把握課型特征,創(chuàng)設情境,培養(yǎng)學生科學的思維方式 -談怎樣設計二氧化碳的性質(zhì)的教學過程 二氧化碳占空氣體積的0.03,含量很低,但它對自然界的生命活動,對整個地球和生態(tài)平衡卻起著非常重要的作用.目前,由于二氧化碳含量的增加造成的溫室效應已引起全人類的共同關注,所以全面系統(tǒng)地研究二氧化碳的性質(zhì)具有現(xiàn)實的意義. 二氧化碳是碳的化合物,它和氧氣,氫氣一樣是初中階段要求認識掌握的三種重要氣體. 二氧化碳的性質(zhì)的教學屬于元素化合物課型,這類新授課課型在展現(xiàn)知識方面,主要體現(xiàn)了三個特征：（1）以實驗為基礎和手段，通過各種演示實驗和學生實驗直觀形象地擺出化學事實；（2）以化學理論為統(tǒng)帥和指導，揭示知識內(nèi)在的聯(lián)系；（3）密切聯(lián)系生活，生產(chǎn)實際，活化“雙基”。由此不難看出，元素化合物課型的教學對培養(yǎng)和訓練學生的觀察能力，實驗能力，由表及里的分析，歸納思維能力以及從一般到個別的演繹思維能力都是很重要的載體。二氧化碳的性質(zhì)一課在老教材中是沒有安排學生實驗的，課時安排上也只有一節(jié)課，按照傳統(tǒng)的教學過程，仍然可引導學生運用“性質(zhì)制法用途”這一普遍無機化學學習方法來完成教學，從而鞏固性質(zhì)和用途的辨證關系。然而我思考的卻是尋找怎樣的切入點和結(jié)合點，在學習過程中不斷提高學生構建知識的能力，形成良好的思維方式的同時，完善對C、CO、H2CO3、CaCO3等物質(zhì)極其衍變的認知結(jié)構。 七年級學生由于學習環(huán)境的改變，他們的思想正處于一個急劇發(fā)展變化的時期，他們對化學的興趣逐步由直覺興趣操作興趣具有因果關系的興趣向具有概括性的認知興趣遷移，往往通過自主探究來了解一類物質(zhì)的規(guī)律知識，甚至為次要求進行一些創(chuàng)造性的實驗和觀察活動?；谶@樣的學情分析，我把教學過程設計為“引導探究”的過程。是否所有的知識內(nèi)容都適合探究呢?當然不是,只有在關鍵問題上的探究才是有價值的,而我認為關鍵問題正是教材本身的重點,難點內(nèi)容以及重要的化學思維方法。二氧化碳的性質(zhì)包括物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，根據(jù)以往的教學經(jīng)驗，二氧化碳的化學性質(zhì)往往是學生容易出錯的地方，是本節(jié)教材的難點。而新課程要求科學學習必須面向全體學生,立足學生發(fā)展,突出科學探究,反映科學本質(zhì)，所以新教材把二氧化碳的性質(zhì)教學分成兩個課時，同時把教師的演示實驗改為學生的分組實驗，顯然，設計的目的是要讓學生親身經(jīng)歷新知識的探究過程，從而突出學生的主體地位。因此，我把二氧化碳的物理性質(zhì)教學作為第一課時的重點，突出重點的方法則是引導學生如何設計多種實驗方法來證明二氧化碳的物理性質(zhì)，采用小組合作，討論歸納的學習方式，不斷滲透新課程理念，培養(yǎng)學生科學的思維方式,為第二課時二氧化碳化學性質(zhì)的學習做好鋪墊。以下就第一課時教學設計中如何培養(yǎng)學生科學的思維方式談談我的做法。