信息技术背景下的化学探究式教学
戴南阳
【摘要】随着21世纪的来临，随着计算机多媒体技术和信息技术的发展，我们的教育方式正在从观念到思想，从方法到行动上都向一种全新的教育方式发展，而这种全新的教育方式也是实现从应试教育向素质教育转轨的必然趋势和发展。要实现这种全新的教育方式，要真正实现从应试教育向素质教育转轨，在教学中实行探究式教学是很好的尝试。
【关键词】探究式教学 信息技术 课堂教学改革 教学观念 实践
一、研究目标
1 总体目标
联合国教科文组织预测，21世纪将是创造教育的世纪。社会对于人才的培养和选拔工作提出了新的更高的要求。要求从基础教育抓起，全面推进素质教育，重视学生创新精神和创新能力的培养，而课堂教学是培养学生创新能力的重要途径，也是最基本的方法。探索课堂教学是学校教育的主渠道，对提高课堂教学效率有着其迫切性和重要意义。信息技术背景下的化学探究式教学是结合素质教育要求实行的突破传统继承和接受为主的教学模式，注重培养学生开拓创新，主动思维（学习）和动手能力等综合素质的开放、系统的教学过程。努力提高教学质量，培养学生的学习能力和创新精神；培养学生终身学习的能力和态度。
2 阶段目标
第一阶段：02年1月，制定研究计划，负责人：戴南阳等
第二阶段：02年1月至02年5月搜集了解理论依据，负责人：全课题组成员。
第三阶段：02年5月至04年5月，设计及实施研究：全课题组成员。分析资料、数据初步得出结论，课堂教学实践负责人：黄沿海，戴南阳、李玉南、赵世亮、黄敏清、蒋新征、张雪泳、李玉婷、黄明坂、黄梅兰、黄清梅等。信息技术整合：陈宝红及全组成员。
第四阶段：04年5月至04年月12月撰写论文，研究报告：全课题组成员。资料整理：李美华。
二、研究过程
1成立课题研究小组
02年5月，成立了由戴南阳任组长，本校化学教师黄沿海、戴南阳、李玉南、赵世亮、黄敏清、蒋新征、张雪泳、黄清梅为小组成员，全组成员分工明确，各司其责，一起探索。
2 核心工作
我国已经确定在中小学中普及信息技术教育，同时要加强信息技术与其他课程的整合。“课程整合”的教学模式是我国面向21世纪基础教育教学改革的新视点，它与传统的学科教学有一定的交叉性、继承性、综合性，并具有相对独立特点的教学类型。研究本课题，有利于迎接知识经济时代挑战，加快“科研兴校”的步伐，把教育教学工作课题化，增强教师可持续发展的潜力，防止教师教育理念老化、教育能力退化、教育竞争力弱化。本课题的研究与实施在充分利用本校信息技术资源，为学生主体性、创造性的发挥创设了良好的基础，遵循学生的认知规律，以素质教育思想为指导，以学生主动参与为前提，自主学习为途径，合作讨论为形式，以培养创新精神和实践能力为重点，构建教师导、学生学的教学程序，使学校教育朝着自主的、有特色的课程教学方向发展。在教学中突出“主体”，倡导“自主”，提高学生自我教育和学习的能力，鼓励参与，注意引导启发学生发现规律和掌握规律，发展学生非智力因素，把握教学创新点以着力培养学生创新能力,我校已进行多年的实践。目前，我校己投入500多万元人民币用于现代教育技术与学科教学整合的硬、软件建设。现己建成网络中心、教学网络子网系统、办公管理子网系统、图书管理子网系统和53间多媒体网络终端教室，拥有200多G的包含各学科的素材库，具有从事本课题的研究条件。通过本课题的研究，我们将建立学科资源库，学科教学网，为学生进探究式学式提供有利条件。利用现代教学资源，在课堂教学以全新的探究式教学，指导学生进行自主学习、合作学习、探究性学习，更好地启迪、激发学生创新的积极性，积极引导学生创新活动的开展是本课题主要研究目标。具体做法有：
⑴ 认真组织学习 指导开展研究
