孔琴飞
317600 浙江省玉环市玉环中学
摘要：本文依据建构主义理论和现代教学设计的要求，通过课堂教学研究活动方式、探索性实验设计策略、如何利用信息技术等方面探讨如何在化学课堂教学中实施研究性学习。
关键词： 建构主义 研究性学习 探索性实验 信息技术
哈佛大学有一句名言：“The one real object of education is to have a man in the condition of continually asking questions.”（教育的真正目的就是让人不断提出问题思索问题。）即在学习中思索、研究;在思索、研究中学习。在英文中，study的意思既是学习也是研究，可是我们的教育长期形成了一种思维定势——学习和研究是两个阶段，把学习和研究截然分开，这既不符合学习的规律，也不适应当今时代对人才素质的要求。?改革的途径一是在学科教学实施研究性学习 ，二是开设“研究性课程”。
目前，关于研究性课程的研究如火如荼，而学科教学依然我行我素,若要全面实施素质教育，唯有把研究性学习的思想和方法深化，体现在学科课堂教学中，才能真正形成使学生主动探索、发现和创新的研究性学习方式。
本文依据建构主义理论和现代教学设计要求，就化学学科教学中如何实施研究性学习作一探讨。
一、建构主义学习理论与教学设计原则
1．建构主义的学习观
学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己构建知识的过程。在这一过程中，学习者原有的知识经验因为新知识经验的进入而发生调整和改变。依据同化—顺应—同化—顺应……循环往复，平衡—不平衡—平衡—不平衡，相互交替，
2．建构主义的学习环境
建构主义认为：理想的学习环境应包括情境、协作、会话和意义建构四个部分。
（1）学习环境中的情境必须有利于学习者对所学内容的意义建构。
（2）协作，教师与学生之间，学生与学生之间的协作，应该贯穿整个学习
活动过程中。
（3）会话是协作过程中最基本的方式和环节。
（4）意义建构，是教学过程的最终目标。其建构的意义是指事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习的内容所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解。
3．建构主义的教学原则
（1）教学目标应该与学生的学习环境中的目标相符合；
（2）设计真实的任务。
（3）设计能够反映学生在学习结束后就从事有效行动的复杂环境。
（4）给予学生解决问题的自主权。
（5）设计支持和激发学生思维的学习环境。
（6）鼓励学生在社会背景中检测自己的观点。
（7）支持学生对所学内容与学习过程的反思，发展学生的自我控制的技能。
三、基于建构主义理论的研究活动模式
1．支架式研究方式
支架式教学指应当为知识的理解和建构提供一种概念框架，这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的。为此，应事先通过师生的共同研讨把复杂的学习任务加以分解，以便于学习者的理解更加深入。基本过程为：
背景资料 →问题的提出 →解决方案的形成 → 模型的确定 → 检验、评价
在每个大的过程中又确定一系列相关概念、步骤，形成一个网状系统，学生很容易入手解决问题。支架式研究学习活动方式在探索中逐步形成，包括5个环节：
①搭脚手架：围绕当前学习主题，按“最近发展区”建立问题的概念框架。
②进入情境：学习者进入概念框架中的某个节点的问题情境。
③独立探索：探索内容包括与概念有关的各种属性和各种属性按重要性大小排列。
④协作学习：即进行小组协商、讨论，使复杂的局面逐步变得明朗。学生在共享集体思维成果的基础上，达到对所学知识的意义建构。
⑤效果评价。
例：将“钠与水及水溶液反应”这一问题按“最近发展区”建立如下问题框架。
反应的产物是什么
Na与水反应 如何验证反应的产物 方法I