一、 聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生用化學視角關注生活和生產(chǎn)根據(jù)性質(zhì)和用途的不同，元素化合物課型中聯(lián)系實際的知識，大致可分為兩種：一種是作為學生熟知的生活常識在教材開始時出現(xiàn)的，目的是引起學生學習的興趣；另一種是伴隨著物質(zhì)性質(zhì)的介紹穿插在教材中間，力求反映這些性質(zhì)在實際生產(chǎn)或生活中的應用。教師在進行教學設計時，可挖掘教材內(nèi)容中聯(lián)系實際的素材，培養(yǎng)學生運用化學視角關注生活和生產(chǎn)，形成“掌握知識，技能是為了解決實際問題”的學以致用的觀點。尤其是隨著社會的發(fā)展和科技的進步，更要求教師本身要有關注生活、生產(chǎn)的意識，不斷積累鮮活的資料補充到教學中，使學生體會到化學是一門既有趣又實用的科學，從而真正調(diào)動起學習的積極性和主動性。二氧化碳的物理性質(zhì)一節(jié)的教學中，我首先讓學生從生活常識出發(fā)“談談你所認識的二氧化碳”。簡單小結(jié)之后，教師進一步聯(lián)系實際設疑：問題、二氧化碳有毒嗎？空氣中的二氧化碳越多越好，還是越少越好？問題、二氧化碳含量為什么總能維持在0.03左右？問題、你聽說過溫室效應嗎？它是怎樣產(chǎn)生的，有什么危害嗎？這三個問題的設置，使學生的感性認識更進一步，在頭腦中建立起“二氧化碳在空氣中的含量雖低，但對自然界的生命活動及生態(tài)平衡卻起著非常重要的作用”的知識框架，既激發(fā)起學生學習的興趣，也為后面教師提出探究題埋下了知識的階梯。二、 在探究過程中設計多樣的學習活動，優(yōu)化思維品質(zhì)“引導探究”教學是學生在教師的引導、指導下進行主動研究和學習的過程。探究必須是有根有據(jù)的，因此可以說探究過程是一個思維容量比較大的過程。教師在引導的同時，應當盡可能創(chuàng)設靈活多樣的學習活動來充分調(diào)動學生的主動性，維持學生學習的熱情，讓學生的思維始終處于積極的探究活動中，從而優(yōu)化各種思維的品質(zhì)。實踐發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)設實驗情境，組織學生進行討論是行之有效的教學方法。在二氧化碳物理性質(zhì)的探究中，我作了如下4個階段的設計：1、 創(chuàng)設探究情境，啟動思維教師通過多媒體課件引入：在意大利某個地方有個奇怪的山洞叫“死狗洞”。一個名叫波曼爾的當?shù)厝?，帶著他的小狗奇奇去探險，沒走多久，奇奇就死了。波曼爾很害怕，他說：“原來我是福大命大呀！”教師設疑：真是波曼爾福大命大？到底是誰奪去了奇奇的生命，你能幫助他揭開死狗洞之謎嗎？為什么該洞屠狗不屠人？學生1：洞中有一種有毒物質(zhì)，這種物質(zhì)能讓狗死亡而人卻能安然無恙；學生2：洞很深，空氣不流暢，狗窒息而死，人幸免一難；學生3：洞中二氧化碳濃度大，且密度比空氣大，沉積在下部，矮小的狗因無法呼吸而死亡學生猜疑并達成共識：屠狗妖是二氧化碳。教師適時引導學生二氧化碳密度大小是二氧化碳其中的一點物理性質(zhì)，提出疑問：二氧化碳還有沒有其他的物理性質(zhì)？并創(chuàng)設了“設計實驗證明二氧化碳的物理性質(zhì)”這一探究情境。