课题立项以来，课题负责人选择了不少相关资料供全体课题成员学习，树立教师不断更新思想观念，屏弃认为教师的职责就是“传道、授业、解惑”的传统教育观，学会观念、知识和方法的创新；课题组成员放下“师道尊严”的架子，接近学生，热爱学生，坚持教学民主，创设一个宽松、和谐、充满信任的氛围，使学生乐于接受教育，并在教育中更好地挥自己的主动性和积极性，从而迸发创新的火花；使学生勇于发现自我，表现自我，敢于发表自己独特的见解，逐渐成为具有探索和胆识的人；强调让学生主动参与学习过程，积极思维，给他们提供充分的心理自由；注重发展学生的个性，做到因材施教，尊重学生学习的主体地位等。
⑵ 学校努力为课题研究创造良好条件
学校领导大力支持本课题组的研究工作，通过图书馆丰富的资料、校园网广阔的电子信息资源为师生获取研究性学习资料提供方便；通过开放信息资源库、开放实验室，给以学生的实验性类型课题的实验数据获取、验证提供设备、仪器、药品、时间机会。学校的网络教室，化学实验室双休日节假日都向学生开放，学生可以在网络教室免费上网查阅、收集、下载整理资料。音像（视听）阅览室，能够为师生提供免费的音像视听、电子阅览、打印复印等相关的服务。
三、课堂实践
㈠课堂上的探究式教学
通过研究，我们认识到一个人创新意识的产生和创新能力的获得主要取决于其创造热情、创造兴趣。勤奋、顽强、积极进取都是创造力发展的重要品质。课堂教学中，创新教育是师生双边活动的教育过程，不仅教师要从创新教育的角度教，而且学生更要主动地学、创造性地学，这决定着教师的创新教学能否转化为学生的创新精神和创新能力。一方面，学生要有学习、探索和创新的主动性，积极参与课堂教学，积极思考，敢于发表自己的不同见解，要有强烈的求知欲，能严格要求自己，创造性地完成学习任务，并注意培养、发展自己的兴趣和爱好。另一方面，学生的上述学习品质需要教师的引导和培养。学生的学习兴趣是学生创造力发展的必要条件，让学生在丰富的想象中萌发创造的欲望。学生在想象某一事物时，常常表现出“异想天开”、“标新立异”、“想入非非”，这正是学生创造性思维的朴素表现，正确引导和帮助，他们的智慧就会萌发和成长，在解决某一问题时就会出现另辟蹊径的独到见解。优秀的人格品质是学生创造性思维的保证，例如坚强、勇敢等。实践证明创新的成功往往依赖于人的性格，学生要在教师的帮助之下形成优良的人格品质。在课堂上引导学生进行学习，要做到以下几点：
Ⅰ、把学习的主动权交给学生，让课堂充满活力。教师要创设问题情境，在教材内容和学生的求知欲之间制造“矛盾”或“冲突”，把需解决的课题有意识地、巧妙地寓于各种各样符合学生知识的基础之中，这个过程就是矛盾——探究——深思——发现——解决的过程，可以在学生的心理制造悬念，从而使学生的注意力、思维、记忆、创造凝聚在一起；以达到智力活动的最佳状态。例如，在学习硝酸这一内容时，有一演示实验——铜浓与硝酸反应。当我们做完演示实验时，教师应及时地提出问题要求学生列举此实验的不足之处。如该实验中生成的二氧化氮较多，会污染环境；只有等铜或硝酸消耗完，不然无法使实验停止等等。接着便要求学生针对不足提出改进方案，来解决问题。学生可以在课堂上列出解决方案，也可以把问题带回家研究，针对学生的答案，教师不忙于评判，也是列出下列几个方案让学生评判并选出或自己推出最佳方案，1.降低硝酸浓度；2．及时移去反应物；3．减少铜片量；4．将此装置改为类似制氯气的装置；5．用试剂吸收二氧化氮；6．将铜片改为铜丝，一头伸出试管外部，另一个绕成螺旋状伸人试管底部与浓硝酸接触。7．将浓硝酸装入U形管内，一端塞上橡皮塞，一端塞上带铜片的橡皮塞。教师还可以进一步推出课题“用什么方法制硝酸铜可节省硝酸又没污染”。
Ⅱ、不要认为在课堂要全部解决学生在本节课的疑惑，学生可以带问题进来，也可以带问题出去，前面提到的学生把解决制取硝铜的污染问题带回家研究就是一个很好的研究性学习课题。