生成的气体如何收集 方法II
如何验证收集的气体 方法III
能否置换出Cu
Na与CuSO4溶液反应 蓝色沉淀中混有黑色固体是什么（猜想CuO或CuS）
如何验证CuO或CuS
2．抛锚式研究方式
建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上进行的研究活动方式。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”。抛锚式研究方式由以下环节组成：
（1）创设情境，使学习能在和现实情况基本一致或相关类似的情境中发生。
（2）确定问题，在上述情境下，选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容，选出的事件或问题就是“锚”。
（3）自主学习、协作讨论，加深对当前问题的理解。
（4）效果评价即过程评价。由于抛锚式研究方式要求学生解决面临的现实问题，学习过程就是解决问题的过程。
例：高一《化学反应中的能量变化》一节中关于节约能源的问题可以通过能源危机这一热点问题设计研究学习。
创设情景 呈现目前世界能源的储量及使用效益的相关资料
↓
确定问题 如何提高燃料燃烧效率，节约能源。
↓
自主学习 学生探索讨论：①造成能源浪费的原因；
②提高使用效率的方法；③环境问题
↓
效果评价 教师与学生共同分析各种方法的优缺点，
提出节约能源开发新能源的目标
↓
研究性课程 如何开发氢能(学生通过上网等方式,在课外完成)
3．随机进入研究方式
由于事物的复杂性和问题的多样性，要真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构是很困难的。往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解，即将同一个学习内容或问题从不同的时间，不同的情境，为不同的学习目的而采用不同方式解决，其环节要素有：
（1）呈现基本情境；向学习者呈现与当前学习主题的基本内容相关的情境。
（2）随机进行学习：让学生“随机进入”选择的学习内容，呈现与当前学习主题的不同侧面、特性相关联的情境。
（3）思维发展： 由于随机进入学习的内容通常比较复杂，研究总是涉及许多方面，教师应特别注意发展学生的思维能力
（4）小组协作学习：围绕呈现不同侧面的情境所获得的认识，在小组间展开讨论。
（5）学习效果评价：包括自我评价和小组评价。
基本情境 问 题 Al(OH)3的制取（实验室）
随机学习 相关知识 ① ③
②
思考研究
(思维发展) 选择原料 Al KAl(SO4)2 NaAlO2
制取方法
小组协作 效果评价 从①原料的来源；②消耗原料的量的大小；③反应控制的难易；
④生成物是否易分离；5是否环保等角度通过小组讨论进行分析评价
当然，在建构主义学习环境下可以采用不同的教学方式，可以运用支架法、抛锚法和随机进入法，但在实际教学中，不一定采用某种单一的方法，也可以将两种以上的方法结合在一起，以某种方法为主，其它方法为辅，灵活加以运用。
三、设计探索性实验是化学学科教学中研究性学习的重要方式
作为一实验为基础的化学学科，把实验同研究结合起来，通过实验来探求结论，是化学教学的核心。但是，目前我们的实验大多数是按照标准的方法进行机械操作的、验证性的，这种实验是无法满足学生的求知欲望的，应在教学中增加探索性实验的比重。通过学生自行设计探索性实验，将学生置于科学探索的情境中，亲身探索新知识，从而使学生的创造能力得到有效的培养与发展。
1．设计探索性实验的操作基本程序
设计探索性实验设计过程是以科学实验为基础的，用科学方法而展开的探究
过程。这一过程可用下图表示：
收集资料和事实
问 题
整理加工资料和事实
提出和验证假设
得出结论
评价
以实验为基础的探究学习过程
2．设计探索性实验的方法
