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問題·猜想·實驗——引導探究的教學嘗試
摘要：引導探究是化學課堂教學中開展探究的主要方式，以科學探究中的基本環(huán)節(jié)——提出問題、猜想假設、設計實驗等引導學生開展探究，從而將課堂教學與探究活動結合起來，既有效地落實了課堂教學的三維目標，也促進了學生的全面發(fā)展。
關鍵詞：化學教學；探究；問題；猜想；實驗
進行科學探究的方式是多種多樣的。一般說來，其基本過程具有六個要素：提出科學問題；進行猜想和假設；制定計劃，設計實驗；觀察與實驗，獲取事實與證據(jù)；檢驗與評價；表達與交流。[3]為了引導學生開展有效的探究活動，我們以問題、猜想和實驗引導學生進行探究活動，增進學生對探究過程和方法的理解，收到了較好的成效。
1 以問題引導探究
美國心理學家布魯納認為，在教學過程中，學生不是知識的被動接受者，而是主動的、積極的探索者，教師的作用是要形成一種使學生獨立探究的情境，而不是提供現(xiàn)成的知識，要讓學生自己去思考，參與知識獲得的過程[4]。因此，在教學過程中，教師通過提出具有典型性、啟發(fā)性、挑戰(zhàn)性的問題，引導并啟發(fā)學生由易到難、由簡到繁、由淺入深、由形象到抽象的層層遞進地思維，帶領學生由“未知區(qū)”向“最近發(fā)展區(qū)”靠攏，最后達到將“未知區(qū)”轉化為“已知區(qū)”的目的。
將教學內(nèi)容設計成一個個問題呈現(xiàn)給學生，問題與問題之間緊密聯(lián)系，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進，形成問題鏈，讓學生在問題鏈的引導下展開討論，自主地解決問題，并在討論中獲取知識。如在學習“鎂的提取及應用”[5]時，我們設計了如下問題鏈（表1），讓學生圍繞著這些問題展開探究。
表1 “鎂的提取及應用”中的問題鏈設計
編號 問題 意圖
�、� 海水中含有大量的Mg2+，能不能像制取粗鹽一樣采用蒸發(fā)結晶的方法制取MgCl2？ 認識Mg2+的水解
② 如何實現(xiàn)Mg2+的富集和分離？ 了解Mg2+的富集
�、� 是不是直接往海水中加沉淀劑？
④ 從綜合角度考慮選用哪種試劑作沉淀劑好？為什么？ 選擇合適的試劑
�、� 如何由貝殼制取氫氧化鈣？
�、� 如何由氫氧化鎂制得無水MgCl2？ 實現(xiàn)Mg的轉化
�、� 采用什么方法可以實現(xiàn)由無水MgCl2到Mg的轉化？為什么？
�、� 設計完整的從海水中提取鎂的流程。電解產(chǎn)生的Cl2如何處理？ 歸納Mg的提取
�、� 鎂有哪些性質(zhì)？ 了解Mg的性質(zhì)
�、� 鎂在空氣中燃燒的產(chǎn)物有哪些？含量如何？
通過一個接一個問題向前推進，學生沿著問題所提供的線索自主探究，主動獲取知識，教師所設計的問題在這個過程中起到了引領和導航的作用，教師在其中所做的適當講解則起到了支持作用。在這樣的學習中，教師也才真正成了學生學習的引導者和支持者。
2 以猜想引導探究
科學的發(fā)展從某種意義上來說，是猜想不斷被證實的過程，因此，猜想是自然科學發(fā)展的一種途徑。學生在學習中也可以根據(jù)已知的實驗事實和化學知識，對未知的物質(zhì)及其變化規(guī)律做出的合理的判斷。但猜想并不是毫無根據(jù)的幻想，更不是胡思亂想，在教學中要不斷地引導學生提出假設，適時地點撥，充分調(diào)動學生主動參與的心理，明確因果聯(lián)系，強調(diào)邏輯推理，同時容許學生有多種不同的猜測、想象。通過猜想引導學生探究，不僅訓練了學生思維，同時又在不斷地在對信息的收集、分析和解釋中多角度地獲得知識、訓練技能、增強體驗。
根據(jù)兩個或兩類不同物質(zhì)所具有的某種共性，推出其中一個物質(zhì)可能具有另一個物質(zhì)所具有的性質(zhì)而形成猜想。如在“弱電解質(zhì)的電離平衡”[6]教學過程中，為了研究電離平衡的影響因素，我們創(chuàng)設了如下問題：
醋酸溶液中加入少量的下列物質(zhì)對醋酸的電離平衡有何影響？
A．加Zn粉；B．鹽酸；C．NaOH溶液；D．CH3COONa(s)；E．NaCl(s)；F．Na2CO3
類比化學平衡猜測電離平衡的影響因素：①加Zn粉，向正方向移動；②加鹽酸，向逆方向移動；③加NaOH溶液，向正方向移動；④加CH3COONa（s），向逆方向移動；⑤加NaCl（s），不移動；⑥加Na2CO3，向正方向移動。然后結合化學平衡移動的原理來驗證這些猜想的準確性。