Ⅲ、充分发挥实验的作用。这里说的发挥实验的作用不仅仅是指为了引出某个理论、某个概念而做演示实验，同时要鼓励学生积极地思考问题，提出验证自己结论的实验方案，学校应提供场所给学生完成实验验证。如高级中学化学（试验修订本•必修）第一册教材《碱金属》中，关于金属钠性质的实验，上课之前，要求学生懂得运用多媒体中的投影仪，以四人为一组，提出问题，设计实验方案（可以参照教材和课外书），列出三份清单：①药品②仪器③组合实验流程图。有一组是这样设计的：(1)问题：研究金属钠的性质，金属钠与常见的金属铜、 铝、铁有何不同，为什么？金属钠放置空气中，常温和加热两种条件下有何不同？碰到水又会如何？产物如何鉴定？(2)其中一个实验方案，金属钠与水的实验，有的同学提出，放在大试管中反应；有的提出放在表面皿上；有的提出放在烧杯中或水槽中进行；有的提出可以先放入金属钠，再加入水等；这时教师就要指导小组从科学性、安全性、效果好、可行性、简明性等角度去考虑、筛选最优方案，并在小组中取得一致意见。(3)列出清单：要求学生根据设计的方案，不参照教材，想出并写下所需的药品，仪器，这样做可以加深印象，脱离教材的框框限制，想的会更加细微、全面，会指出教材中所没列出的的仪器，这是一种进步，而且对画出实验流程图也奠定一个厚实的基础。通过这样的预习方式，学生对实验步骤、内容是了如指掌，做到这一步已经是事半功倍了。接下来，教师按组把实验预习成果收上来，送到实验室去准备药品和仪器，若条件许可的话，可以轮流带两三个学生同去准备。在课堂上，尝试变换角色，由教师演示改为学生演示实验，教师只是从旁指导、规范学生的操作要领，提醒学生实验时要做到安全、量少、现象明显等事项。不过，讲台空间有限，上来演示实验的学生只有一个或两个，但是学生的兴致依然高涨，动手的机会大大增加了，课堂占有的时间也大幅度的增加了。实验效果好：绿豆大小的金属钠投到盛水的大烧杯中，在投影仪投影到大屏幕上时，变得特别的奥妙，你看，钠浮在水面上，熔成光亮的小球，小球向四处移动，伴有嘶嘶的响声；滴入酚酞，溶液变红。现象是一清二楚，学生在看的时候，发出了，“好像在变魔术”的感叹。演示的同学也变得异常兴奋，克服学生的畏惧心理，培养良好的心理素质。跟他们同组的同学就会及时的把现象记录下来。演示完毕，马上引导学生讨论、总结、归纳出钠的性质。另外，要求学生反省、分析、检验其设计实验方案中的不足，并作出改进、完善，整理好实验记录本。比如金属钠太大块，反应过于剧烈，会引起着火，危险性大，这是量的方面把握不准。在教学中，师生通过大屏幕的投影还共同发现了，光亮的金属钠放置在空气中，表面不仅被氧化变暗，还有气泡产生，在晴朗的日子和潮湿的天气里，气泡的量有明显的不同，这一点通过大屏幕的放大后显的清清楚楚，也是以往没有注意到的细节，通过这种实验情景的亲身体验，师生共同感受到空气中的水蒸气是不可忽略的。学生对化学反应随周围环境或条件的变化而变化的认识更加深入、更加敏锐。所有这些对学生而言都可以称为创新。很自然中，就克服了“满堂灌”、“填鸭式”的教学模式，给学生全新的感觉，学生在课堂实验中的地位更加突出了，积极的动手动脑，培养实事求是的科学精神和一丝不苟的科学态度，体验出学化学的乐趣。当然，发挥实验的作用不是指为了引出某个理论、某个概念而做演示实验，而要鼓励学生积极地思考问题，提出验证自己结论的实验方案，学校应提供场所给学生完成实验验证。
