部分学生只是看到了加热后生成了砖红色沉淀。没了教师的预设,学生无法发现新问题,后面的探究就无法进行。从而有有了第三次的改动:将第一次的“教师预设”与第二次的“学生发现”有机结合,先让学生按自己的实验方案进行操作、观察,如果大部分学生发现不了问题,再由我根据预先设计进行对比演示实验。趁此机会,我还在课堂中教育学生:作科学研究必须仔细观察,不放过任何一个细节,否则就会因为忽略了一个小细节就错过了一个重大发现,很多科学家的重大成就都归功于他们善于抓住意外发现。
在“葡萄糖有多羟基”的实验探究过程中,我先后尝试了三种不同的教学策略:实验过程全部由教师预设好,学生跟着做;实验探究能否继续全部依赖学生的能否发现新问题;在学生无法生成的基础上利用我的预设,将我的课前预设与学生的课堂生成有机结合。实践证明第三种的效果最好。
5.分析证据,得出结论。
通过实验探究,学生得出“葡萄糖中有一个醛基,多个羟基”的结论。然后根据“在一定条件下,1.80g葡萄糖与乙酸完全酯化,生成的乙酸酯的质量为3.90g”这一事实,定量地推出葡萄糖分子中有五个羟基。再根据“葡萄糖可以被还原为直链已六醇”的事实,以及我再告之“两个羟基不能连在同一个碳上”这个信息,学生基本上会写出葡萄糖的结构简式。此实验事实学生很难通过实验探究得出,所以必须由教师提供信息,否则这个探究也无法顺利完成。至此学生已经可以画出葡萄糖的结构,而且根据官能团可推出葡萄糖可以被氧化成葡萄糖酸,从而也会写出葡萄糖酸钙的结构式,至此这节课的探究活动也告之结束。
三、反思与结论
通过这堂“葡萄糖结构的探究”课,我充分意识到,一节有效的课堂探究课,如果教学过程全部由教师预先设计好,学生严格按照教师的设计进行学习,就没了探究的味道,不再是探究课了;同样如果整节课都交由学生去设计,整个教学过程都是由学生的课堂生成构成,没有教师的任何预设,那这节探究课也是很难进行下去的。课堂中的探究,不同于真正的科学探究,需要有教师的预设,但不是死板的预设,而是有机的预设,是要关注学生课堂生成的预设。所以我认为一节有效的课堂探究需要“教师预设”与“学生生成”有机结合。
参考文献:
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