新课程环境下初中化学实验探究功能开发的研究

    一、问题提出
      化学是一门以实验为基础的自然科学，化学实验在培养学生创造能力方面有着不可替代的作用。它不仅可以培养学生的观察能力和实验操作能力，还可以培养学生的创新思维能力。化学实验是激起学生学习化学兴趣的首要外部因素，要使学生学好化学就必须重视和加强实验教学。由于多年来受应试教育的影响，在农村中学化学实验教学存在着一些普遍现象，如（1）实验器材不足；（2）“讲实验”“背实验”多，而学生动手实验机会少，技能低；（3）演示实验一般为验证性实验，探究性实验少；（4）化学课外活动不能正常开展，学生参与社会活动，解决实际问题的能力低；（5）教师过分重视实验技能的训练。 
新课程标准中要求“化学教学须让实验和事实成为学生探究的目标，从而来强化学生学习的动机”。但是，在学生做实验时，如果过分强调实验技能训练，如怎么取用化学药品、气密性检查等。会使学生的注意力和思维被冲淡，学生往往不理解技能要领，只能机械的模仿。这样，许多学生对化学实验的兴趣乃至对化学学习的兴趣必将大打折扣。久而久之对实验就觉得可有可无，再也没有初次实验的热情了。爱因斯坦曾在论教育中表达了这样的观点：学校的目标是培养和谐发展的人才，而不是培养专家。何况大多数学生将来也不一定会以化学为职业，即使准备从事化学工作，他们也还要经过多年的专职培训。所以新教材也正是从这一点出发，减少了大部分实验技能要求，强调实验在培养科学思维、科学态度、科学精神等方面，而不应过分追求实验技能的训练。 
      科学探究是一种重要的学习方式，实验探究是一个有效的途径。学生通过亲身经历和实验，证明自己的假设或观点。可以培养学生科学素养，但许多老师认为，实验过程并不重要，与其花许多的时间“做实验”还不如“讲实验”、“背实验”这样或许能起到“立竿见影”的效果，但这样的结果来的快，去的也快。学生往往过了一些时间就会忘记，最后头脑里稀里糊涂，那有什么能力培养。新教材的编写把学生动手实验融入学习中，充分体现了学生主动意识。为此我们必须转变陈旧观念，教师是学生的服务者，与以往不同学生实验和演示实验没有明确的界限。实验是为了学生的发展而服务的，并不是简单的技能模仿，而科学实验探究才符合学生发展的要求。因此在学生实验时，教师不应过多限制学生，应该留给他们足够的时间和空间，去试验自己的新想法，去提出新的问题，去交流讨论。爱因斯坦也说过：“提出一个问题比解决一个问题更重要。”凡是学生自己能做的，应该让他们自己去做。让他们自己去提出一个个问题、去假设、验证、讨论。教师必须加强对化学实验的理解，尤其对实验探索过程的理解。    新课程改革的目标之一是要培养学生获取知识的能力，培养学生的创新能力，提高学生的科学素养，化学教学更应特别注意实验的本性，发挥实验在探究问题、获取知识、培养智力品质和非智力品质方面的作用，要提倡通过实验观察发现问题，通过实验展开探究活动和解决问题，通过实验来检验知识、发展知识。
    二、课题界定
      探究是指探索、研究、探寻追究。功能是指事物或方法所发挥的有利的作用及效能。探究功能是指研究事物或方法以发挥其最大的作用和最高的效能。化学实验本身就是一个动手和动脑的过程，是一个探索知识的过程，是一门充分发挥学生主观能动性，以学生自主学习、直接体验和研究探索为基本形式的活动课程。开发化学实验探究功能的研究就是研究如何通过化学实验使学生获得必要的感性认识，有利于学生掌握和运用化学基础知识、基本方法和技能来解决一些日常生活中的化学现象，从而培养学生观察、思维和独立进行实验操作以及独立解决化学问题的能力；培养学生理论联系实际的学风和实事求是、严肃认真的科学态度。同时这些实验要经过科学研究的全部基本过程，既从研究动机和设计研究方法开始，经过反复实验和观察，最后得出结论。
    三、理论依据
    本课题是以化学学科课程的教学目标、化学学科的研究性课程、化学实验教学形式的改革为理论依据。
    1、化学学科课程的教学目标是贯彻全面发展的方针，提高学生的素质，为国家培养合格的公民。它强调以社会、学科、学生自身发展所广泛需要的化学基础知识和基本技能教育学生，使其具有一定的化学科学思想和方法，并发展学生的能力和个性特长，培养创新精神和实践能力，为今后参加社会主义建设和终身学习打好基础。
    2、化学学科的研究性课程是以学生独立活动为主的课程，它不仅有着与学科课程相同的教学目标，也有着不同于学科课程的活动目标。更注重培养学生的创新精神和实践能力，帮助学生了解社会和现代科技知识，增强环保意识，提高对科教兴国的认识，培养团结合作的精神，充分发挥学生的聪明才智和个性特长，锻炼学生克服困难的意志。以学生自主学习和研究探索为基本方式，以培养学生创新精神、实践能力和个性养成教育为基本目标的活动课程。