Ⅳ、及时给合教材，鼓励学生从事科学探索，例如，利用化学教材第一册绪言的标题“化学—人类进步的关键”,教师可联系生产生活中的实际介绍化学的作用。还可以联系美国核化学家西博格教授经过长期艰巨、危险的探索发现了9种超铀元素，并提出了．镧系元素概念与电子结构，这不仅为近代元素周期律趋于完整，而且为后来逐一合成人工铀元素指明了方向，因此，他获得1951年诺贝尔化学奖。再如讲元素周期律时，可向学生介绍英国化学家戴维用自己的身体试验NO2气体的毒性发现其麻醉性，使医学外科手术发生了重大变革。他的一生发现或确认了9种元素，几乎都是通过自学和探索获得的。通过这些化学史的回顾，激励学生追求科举的顽强毅力和献身科学的奉献精神。教师还应通过介绍化学前沿科学的研究和面临的主要困难以及我国化学工作者对化学研究的重大贡献，使学生坚定信心，增强责任感和使命感，这样，不仅会增强学生对化学未来发展的感性认识，而且还能激励他们为祖国科技事业发展贡献力量的激情和为解决问题刻苦学习、努力探索的顽强毅力。
Ⅴ、结合校本资源把我校学生的研究性学习成果引进课堂。本校学生的研究性学习成果来自同学的发现，对同龄人有较大吸引力，容易激发同学的发现欲望，使他们认真研究教材。我们在高一年教材“二氧化硫”一节是这样引进课堂的，通过我校高二年学生“大气污染与防治”课题组的研究性学习报告“我市是否遭受到酸雨的侵害呢？为此，我们实地到水头、官桥调查访问，发现几年前，这里烟囱林立，烟囱排放出的浓烟（未经处理）严重污染环境，致使土壤酸化，农作物减产，龙眼绝收，空气一片污浊，水质严重恶化，鱼虾大量死亡。经过访问，我们了解到一些瓷砖厂的老板把其厂设在家中，而自己却居住在厦门，这是以牺牲环境为代价而换取经济的暂时繁荣。近几年，政府大力整顿污染，改善了环境，污染也减少了。为了了解我市污染概况，2002年4月5日，我们走访了环保局，这是第一次采访，以失败告终。但我们并不气馁，2002年4月12日，我们又来到了环保局，终于成功。从环保局法宣科副科长陈胜利等那里得到一组数据：
南安市SO2 排放总量（吨）
年份 全市 重点企业 非重点企业 生活排放
1999 4037 3075 437 525
2000 3930 3011 410 509
2001 3697 2899 310 488
从中，我们可以得出：我市SO2年排放量有所下降，酸雨治理有所改进”。为素材，以酸雨的形成、为害与防治为背景，设计系列研究式问题，激发学生的探究热情，拓展学生的视野，开启学生的才智，让学生在“解决问题归纳知识提炼方法再解决问题”过程中掌握知识，活用知识。同时，结合教材对学生进行环境教育、爱国及爱乡教育、养成教育，使学生形成良好道德观念。
㈡借助化学知识引导学生进行研究性学习
引导学生进行研究性学习，包括帮助学生确定研究课题，指导学生查找、收集、整理与课题相关的资料，帮助学生拟定相关的验证实验，指导学生写总结论文等。
①指导确定化学研究性学习课题
化学研究性学习课题主要是指对某些涉及化学知识问题的深入探讨，或者从化学角度对某些日常生活中和其他学科中出现的问题进行研究。要充分体现学生的自主活动和合作精神。确定研究性学习课题应以所学的化学知识为基础，并且密切结合身边的生活和生产实际。例如，福建省南安市是全国建材之乡，全市范围内有众多的石板材厂，瓷砖厂，怎样合理的管理好这些厂家，做到发展生产的同时保护好环境，是中学生所应关注的。我们把这个观点告诉学生后，就有不少同学申报了“石材石的粉尘污染的调查”等相关课题。
②列出指导学生进行研究性学习的指导方案
