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农村初中化学实验教学中培养学生问题意识的实践研究

大同中学 马书蕊

内容摘要：遵循上海市中学化学课程标准的要求和化学学科的特点，针对当前初三学生问题意识普遍缺失的现状，在分析原因的基础上，提出了通过“问题——探究”教学模式，构建培养和加强学生问题意识的化学实验教学的一些有效策略，即尊重认知，循序渐进；利用矛盾，学习新知；发散思维，挖掘内涵；留意生成，合理引申；联系实际，学以致用。结果表明，一方面教师的教学思想、教育观念发生了转变，教学行为明显改善，教学水平和教科研能力得到提高，另一方面学生的问题意识明显提高，学习方式显著转变，学习态度和学习习惯得到有效改善，学习化学的兴趣大大增强，学习成绩明显提高。
关键词：化学实验教学 问题——探究 问题意识

一、问题的提出
上海市中学化学课程标准明确指出：“作为科学教育的重要组成部分，化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发，发挥学科自身的优势，将科学探究作为课程改革的突破口。在参与研究的实践活动中，体验知识的发生和形成过程，感悟科学的思想和方法，提高科学素养”。探究始于问题，只有具有强烈问题意识的学生，才能在学习过程中不断发现问题，提出问题，思考问题，解决问题。显然，能否激发学生形成问题意识，在一定程度上关系到新课改的成败。
调查研究表明，我国学生大多患有“问题意识缺乏症”，而且随着年龄的增长，发现和提出问题的积极性更是越来越低。新课改倡导的探究性学习也是学生被动地被牵着鼻子走，学生的思维能力、创造能力的培养也就成了一句空话。那么，如何充分利用化学学科实验的特有功能，在实验探究中培养学生的问题意识，提高学生的科学素养，是摆在广大初中化学教师面前的亟待解决的问题。因此，开展农村初中化学实验教学中培养学生问题意识的实践研究，无论对于教师还是学生在化学教学中实现课程三维目标的有效达成都能起到至关重要的作用。
二、国内外研究现状
当代著名教育家布鲁纳倡导的“发现法教学”，体现了通过教师提出问题，创设问题情境，使学生面临矛盾、产生疑惑、明确探索的目标或中心，然后带领和指导学生进行探索。还有美国提倡的“问题教学法”，强调教学是以学生为中心，在“做”中学，在“学”中做。我国陕西大学教授张熊飞创设的“诱思探究”模式，启迪学生的思考意识和问题意识，引导学生对于知识的内涵深入研究、归纳、分析与整理，形成知识结构。山东省杜郎口中学的 “三、三、六”自主学习模式，要求学生敢想、敢问、敢说、敢演、敢答。洋思中学通过先学后教的方法，让学生学会发现问题，形成问题意识，带着问题进课堂，充分体现了新课程教学理念下的教育思想。还有老师提出通过营造和谐氛围、创设问题情景、建构自主探索等，鼓励学生敢问、会问、善问。大量的文献资料表明，关于学生问题意识的培养的研究很多，这些都为对本课题的研究提供了可供借鉴的理论和经验。但大部分是经验层次的论述，只是提出几个相关的策略，进行实验研究的相对较少。也有文献指出提高学生问题意识的同时，学生的学习成绩也提高了，但这些策略缺少可操作性和可测量性。
三、研究目标
通过“问题——探究”教学模式，探索构建培养学生问题意识的化学实验教学的途径和方法。丰富和充实利用化学实验践行二期课改理念的新内涵，为兄弟学校在化学教学中培养学生的问题意识提供新的思路和途径。同时，通过具体策略的探索和实践，帮助初中生树立一种基于主动探索、主动实践的提高思维能力和创造能力的学习观。
四、核心概念界定
问题意识是指人们在认知活动中意识到一些难以解决的、疑虑的实际问题或理论问题时产生的一种怀疑、困惑、焦虑、探究等的心理状态。这种心理状态驱使学生积极思维，不断提出问题和解决问题，是思维的一种问题性心理品质。这个定义包含四个要素。主客体要素：主体是指具有社会性的从事认识和实践活动的现实的人，客体为认识对象；需要要素：客体要适应主体的需要或存在于主体的“最近发展区”；优化要素：主体对现状的不满或否定并想方设法去改进或主体欲从被打破的、处于不平衡的认知结构状态过渡到有序的、平衡的认知结构状态；动力要素：问题意识能否最终达成依赖于主体是否具有旺盛的求知欲和好奇心以及顽强的创新意志。
本课题中的问题意识是指学生在化学认识活动过程中，通过对化学认识对象的考察，产生了认知冲突，而出现的一种具有探究、创新等的心理状态。这种心理状态又驱使学生积极思维，并提出问题，直至问题解决。
学生具有问题意识，在思想层面上表现为有强烈的学习动机和学习热情，在行为层面上表现为敢问、会问、善问。“敢问”是指学生无需教师提问就敢于把自己的疑问表达出来；“会问”是指学生不盲目地提问题，所提问题有一定的科学性；“善问”是指学生能自觉地把发现问题、提出问题、解决问题充满化学课堂内外，并通过对已有知识的整理、分析、归纳，提出解决问题的办法，最终形成新知。体现在成绩上，表现为化学成绩有明显的提高。
“问题——探究”教学模式是以问题解决为中心，仿照科学家探究未知知识领域的途径，通过教师组织和引导学生进行相对独立的各种实验探究活动，使学生自己发现问题、分析问题、创造性地解决问题，掌握技能，从而激发和培养学生创造能力和创新精神。
五、研究概况
（一）时间：2008年7月-2009年5月
（二）研究对象：初三（2）班学生
（三）研究方法
1、主体研究方法
行动研究法。针对教学中的实际情况，通过观察、座谈、问卷调查等方式发现并分析存在的问题，确立课题研究方案和开展实践研究。通过设计方案——实施行动——反思总结三个环节，在教与学的过程中，边实验、边探索、边归纳、边完善、边总结，最后形成一套较为系统的培养学生问题意识的初中化学实验教学的策略体系。
2、辅助研究方法
（1）调查研究法。采用问卷、访谈等方法对目前实验教学的现状和学生问题意识缺失的原因进行调查，对存在问题进行合理的分析，以便确立正确的研究方向。
（2）个案研究法：对实践研究过程中成功与失败的个案进行跟踪研究，剖析原因，从而使本课题的研究不断深入。
六、研究实践
（一）学生问题意识的现状及原因分析
初中学生问题意识调查问卷
亲爱的同学：
您好！现在我们对你的“问题意识”做一个调查，请你根据自己的实际情况如实回答。你的答卷仅供研究使用，不会计入你的成绩，谢谢合作！
班级 姓名 性别