    3、从化学实验教学形式看，新课程将很多验证性实验改为探索性实验。同验证性实验相比，探索性实验具有明显的优越性。①实验前学生不知道实验现象、结果，这就要求他们认真和正确的操作，仔细观察并实事求是地记录，谁实验不认真，谁就不能获得正确的结论，这有利于培养他们科学实验的基本品质。②有利于发展智力、培养能力。探索性实验不仅要求有一定的操作能力、观察能力，还要求把观察实验的过程和抽象思维的过程结合起来，要求有去伪存真，由表及里的分析方法，通过宏观现象，得出微观本质。“探索法”的教学过程，不是简单地、直接地让学生去掌握前人的科学结论，而是引导学生掌握科学的学习方法，通过实验探索规律、发现真理。
    四、课题价值
      当今时代，不再以拥有知识量的多少作为衡量一个人素质高低的唯一尺度，关键是创新能力的高低，因此在学校教育中培养学生的创新精神和实践能力就成为素质教育的重要价值趋向。实践证明，探究教学更有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生的创新意识，开发学生的创新潜力，全面提高学生的科学文化素养，拓宽学生获取信息的渠道。化学学科是一门以实验为基础的实践性和理论性都很强的学科。研究开发化学实验的探究功能意义重大，其价值主要表现在：
      1、课程教材改革中强调为了有效地促进学生发展，要注意改革教学方法，改变课堂教学中“没有学生”的现象，变注重学习结果为注重学习过程；变学生的被动学习为主动学习；变学生的接受式学习为探究式学习，广泛地应用探究教学、问题解决、情景教学、合作教学、开放教学、实践教学等行之有效的模式，并且积极探索转变学习方式的新途径。
      2、传统的实验教学模式单一，一般是教师先布置学生课前预习，课堂上对操作要领逐一讲解，学生实验时机械地模仿，实验过程不求甚解，实验报告千篇一律。开发实验的探究功能，提供给学生更大的学习活动范围和自由活动的时间、空间，提高学生的创新能力，增强学生实验情感的体验，丰富实验教学的形式，更有利于全面提高学生素质。
      3、妥善地规划实验教学的内容，使实验教学与探究学习融合起来，不但让学生获得知识、学到技能，而且让学生受到科学方法、科学思维的训练，养成科学精神和科学品德，端正实验态度。
      4、中考越来越重视对学生能力的考查、对学生综合素质的考查以及对学生实验技能的考查，实验的重要性也愈加突出，实验不再是一个可有可无的过程。根据新教材和新标要求，化学课程改革应先改革实验教学，理论指导实际，实践检验真理。
    五、研究的内容
      化学是一门以实验为基础的自然科学，在所有自然科学中化学涉及实验面之广博是其他学科所不能比拟的。充分开发化学实验的探究功能，以生动、直观、新异有趣的特点吸引学生，培养学生科学的思维习惯和方法，开发学生智力，挖掘创新意识，培养创新能力。
      1、变验证性实验为探究性实验
    验证性实验是先有结论，后用实验验证结论的正确性。学生在知道实验结果的前提下再去做实验，往往提不起兴趣，应付了事。本课题研究的是在学生略了解一些基本知识后先做实验，调动学生的手、脑、眼等多种感官参与，通过观察、记录、分析、讨论，了解事物的本质与变化的根源。把感性的知识上升到理论，由实践来检验课本知识，不盲从于权威。
      2、将化学课堂搬进实验室
      化学课本中大部分章节中都有实验，纯粹的黑板讲解和演示实验都很难较长时间的集中学生的注意力，以实验——讨论——总结的形式，让学生在第一时间由被动接受变为主动观察、探究，体现了化学知识、原理源于实验的学科特征，让学生了解科学知识的获得过程，培养加工处理和输出信息的能力。本课题研究的是化学实验不再分“演示实验”和“学生实验”，改成“边讲边实验”，将实验室作为教学课堂。
      3、教学中渗透开放性实验课题
      实验教学中还可有教师选定实验课题或利用课后的实验习题，让学生自己选择实验仪器，制定实验方案。自己设计、操作，让他们在亲自实验的过程中发现问题、分析和解决问题，真正全面地理解、运用实验原理，逐步形成求真、求实的科学精神。
      4、将化学实验引进日常生活中
      化学学科孕育着无限创新机会，它和社会生活以及生命环境等方面紧密联系，同时它又是最接近生活和社会的。家庭小实验取材方便，操作简单，又有一定的趣味性，学生更容易接受。不仅拓宽了实验的空间，又让学生知道生活中无处没有化学，化学就在我们身边。