又如在“含硫化合物的性質(zhì)和應用” [7]教學中，針對SO2的性質(zhì)，可以類比于CO2，讓學生們展開的一些猜想：①SO2是非金屬氧化物，類似于CO2，有可能是酸性氧化物，可以和水、堿、堿性氧化物等反應；②從SO2的化合價看，SO2中的S元素為+4價，化合價可以升高， SO2可能具有氧化性；③從SO2的化合價看，SO2中的S元素為+4價，化合價可以降低， SO2可能具有還原性；④SO2有漂白性（這一點可能是從預習課本知識得出）。
從特殊、個別事實，所獲得的認識或規(guī)律，通過歸納提高到一般的認識和規(guī)律，這又是猜想的一種方法。在學習有機物的時候，就可以根據(jù)幾個具體物質(zhì)的研究推導出一類物質(zhì)的性質(zhì)，如學習了溴乙烷的性質(zhì)后，就可以推測出鹵代烴的相關性質(zhì)；學習了乙醇的性質(zhì)后，就可以推測出醇的相關性質(zhì)。在“鈉、鎂及其化合物” [8]教學過程中，我們根據(jù)已有Zn + FeSO4 = ZnSO4 + Fe等的知識，歸納“排在前面的金屬能把排在后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來”的結論，從而猜想：Na排在金屬的前面，應能把CuSO4 溶液中的Cu置換出來，實驗中應該會出現(xiàn)紅色的固體沉淀。由此設置“Na與CuSO4溶液發(fā)生怎樣的置換反應？”的探究活動，從而認識金屬和鹽之間發(fā)生置換反應的普遍性與特殊性。
同一類事物可能具有相同的性質(zhì)，根據(jù)化學現(xiàn)象和資料的某些重要特征，通過分析現(xiàn)象、整理資料也是形成猜想的一種途徑。如在“鹽類的水解”[9]的教學中，為了探究不同溶液的酸堿性，我們引導學生先對物質(zhì)進行分類，然后根據(jù)已有的知識或認識進行猜想（表2），然后進行實驗驗證，從而認識“誰強顯誰性”的水解結果。
表2 對不同類型鹽的水溶液酸堿性的.猜想
組別 鹽的代表 猜想及依據(jù)
強堿強酸鹽 NaCl、KNO3 呈中性，NaCl水溶液呈中性
強堿弱酸鹽 CH3COONa 、Na2CO3 呈堿性，Na2CO3俗稱純堿，可能顯堿性
弱堿強酸鹽 NH4Cl、Al2(SO4)3 呈酸性，弱堿強酸鹽與強堿弱酸鹽可能存在對應性
在學生進行猜想時，教師要適當?shù)毓膭顚W生大膽地猜想，同時又要引導學生回憶與猜想有關的已有知識，幫助學生將已有的知識與在猜想中獲得的新知識整合起來。在驗證后，還應要求學生將事實和原先的猜想進行對照和分析，從而增強學生批判和反思的能力。
3 以實驗引導探究
實驗既是探究的基本環(huán)節(jié)，又是探究的有效載體，讓學生通過實驗來認識物質(zhì)，學習化學是落實課程目標的有效途徑。新課程從“提高學生的科學素養(yǎng)”出發(fā)，倡導“從實驗中學習化學”。在蘇教版教材中設置了“觀察與思考”和“活動與探究”等欄目，旨在為學生提供更多的實驗探究的機會。在“蛋白質(zhì)”[10]的教學中，為研究蛋白質(zhì)的性質(zhì)，可以設置以下實驗進行探究：
實驗1：取兩支盛有蛋白質(zhì)的試管，分別加入蒸餾水及飽和硫酸鈉溶液；
實驗2：取3支試管，各裝入3mL的雞蛋白溶液，一支加熱，一支加入少量乙酸鉛溶液，另一支加幾滴濃硝酸溶液后微熱。
實驗3：用兩把鑷子分別夾一小塊凝固的蛋白質(zhì)與一根頭發(fā)或一根棉紗線，在酒精燈上灼燒，聞其氣味。
又如在 “鋁的氧化物與氫氧化物” [11]教學中，同樣可以設計以下實驗引導學生進行探究：
實驗1：①氧化鋁和水；②氧化鋁和酸；③氧化鋁和堿。
實驗2：①氫氧化鋁和水；②氫氧化鋁和酸；③氫氧化鋁和堿。
實驗3：①由氯化鋁制氫氧化鋁；②由偏侶酸鈉制氫氧化鋁。
以實驗引導探究，不僅創(chuàng)造條件讓學生多動手參與實驗操作，同時又努力發(fā)揮化學實驗在探究學習中的作用，激勵學生參與實驗的設計，引導他們通過實驗去發(fā)現(xiàn)和探究解決問題的方法，從而在實驗探究中培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，使學生的學習方式實現(xiàn)由被動接受向自主探究的變革。
以問題、猜想和實驗引導學生開展探究，只有遵循了知識的生成規(guī)律、化學的學科特點和學生的認知規(guī)律，才能真正體現(xiàn)“以學生為主體，以教師為主導”的教學觀。
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