1) 你的综合学习成绩如何？（ ）
A. 优秀 B. 良好 C. 一般 D. 差
2）你在初一、初二时，教师的教学模式是（ ）
A. 教师讲学生听的灌输式 B. 教师讲学生答的被动问答式
C. 教师启发学生讨论回答式 D. 教师与学生共同探究式
3）你所渴望的教学模式是（ ）
A. 教师讲学生听 B. 教师有时提问的问答式 C. 教师精创情境，学生讨论的探究建构式 D. 学生自己提问，自己研讨的解决式
4）你是否习惯接受教材或教师的观点，缺乏质疑问难的习惯（ ）
A、是，很多时候这样 B、有时这样 C、没有这种情况 D、没想过
5）你对课堂提问的认识是( )
A上课提问是老师的事 B、上课提问是学生的事 C、上课应由师生共同提问 D、不清楚
6）你所提问的问题具有下面哪个特点( )
A、不会做的题或有固定答案的问题 B、与教师、教材观点不同的
C、教材、教师没有涉及的问题 D、专家、科学家研究的问题
7）课堂上主动回答老师提出的问题( )
A. 经常 B. 有时 C. 从来没有
8）课堂上向老师提问题( )
A. 经常 B. 有时 C. 从来没有
9）你认为自己不提问题的主要原因是( )
A. 对所学科目不感兴趣 B. 怕被老师、同学嘲笑
C. 书上都写着，老师都讲了 D. 考试时不涉及
10）对课堂上同学提问题这一行为的态度（ ）
A. 欣赏 B.漠然 C. 反感 D. 无所谓
11）对于生活中的问题（特别是化学问题）你是如何处理的？（ ）
A. 自己思考 B.和同学商量 C .找老师讨论 D.很少有问题
12）你认为影响自己问题意识的主要因素是（ ）
A.成绩 B.教师 C. 家庭 D.自身
13）教师在培养学生“问题意识”方面做了哪些工作?你对化学教学有哪些合理的建议。