      5、改进实验装置使之更合理化
      化学教材中有些实验装置不够完善，有些实验现象不够明显，有些实验设计不够合理。本课题研究如何将这些实验改进，同时加强实验设计能力的训练。
    六、研究的原则
      1、实验性和探究性原则
      所研究开发的实验要经过科学研究的全部基本过程，即从研究动机和设计研究方法开始，经过反复观察和实验，让学生获得如何进行学习的方法和经验，培养学生自己发现问题、独立判断、独立思考、解决问题的能力。这能使学生面对繁杂的信息时代从容地搜集、选择、处理直至活用信息。
      2、广延性和生活性原则
      化学与人类的生活、工农业生产有着密切关系。现代化学的发展促进了工农业生产、医疗、卫生事业的发展；促进了环境保护和矿物资源的合理使用。化学学科的研究性学习涉及上述各个方面，具有很大的广延性，使学生面对丰富多彩的化学研究学习的内容，这些内容又和学生的生活与当地的生产实践密切相关，从而驱动学生产生探索自然奥秘，追求科学奥妙的兴趣。
      3、开放性和多元性原则
      包括（1）实验设计方案是开放性的，学生自行确立，各种方案比较、筛选。（2）实验场所不仅仅局限于教室、实验室，还可以在家里，到工厂或是上网查阅资料等等。（3）学习方法、思维方式也是开放的，综合多门学科知识，思维方式从平面到立体；从单一到多元；从静态到动态；从被动到主动；从封闭到开放。
    七、研究的方法
      1、文献资料法：搜集、查阅、整理资料，并通过对文献的研究形成对事实的科学认识的方法。
      2、实验观察法：有明确的观察目的和周密的实施计划，在人工控制的环境中进行系统的观察。
      3、教学实验法：在一定的教学理论指导下，检验、应用和发展教学理论，使教学实践科学化。
    八、实验步骤
      1、准备阶段（2004.11—2005.2）：本阶段主要采取文献法和调查法，对课题提出的背景、课题研究的必要性进行全面的论证。开展个别的化学实验课的探究试点工作。开展中学化学新课标、新教材学习研讨活动。完成课题的申报工作。
      2、第二阶段（2005年4月—2005年6月）：开题论证阶段
　　继续进行课题研究的必要性进行全面的论证，组织学习现阶段国内外关于探究式实验教学研究成果，进行前期的理论学习和培训，在课题研究的基本理论框架及研究内容等方面达成共识，进一步分析和理清相关研究问题的概念，撰写心得体会，有条件的可以写成论文。完成开题报告。
　　3、第三阶段（2005年9月—2007年5月）：教学实施阶段：
　　本阶段主要是确立课题研究的基本框架，各成员根据本课题的主要任务，自行选择研究方向和重点，报课题组审批，经课题组讨论通过后，确定教学实践方案，撰写相关教案和论文。
    各成员根据实践方案进行广泛深入的教学实践，围绕初中化学探究性实验的策略进行教学实验研究，形成和提炼出具有代表性的典型案例，并及时进行交流。
    不断修正和完善教学实验方案，举行校、开发区及万州区范围内的探究性实验教学示范观摩课，及时进行资料的整理和阶段小结，接受校、开发区级中期评估验收。
    制定研究网站的基本框架，建成初中化学探究性实验的专业网站，网站的内容必须包括主要相关理论、探究实验教案、教材知识背景及素材、形成性习题和活动资料（文字、图片、影像等）。
　　4、第四阶段（2007年5月—2007年6月）：总结结题阶段：
　　本阶段主要是整理教学实践资料，总结实验结果，最终达到整个课题的研究目标。这个阶段的主要研究内容及成果是：
（1）撰写相关的总结和论文
（2）完成课题研究报告
（3）编写《新课程环境下化学实验探究功能的开发实践汇编》
（4）完善充实初中化学探究实验网站。
    九、成果形式
      实验报告、改革方案、研究论文、多媒体课件、实验案例集、专业网站等。
  十、课题保证
学校对本课题高度重视，在人力、物力、财力上均可给予保障。本课题由学校教导主任冉龙荣担任组长，该同志是学校教学、教研骨干，中学一级教师，有多篇科研论文荣获区、开发区一、二等奖，指导学生科研活动荣获区级一等奖、市级三等奖，同时主研市级课题即将结题。主研教师刘华忠指导学生参加化学能力竞赛荣获全国三等奖。主研教师卢友志多篇电教教材获区级奖励，在信息技术方面有较深研究。综上所述，本课题组有能力完成课题研究任务。
十一、研究人员及分工　
冉龙荣，男，中教一级，课题组组长;
刘华忠，男，中教二级，主研教师;
卢友志，男，中教二级，主研教师。
本课题由三人共同完成各项任务。