2、 明確探究主題，小組內(nèi)交流討論通過投影片先明確探究的主題二氧化碳的物理性質(zhì)，一般地講，我們研究一種氣體的物理性質(zhì)，總是從它的顏色、氣味、狀態(tài)、密度、溶解性，受壓強變化狀態(tài)是否會發(fā)生明顯變化等幾方面著手，引導學生研究氣體物理性質(zhì)的一般思路。具體的學生活動是分組討論設計實驗證明二氧化碳的物理性質(zhì)，討論圍繞以下提綱進行：（1）二氧化碳的色、味、態(tài)怎樣？（2）二氧化碳的密度與空氣的密度大小比較如何？（3）二氧化碳能溶于水嗎？（4）在討論方案中，無法用提供材料來證明二氧化碳的物理性質(zhì)還有哪些？這一階段的討論學生必須調(diào)動已有的相關知識（如氧氣的物理性質(zhì)的探究方法）來進行發(fā)散聯(lián)想，為后面的深入討論打下了思維的基礎。3、 學生互評方案，教師點撥和演示學生在小組討論的基礎上，提出各種實驗方案，但大多數(shù)都沒有脫離書中介紹的實驗方案，說明學生的思維還不夠靈活、開闊。這時教師在鼓勵學生積極思考的同時，指出設計實驗的方法盡可能操作簡單，現(xiàn)象明顯。然后教師可用有別于學生設計方案的其它方法來證明二氧化碳的兩點重要的物理性質(zhì)：簡易天平測量法（多媒體介紹實驗過程，天平指針偏轉(zhuǎn)，說明二氧化碳密度比空氣大）氣球法（教師演示癟氣球變胖了，引導學生用對比的方法進行觀察，并說明產(chǎn)生實驗現(xiàn)象的原因：二氧化碳溶與水后，使瓶子里面的壓強減小，在外界大氣壓的作用下，把氣球“吹”得鼓起來）。以此再度點燃學生的思維火花，開闊視野，深入探究主題。4、 發(fā)揮實驗的功能，提高實驗能力和歸納知識的思維能力創(chuàng)設了以下的學生實驗，驗證前面的設想：仔細觀察小集氣瓶裝的二氧化碳的顏色、狀態(tài)，并打開集氣瓶蓋聞一聞。結(jié)論：二氧化碳在常溫下是一種無色無味的氣體。把細線系在吸管的中央，打結(jié)，另一頭掛在杠桿上，調(diào)整吸管平衡，在吸管的兩端掛上兩個大小相同的一次性塑料杯，使其重新平衡。向左邊的一只塑料杯中倒入二氧化碳一瓶，吸管向左偏。結(jié)論：二氧化碳的密度比空氣密度大。在裝滿二氧化碳的礦泉水瓶中，再次擰緊瓶蓋，稍做擠壓，瓶子不變形說明瓶子不漏氣，向瓶子內(nèi)倒入約1/3體積的水，迅速擰緊瓶蓋，震蕩，礦泉水瓶變扁。結(jié)論：二氧化碳能溶于水。學生設計的探究實驗，與書本中設計的實驗相比有較大的改動，中增加了打開集氣瓶如何聞氣體氣味的方法，使學生對二氧化碳的氣味有了真實的體驗。中教材采用在杠桿兩端掛上相同的紙桶來傾倒二氧化碳的方法，其實實驗現(xiàn)象并不明顯，所以學生討論改用在吸管兩端掛上一次性塑料杯來傾倒一小瓶的氣體，效果的確非常理想。中用礦泉水瓶震蕩法來代替書本中針筒注射法，簡單易操作，材料來源廣，而且現(xiàn)象明顯。一個實驗一個結(jié)論，整個實驗設計，是通過學生的共同討論，教師的點撥而形成的一個完整思路，擺脫了教材的束縛，而且能根據(jù)實際情況，就地取材，既有新意，又符合學生的心理特征，讓學生時時刻刻體會到生活中處處有化學，激發(fā)了學生的學習情趣，同時使學生的探究思維達到了高潮。通過4個階段的層層深入，學生的思維經(jīng)歷了研究自然科學的一般探究過程：提出假設設計實驗方案實驗與觀察歸納研究，得出結(jié)論，這正是教師希望學生能掌握的基本思維方式。由此可見，運用“引導探究”法進行元素化合物課型的教學，需要教師創(chuàng)設一種學生明顯感到的疑難情境，并由此設計層層深入的問題或討論提綱，圍繞探究主題，通過多樣的學習活動的開展，使學生在探究活動中思維素質(zhì)得到全面的訓練和提高。