选项
题号
A
B
C
D
1
10
12
29
11
2
25
17
11
9
3
1
9
44
8
4
24
30
3
5
5
9
2
40
11
6
42
13
7
0
7
4
32
26

8
1
31
30

9
9
20
30
3
10
36
7
0
19
11
16
17
6
23
12
19
7
3
33
13
回答42
不回答20

2008年9月进行了《初中学生问题意识调查问卷》，向初三学生发出问卷62份，收回62份。从调查结果来看，学生的问题意识普遍比较薄弱，具体表现为：
从思维习惯来看，他们习惯于接受教材或教师的观点，缺乏质疑问难的习惯。其中经常这样的占38.7%，有时这样的占48.4%，只有0.05%的学生没有这种习惯。
从学生提问的特点来看，回答不会做或有固定答案的学生占67.7%，回答与教师、教材观点不同或教材、教师没有涉及问题的学生分别占20.9%和11.3%。对于生活中的问题，有37.1%回答很少有问题，25.8%的学生自己思考，27.4%的学生找同学商量，只有9.7%的学生找老师讨论。
从学生思维的积极性来看，能够经常主动回答老师提出问题的仅占6.5%，而有41.9%的学生从来没有主动回答过；能够经常课堂上向老师提问的仅占0.016，而有48.4%的学生从来没有提问过。