若依据师生双方在化学实验实施时的主体地位和作用来探讨实验设计模式，把探索性实验分为指教师设计探索性实验和学生设计探索性实验。（列表如较如下）
教师设计探索性实验 学生设计探索性实验
认知顺序 数据→概念* 数据→概念
问题选择 教师 学生
实验设计 教师或学生 学生
数据分析 学生 学生
数据解释 学生 学生
*概念，泛指科学结论；数据，泛指从实验获得的各种有意义的信息。
3．设计探索性实验的策略
（1）目标逼近策略
设计难度较大的探索性实验时，可以把问题分解成许多小问题。使目标一步步达到，如Fe(OH)2白色絮状沉淀的制取。
问题1：如何生成Fe(OH)2? 把NaOH滴到FeSO4溶液中，结果：观察不到白色絮状沉淀。分析原因：在滴加NaOH溶液时带入空气。
问题2：怎样操作才不带入空气？把滴管伸入试管底部滴加。结果：观察不到白色絮状沉淀。分析原因：FeSO4溶液中也混有空气。
问题3：如何排尽溶液中的空气？Fe和稀H2SO4反应生成H2赶空气。
问题4：赶净装置中空气后，怎样使FeSO4和NaOH两溶液混和？
这样问题设计有层次性，学生容易设计出多种方案，从而逐步达到目标。
（2）时序变换策略
合理调整实验时序，能使实验由验证性转变为探究性。
验证性实验教学程序：问题 → 原理 → 结论 → 实验
探索性实验研究程序：实验 → 问题 → 讨论 → 结论
例： “非极性分子和极性分子”一节的学习，验证性的教学模式首先给出极性分子、非极性分子的定义，然后讨论水分子是极性分子，CCl4分子是非极性分子，最后用实验加以验证：水流在带电玻棒靠近时发生偏转，而CCl4流不发生偏转。
探索性实验教学模式的首先通过学生实验，创设一个问题情景--为什么水流和CCl4流在带电玻棒靠近时会发生不同现象？然后用极性分子、非极性分子的定义和H2O、CCl4的空间构型进行分析，最后得出结论。
同样的实验，通过合理地调整实验时序，使验证性实验变为探究性实验，对实施研究性学习，发展学生的能力有重要意义。
（3）比较研究策略
探索反应机理时，常常选择几组实验进行比较研究，得出结论。
例如：探索Mg(OH)2溶于铵盐实验
加入试剂 现象 结论
Mg(OH)2悬浊液 滴加稀NH4Cl溶液 不溶解 Mg(OH)2溶于浓铵盐
Mg(OH)2悬浊液 滴加浓NH4Cl溶液 溶解
Mg(OH)2悬浊液 加入NH4Cl固体 溶解
Mg(OH)2悬浊液 滴加浓NH4Ac溶液
溶解 得出Mg(OH)2溶于铵盐的实质
（4）量变质变策略
在化学实验中随着量的变化其实验现象，化学性质等也将发生变化，体现了化学实验过程是一个动态的过程，设计实验时更要注重量的控制及反应过程的探究。
例如：探索Na2S和FeCl3反应的产物
FeCl3溶液 滴加Na2S 溶液颜色变成绿色，有淡蓝色S析出 滴加Na2S 有黑色沉淀
FeCl3溶液 滴加H2S 溶液颜色变成绿色，有淡蓝色S析出 滴加H2S 现象一样
从上述实验探索中，使学生得出结论：量不同，可能生成的产物也不同。
在化学教学中实施研究性学习的关键在于转变教育观，由传统的注重于学习者外在的知识、技能的掌握，转变为注重于学习者在学习过程中内在思维和情感的自我体验；由传统的教师在学校课堂环境掌控的被动、单向、固定学习，转变为学生在社会和网络相结合的环境中掌控的主动、发散、交互学习。由教师作为学习过程中显性的决策者、主角，转变为学习过程中隐性的参与者、配角，而学习者将成为学习活动的真正主人和决策者。
参考文献：
①刘知新主编，《化学教育系统论》，广西教育出版社，1996，P67、P77、P179。
②徐承波、吴俊明主编，《化学教学设计与实践》，民主与建设出版社，1997，P99
③廖大海，《略论研究性学习评价的三个问题》，《上海教育科研》，2000年，第1期。④形红军，《高中物理探索性实验的设计》，《课程·教材·教法》，1999年,第9期,P32。
⑤陈琦、张建伟：《建构主义学习观要义评析》，《华东师范大学学报》（教育科学版），1998年第1期。