以创新精神和实践能力为重点的研究性学习，重要的着眼点是改变学生单纯地接受教师传输知识的学习方式，帮助学生在开展接受学习的同时，形成一种对知识主动探求，并重视实际解决问题的积极的学习方式，培养和训练学生多元、主动和创造性的思维。但高中学生年龄在15—18岁之间，心理还不成熟，研究问题难以持之以恒，这就要求教师制定跟踪管理的计划方案。再说中学生知识有一定的局限性，社会经验不足，怎样从事课题研究，应查找的资料范围，怎样整理资料，怎样撰写总结论文，所有这些都要求教师给予及时指导，所以教师制定好指导方案是十分重要的。制定指导方案时应明确：在研究性学习过程中，学生的学习的内容是在教师的指导下，学生自主确定的研究课题；学习的方式不是被动地记忆、理解教师传授的知识，而是敏锐地发现问题，主动地提出问题，积极地寻求解决问题的方法，探求结论的自主学习的过程。因此，研究性学习的课题，不宜由教师指定某个材料让学生理解、记忆，而应引导、归纳、呈现一些需要学习、探究的问题。这个问题可以由展示一个案例、介绍某些背景或创设一种情景引出，也可以直接提出；可以由教师提出，也可以引导学生自己发现和提出，要鼓励学生自主探究解决问题的方法并自己得出结论。在研究性学习的过程中，学生是学习的主人，是问题的研究者和解决者，是主角，而教师则在适当的时候对学生给予帮助，起着组织和引导的作用。
③科学地评审研究性学习课的成绩
在研究性学习中，从空间上看学生已离开了课堂，走向社会进行学习；从时间上看转向更多地利用课余时间进行学习；从方式上看由单体学习转向了团队协作进行学习；从内容上讲由学科知识的学习转向了综合利用学科知识去分析研究社会实际问题的学习。因此，给教师在评价的方式和手段上提出了新的要求。研究学习不能等同科学研究，不能简单地把学生的课题研究结果视为活动评价的最终结果。研究性学习的评价不仅仅关心学习的结果，而且更重要的是关注学生参与学习的程度、学科知识的运用、思维的深度与广度，学生获得了哪些发展，并且特别注意学生有哪些创造性的见解，同时对学生的情感变化也应予以注意。为了使评价能够真实可靠，起到促进学生发展的目的，因此要充分尊重学生对自己的评价以及学生之间的相互评价。既要有定量的评价也要有定性的评价。我校对学生研究性学习成绩评定是从学生活动记录、活动出勤、收集整理的资料、总结报告、成果展示等方面给予全方位的评定。
四、成果推广
在多化学探究式教学教学的研究过程中，我课题组经常性开展南安市级观摩课教学，举办研讨会，发表论文等。通过这些方式展示了研究成果，带动我校的其它学科和周边区域的学校的教学改革，转变教师的教育观念，改变旧的教学模式，提高我校的办学效益，同时也促进了周边区域学校教学改革的深入。
五、思考
课题组教师在研究过程中不断探索，不断总结，在课题研究实践中有了如下的心得体会。教师不仅要传授知识、更重要的还在于引导学生认识和发现真理、知识的过程，教授学生获取新知识的方法和途径，努力营造培养学生创新意识和创新能力的氛围。首先，用全新的教育观念指导教学。教师要改变以往以传授更多知识为目标的教学旧观念，建立以培养学生创新能力为最终目标的现代教育观。根据教育新观念和学生身心发展规律，建立以学生为主体的观念，创设学生积极参与、主观发现的环境，使学生真正成为课堂教学的主角，使他的创新能力得以充分发挥和展现；能将现代化的教育技术和手段引入教育活动中去，能在课堂上进行创造性思维的训练。其次，要创新课堂教学方法。课堂教学中，教师要充分创设问题情境，调动学生积极主动地探索问题；让学生置身于解决问题之中，加强思维的快速切入；要培养学生的好奇心和求知欲，激发学生的学习兴趣；要鼓励学生大胆发问，质疑问难，充分展示自己的见解，暴露自己的思维轨迹；关爱学困生，对他们的一些认识和见解要给予积极评价，切忌挖苦学生，打击学生的积极性。要做到这几方面，都必须从根本上改变传统的教学观念和方法，按照素质教育的要求来改进课堂教学的每一环节，以利于学生创新精神的培养。第三，要科学、全面地评价学生。教学过程中，要相信学生，能让学生做的教师不可包办代替、越俎代庖，以加大学生自学的力度，加强对问题和练习题设计的层次性和梯度性，保证让不同层次的学生都有锻炼的机会，使他们的创新意识和创新能力都得以发展。