从13题的答题情况来看，回答问题的占67.7%，不作答的占32.3%。进一步说明学生缺乏问题意识，习惯于做答有固定答案的题目，往往忽视发散思维或归纳性的题目。
但从第2题和第5题的调查来看，被动的、机械性的填鸭式教育是影响学生问题意识缺失的一个很重要因素，64.5%的学生希望课堂提问应有师生共同完成。从第13题学生的建议可以看出，大多数学生希望老师多鼓励、多引导学生提问；老师的问题要清晰；合理分组，提问后让小组讨论，并且留足思考空间；多做实验，在实验探究中发现问题。
学生问题意识的缺乏可以归结为两方面的原因：
1、 从学生方面来看
（1）学习比较被动，没有发现问题的强烈愿望和意识。（2）自卑胆怯，缺少提问题的勇气。有时学生即使有一定的问题意识，但由于缺乏心理安全与自由保障，也就不敢多想、多问了。（3）思维惰性，缺乏对问题的敏锐性和思维的深刻性。（4）想问不知怎么问，缺乏问问题的方法。提的问题往往局限于不会做或有固定答案的题目，提不出有深度、有新意的问题。
2、从教师方面来看
（1）课堂教学仍以教师讲授为主，没有充足的时间和空间给学生思考。我们目前课堂教学仍以教师讲授为主，学生多为被动接受知识，教学多为单向知识传递活动，学生不太有机会提问题。
（2）教师问题意识的缺失，缺乏对学生问题意识的培养关注。教师对问题意识没有一个正确的认识，缺乏对学生问题意识的培养关注，这无疑会影响学生问题意识的发展。
（3）只关注学生的“答”，忽视对学生提问技能的训练。课堂上总是由教师提出问题，学生回答问题。教师往往只要求学生学会回答问题，掌握回答问题的方法，而不要求学生学会提出问题，掌握如何提问的方法。缺乏对学生进行有效的引导和训练，造成学生碰到问题也不知怎样提出来。
（4）没有结合学科的特点，创造一种能够激发学生好奇心和探究欲望的学习模式，学生对学科不感兴趣，学生的思维能力得不到系统的培养。
（二）“问题——探究”式化学实验教学培养学生问题意识的策略
1、尊重认知，循序渐进
问题设计要由易到难，层层递进，使学生理解层次不断深入，逐步实现由知识向技能再到灵活运用的转化。针对学生实际情况和认知规律，应设计有一定梯度的问题。
案例1：在学习《认识空气“大家族”》时，引导学生实验探究空气中氧气的体积分数。我设计了下面几个问题：
（1）拉瓦锡通过实验证实氧气体积约占空气体积的多少？他是如何发现的？
（2）拉瓦锡的实验原理是什么？
（3）能否借鉴拉瓦锡的实验原理，设计一个或多个更为简单的实验，来粗略测定空气中氧气的体积分数。
（4）关键要考虑哪些方面的问题？准备怎样来实施小组的计划？需要哪些仪器和药品？实验的结果怎样？
实验结束进一步追问：“各小组的结果不尽一致。从拉瓦锡的实验结果来看，气体应该减少1/5，那为什么会出现小于1/5的结果呢？议一议成功在什么地方，失败是什么原因？”
学生在观察与讨论中发现问题、提出问题、解决问题，体验到合作学习的愉快和探究实验的快乐。
问题设计步步深入，由学生分组讨论、设计实验方案并进行实验验证，以“趣”引路，以“情”导航，使学生兴趣大增。让学生在体验和感悟中，学习知识，提高能力。
2、利用矛盾，学习新知
在课堂教学中应善于利用学生认知上的误区来提问，使学生较为清楚地看到自身已有知识的局限性，并产生要通过新的学习活动达到新的、更高水平的认知的冲动。
案例2：在学习“燃烧的条件”时，学生一般认为烧杯内热水中的白磷由于缺氧而不能燃烧。这时教师可以设问：你能否使水下的白磷燃烧起来？有些学生就交头接耳窃窃私语：水不是灭火的吗？更有的学生不假思索地回答：不能。然而教师“肯定”的回答会使学生感到非常意外，此时学生的思维处于极其主动、活跃的状态，教师要抓住时机，引导学生积极思维。学生议论。忽然有学生站起来说：“可能是水中氧气少，用导管通入一会空气（或氧气）试试。”实验证明该生的回答是正确的。教师一边肯定这位学生的回答，一边让全班学生给予掌声鼓励。
利用来自于学生的认知冲突来组织安排教学活动，学生在切身体验中，产生积极的思维碰撞，情感态度得到升华，内心需求得到满足，人人体验到成功的喜悦。
3、发散思维，挖掘内涵
在化学实验教学中应引导学生把知识广泛迁移，学会广泛联想，善于从不同角度、不同方向思考问题，分析问题的本质，培养学生思维的广度和深度。
案例3：在学习《二氧化碳的实验室制法》时，我设计了以下几个问题：
（1）怎样通过化学的方法来制取少量纯净的二氧化碳气体？
（生：动植物呼吸、木炭燃烧、一氧化碳燃烧、一氧化碳还原氧化铜、高温煅烧石灰石、大理石与稀盐酸反应……）
（2）如果实验室要制取二氧化碳，同学们认为哪种方法适宜呢？为什么？
（生：讨论，并归纳实验室制取气体的一般原则。）
（3）能否用粉末状的大理石代替块状大理石？把稀盐酸换成浓盐酸或稀硫酸可以吗？大家做做看。
（4）如果用碳酸钠代替块状大理石，结果如何？提示：碳酸钠易溶于水。
……
学生分组实验，仔细观察现象，引导学生讨论总结出答案，结合老师提供的信息，学生能够解释现象的原因，并且通过实验得出了泡沫灭火器的反应原理。这样，学生在参与整个学习过程中享受到了实验探索成功的喜悦。
巧妙的问题引导学生进行全方位思考，一题多答，有利于求异思维训练，有利于拓宽学生思维的广度。接着在发散的基础上进行聚焦，有利于理解知识的内涵，有利于开掘学生思维的深度，在实验的探究中获得知识，形成能力。
4、留意生成，合理引申
