培养学生探究能力是化学教学的生命线——以《金刚石、石墨和C60》一课为例

时间：2024-07-28

杨春阳

（广东省广州市花都区城区教育指导中心，广东广州 510800）

探究能力，作为人们探索、研究自然规律和社会问题的一种综合能力，通常包括提出问题的能力、收集资料和信息的能力、建立假说的能力、进行社会调查的能力、进行科学观察和科学实验的能力、进行科学思维的能力等。新课程倡导以科学探究为突破口，激发学生的主动性和创新意识，培养学生的自主学习能力，探究则是教学的生命线。因此，在化学教学中培养学生的探究精神和探究能力，寻求培养学生探究能力的有效途径和策略是化学教师应该关注的问题。鉴于上述现状，对《金刚石、石墨和C60》教学进行探究性研究，从而让学生形成积极的学习态度和良好的学习意识，培养和提高学生的观察能力、语言表达能力、分析思维、推理能力等探究能力。

1 布置课前作业挖掘学生对新知的探究兴趣，培养学生终身学习的意识和国家认同感

金刚石、木炭和活性炭等单质碳既是生活中学生熟悉的物质，石墨烯材料又是与化学有关的社会热点，所以教学中提前布置作业，让学生在课前去收集相关碳单质的素材，提前利用网络查找资料，一些学生甚至创作出小品和歌曲，不仅可以使课堂更精彩，同时可以培养学生搜索和分析网上资料的能力和探索未知世界的意识。通过阅读书本资料卡片和拓展材料，帮助学生了解碳单质的研究进展，同时也提高学生的阅读素养。课堂上，学生畅所欲言，积极发言，还能说出我国在单质碳超导方面的研究是走在国际前列的，“中国天才少年”曹原对世界石墨烯材料的发展做出的巨大贡献。中国的科研成就使得一股民族自豪感植入到学生心中，增强了学生的国家认同感，从而达到育人目的。

2 在实验教学中培养学生探究能力和创新精神

波义耳说：“知识应该从实验中来，实验是最好的老师。”从素质教育来分析，化学实验不仅能传授知识和技能，训练科学方法和思维，还能培养学生的探究能力和科学精神。

关于“烘烤过的木炭或活性炭吸附色素”的实验，课前实验尝试过中块状木炭或颗粒状活性炭吸附色素，确实现象不明显，容易让学生对课本实验结论产生质疑。通过不断尝试，将颗粒状活性炭磨成粉末状，增强了活性炭接触面积，红墨水颜色变化显著。经过进一步研究，考虑粉末状的活性炭会对颜色有干扰，可以在吸附后增加一步过滤的操作。

经过研究，将演示实验“烘烤过的木炭或活性炭吸附色素”变成探究实验。首先提供块状烘烤过的木炭、颗粒状活性炭和其他实验药品和仪器，让学生先根据课本实验要求分别去做吸附实验，结果实验现象和老师给的结论有些差距，于是引导学生思考，块状的木炭和颗粒状活性炭为什么吸附效果不够明显，如何增强活性炭的吸附性，有学生说增强了活性炭接触面积，进一步又有学生提出将颗粒状活性炭磨成粉末状，接着让学生根据猜测进行论证实验，结果实验证明粉末状活性炭吸附能力较强，实验现象明显。在吸附实验中师生交流实验探究的成果，提出进一步探究或改进实验的设想，让学生通过实验证明设想，培养学生具有独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。

3 利用模型认知物质的性质，建立探究化学问题的思维方法

证据推理与模型认知是化学核心素养维度之一。金刚石、石墨和C60的结构对学生而言是难点，仅仅从书本图片看金刚石、石墨和C60的结构示意图，学生对三种碳单质的结构认识还是比较表面，更加无从得出三种碳单质的性质和用途。书本中金刚石、石墨和C60的结构示意图是平面的，要学生建立立体思维，就必须利用金刚石、石墨和C60的模型。在教学中，利用几组金刚石、石墨和C60的模型，让学生分小组感受三种碳单质不同的立体结构，金刚石正八面体结构、石墨六边形层状，层与层之间可以滑动，C60球形结构，接着让学生预测三种碳单质性质和用途的可能结果，让学生初步形成“结构决定性质（或性质反映结构）、性质决定用途（或用途反映性质）”的思维方法，建立解决化学问题的思维方法。再继续建立“性质决定用途（或用途反映性质）”的思维方法，探究金刚石和石墨的性质和用途时，不能为了省时间，让学生直接划书或直接观看视频获取知识。不放过任何一次能让学生探究的机会，利用玻璃刀、铅笔、电极等，让学生亲自检验金刚石的硬度和石墨的硬度、导电性，让学生自己去探究它们的性质和用途。

为了强化学生“结构决定性质（或性质反映结构）、性质决定用途（或用途反映性质）”的思维方法，还设计了“角色扮演”游戏环节，采取3人小组合作学习，上讲台扮演一种碳的单质，一个人讲自己的结构，一个人讲自己的性质，一个人讲自己的用途。“角色扮演”考验了学生对“结构”、“性质”和“用途”概念的理解，考查学生对“结构”、“性质”和“用途”之间的联系，树立了“结构决定性质（或性质反映结构）、性质决定用途（或用途反映性质）”的观念。这种教学形式新颖，让学生在游戏中锻炼了语言表达能力，也在欢笑中收获知识。

4 师生共同设计思维导图，提升学生探究和思维能力

思维导图是一种思维的工具。化学学习过程是思维的过程，如何利用思维导图优化化学学习是值得关注和研究的课题。我在教学中并不是直接将思维导图画个学生，而是和学生一起设计思维导图，可以让学生产生更多有价值的想法，激发创造力，形成想象力。师生共同设计思维导图，不会固化学生的思维，从而于无形中提升学生学习能力。当学生的思维得到激发，往往会得到意外的收获，图1就是师生共同完成的思维导图。