當然，如果學生學習的積極性高漲，還可以布置課外小課題，增加學生自主查閱資料的內(nèi)容。我在課的最后，分析了一題開放性題目（有一種物質(zhì)，農(nóng)民伯伯說它是“植物糧食”，消防官兵贊美它是“滅火先鋒”，環(huán)境學家卻指責它是造成全球變暖的“罪魁禍首”。你們猜這種物質(zhì)是什么？怎樣解釋？）以鞏固所學知識，完善化學思維。三、用化學理論構建認知框架，使零散、無序的知識有機、有序地結(jié)合在明確了對二氧化碳物理性質(zhì)的實驗探究后，我想對二氧化碳狀態(tài)的變化甚至是化學性質(zhì)的學習都會是水到渠成。運用物質(zhì)性質(zhì)和作用的辨證關系，學生不難推斷出干冰能用于人工降雨，制造舞臺煙霧，液態(tài)二氧化碳用于滅火等作用，從而構建出性質(zhì)決定作用，作用體現(xiàn)性質(zhì)的認知框架。為了使二氧化碳化學性質(zhì)的學習也體現(xiàn)出“引導探究”的教學方法，我又創(chuàng)設了新的教學情景（情景1：據(jù)說波曼爾死亡谷探險之后，回來編寫了波曼爾歷險記，竟然暢銷全國。假如那次你也參加來了探險活動，你有什么辦法從山谷中取出一瓶洞內(nèi)氣體帶回學校讓老師檢驗？情景2：波曼爾很慶幸自己還活著，于是就進了一家客棧，買了幾瓶白酒來慶祝。誰知他喝多了，抽煙時不慎點燃了酒精 ，在桌子上燒了起來，他嚇得叫救命，幸虧老板及時趕到，拿著一只東西朝火噴了幾下，就滅了火。波曼爾問老板：“究竟噴出的是什么，這么快就使火熄滅了？”情景3：波曼爾不敢再喝酒了，就向老板要了一瓶雪碧。當他一擰開瓶蓋，瓶內(nèi)突然冒出了很多氣泡。咦，怎么會這樣？波曼爾仔細一看，“碳酸飲料”？設問：碳酸是什么？放出的氣體是什么？如何證明？如何設計實驗？），使學生有更多的時間在課外相互交流探討，發(fā)現(xiàn)新的問題，甚至對新問題進行再探究，因為學生對某一概念的形成是建立在自己的實驗體驗中，而不可能只是通過教師對學生的講授、演示就能完全建立的，所以由學生自己通過觀察和分析得出實驗結(jié)論的教學方式，一方面能充分調(diào)動學生各種感官的作用，使學生全身心地投入學習，另一方面也能讓學生感受到化學就在身邊，從而使“從生活走向化學，從化學走向生活”的新課程理念落到實處。通過這一節(jié)課的教學，學生不僅對二氧化碳的物理性質(zhì)留下了深刻的印象，更重要的是學會了學習的思想方法，即“思考什么，怎樣思考，遇到困難時怎么解決”，從而達到培養(yǎng)科學思維方式的目的。著名心理學家皮亞杰認為“科學知識永遠在演進中，它是一個不斷構造和改組的過程”，現(xiàn)代教學觀正是接受了這種辨證的認識，而把學習過程看成是一系列信息加工的過程，是學生認知結(jié)構的重組和擴大的過程，而不是單純地積累知識。因此科學的教學過程應當注重學生認知結(jié)構的構建，在展現(xiàn)知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程中，引導學生逐步形成科學的思維方式和思維習慣，進而發(fā)展各種能力。教師應時刻把這種觀念滲透到教學設計中，追究把握不同類型的課型特征，挖掘出教材知識背后所孕含的思維方式、方法，通過各種形式鞏固和訓練，最終達到學生能自如地運用，真正“會學”的目的。 5