所谓生成性教育资源是指教学过程中，在师生共同交往中产生的情景，问题等，如思维的碰撞，意见的分歧，情感的交融等。在实验教学中注重生成性教育资源的开发，往往能使教学过程富于创造性和乐趣。
案例4：学习了二氧化碳的实验室制法的原理，我安排学生进行分组实验。忽然有一个小组讨论很激烈，有学生兴奋地说：“二氧化碳使石蕊试纸变红了！”原来是有个学生出于好奇，将一片紫色石蕊试纸放入集气瓶中，试纸由紫色变为红色。
师：果真是二氧化碳使紫色石蕊试纸变红了吗？
生1：我们小组认为是二氧化碳使石蕊试纸变红。
生2：我们小组认为是二氧化碳与水反应生成的碳酸使紫色石蕊试纸变红，因为前面学习过酸性物质使紫色石蕊试纸变红色。
生3：集气瓶中没有水，二氧化碳怎么能与水反应生成碳酸呢？我认为还是二氧化碳使紫色石蕊试液变红色。
生4：我认为从溶液中生成的气体是潮湿的，因此收集到的二氧化碳气体含有水分，还是因为二氧化碳与水反应生成的碳酸使紫色石蕊试纸变红。
同学们都投以赞许的目光。
师：那么，如何设计实验证明到底是二氧化碳还是二氧化碳与水反应生成的碳酸使紫色石蕊试液变红色了呢？
学生纷纷议论，很多学生认为应在发生装置和收集装置之间连接一个盛装浓硫酸的干燥装置。一个集气瓶中放干燥的试纸，一个集气瓶中放湿润的试纸。
经过对照实验，学生终于明白紫色石蕊试纸变色的原因。
教学过程是开放的，不是封闭的；是生成的，不是预设的。善于捕捉生成性教学资源，及时解决课堂上学生提出的突发性问题或思维误区，既培养了学生的问题意识和尊重客观事实的态度，又提高了学生的探究能力和实验设计能力。 
5、联系实际学以致用
化学实验为培养学生的科学素养提供了了最佳环境，尤其是一些联系生活实际的应用性实验，使学生亲身感受到化学的重要性。教师教学时应尽可能的寻找知识在生活中的联系，将课堂知识移植为课外的兴趣实验。
案例5：学习pH值之后，我要求学生自选一些植物的叶片或根茎制做酸碱指示剂，并测定生活中牙膏、肥皂水、汽水、淘米水、牛奶及本地土壤、水样的酸碱性。先查阅有关资料，设计实验方案，再动手做，找出最佳指示剂。
刚开始，很多学生问我选用哪些植物，如何将叶片做成指示剂等等。我指导学生到电脑房查阅有关资料，以小组为单位设计实验方案并利用课余时间到实验室进行实验操作，实验报告以小组为单位进行展示，并由学生评出最佳设计小组，学生参与的积极性很高。
学生在调查过程中通过亲身经历和体验，不仅获得化学知识和技能，更重要的是能激发学习化学的兴趣，运用科学的研究方法，理解科学的本质，培养科学精神和科学价值观，从而全面提高学生的科学素养。
总之，问题是探究之本、思维之源。在化学实验教学中，运用“问题——探究”教学模式，学生在一定的问题情境和教师的问题诱导下，问题意识被大大地激发出来，学习的积极性和主动性大大提高。
七、课题研究成效
（一）从教师方面来看
1、教师的教学思想、教育观念发生了转变，教学水平和教科研能力得到进一步的提高。《“探究与实践”在初中化学新教材教学中的应用研究》通过上海市青年教师教育教学研究课题立项，《初中化学实验教学中优化问题设计的策略研究》在崇明县第五届教科研论文评比中荣获二等奖，《质量守恒定律》获2008年崇明县初中化学教学课件评比二等奖，《二氧化碳的性质》获2008学年“同中杯“课堂教学擂台赛一等奖，《创设问题情境，培养学生的问题意识》获第六届“师圣杯”全国教育教学论文大赛一等奖。同时，被评为2008年崇明县化学学科优秀教研组长，2008年度考核为优秀，并给予“记功”奖励。
2、教师的教学行为有了明显改善，课堂教学由单向的知识传授向师生平等的交往与对话转变，实现平等教学和民主教学，学生问题意识的培养得到了加强。
（二）从学生方面来看
1、学生的问题意识有了明显的提高，课堂上敢问、乐问的学生增多了，学习化学的兴趣也增强了。例如，在做浓硫酸的稀释实验时，耿时凯问：“浓硫酸稀释是个物理变化，为什么会放热呢？热量从哪里来呢？”杨海敏问：“浓硫酸和水倾倒顺序颠倒的话情况怎么样？能不能试一试。”在探究金属的性质实验时，一个小组直接取一段镁带、一块铜片、几颗锌粒、一勺铁粉分别与稀盐酸反应，另一个小组的同学就提出质疑：“为了观察不同金属与同一种酸反应的快慢，应该采用控制变量法，金属的质量和表面积基本上一样多。”类似的问题还有很多，每一节课学生都很投入，学生在用心地捕捉每一个问题，这样的课堂是生动的、有灵气的。
2、学生的学习态度和学习习惯得到有效改善，学习方式也有了显著转变。学生不再满足于书本上现成的知识和试卷上固定的题目，他们善于观察生活，更乐意寻找生活中的化学问题展开小组讨论，电脑房、实验室成了他们课间常去的解决疑惑的探究场所。例如，陈宇豪问：“为什么夏天被蚊虫叮咬后，涂些牙膏可以止痒？”杨恒问：“粉笔的成分是什么？”胡悦庆问：“我在资料中看到人体摄入过多的氟元素，容易造成氟中毒，为什么超市里有很多含氟牙膏，而且都只注明含氟牙膏可以防止龋齿？到底人体含氟量的标准是多少？应该选用含氟牙膏还是无氟牙膏呢？”在教师的指导下，学生经过文献查阅和实验探究，都得到了满意的答案。学生的好奇心进一步增强，对周围世界的探究欲望进一步提升。
3、学生的学习成绩明显提高。下面用数据来说明：初三第一学期期中、第一学期期末、第二学期期中、第二学期二模四次考试与全县统测作比较。（注：四次考试均为全县统考，以全班31人计）。
学科
化学

项目
平均分
优秀率（%）
合格率（%）
全县
本班
全县
本班
全县
本班
第一学期期中
40.23
40.3
12.85
12.9
80.23
80.65
第一学期期末
40.12
41.74
15.08
16.13
82.5
83.87
第二学期期中
39.44
42
8.66
12.9
80.85
83.87
第二学期二模
40.25
4487
21.31
32.26
83.52
90.32

从以上数据及图标可以看出，第一学期期中考试，本班学生的化学成绩平均分、优秀率和合格率三项指标都与县平均相当。但从第一学期期末开始的三次统考中，平均分、优秀率和合格率均较县平均明显上升，其中平均分比县平均分别高出百分点4.04%、6.49%、11.48%，优秀率分别高出百分点6.96%、48.96%、51.38%，合格率分别高出百分点1.66%、3.74%、8.14%。这说明采用“问题——探究”化学实验教学模式后，学生的学习积极性提高了，学生的思维活跃了，生命质量提升了，即教学有效性提高了。
八、本研究后的思考
在化学实验教学中，采用“问题——探究”教学模式，通过创设恰当的问题情境和教师的“善问”、“巧问”以及巧妙的“导疑”、“释疑”，学生的问题意识明显提高，学习方式显著改善，学习积极性大大提高。但是，鉴于时间有限，收集到的案例还不够全面，另外教学模式与学生性别和学生个体差异之间的关系还有待于进一步研究。

参考文献
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