化學探究性實驗設計的實踐與體會

摘要：化學探究性實驗設計是培養創新精神和創新人才的重要活動和手段，是提高學生素質的重要途徑。本文從七個方面闡明了探究性實驗設計的一些做法和意義，充分發揮了學生的潛能，發展了學生的創新能力。

關鍵詞：探究性實驗；實驗方案設計；創造能力

化學實驗具有其獨特的生動性、直觀性、科學性、實踐性，教師要引導學生勇于改進實驗方法，設計出安全化、微型化實驗，補充一些創新實驗，以激發學生的創造欲望和學習興趣。

一、 探究性實驗的設計

1. 設計基本操作實驗。探究性實驗采取學生自主實驗方法，利用學生對化學實驗的好奇心，充分調動學生的學習興趣，讓學生探究出正確的實驗方法和正確的操作技能，有目的地對學生進行操作訓練。

2. 設計物質的性質實驗。通常物質的性質實驗大多數是驗證性實驗，是復習和鞏固學生所學的化學知識，實驗的難度比較小，但常常不能滿足部分學生的求知欲，重復做這種實驗，學生的實驗興趣會下降。對這樣的化學實驗，最有效的方法是把它放在課堂教學中去完成，變復習鞏固知識為探究新知識，讓學生學習科學家的研究方法，自己去感受、探索新知識，運用結論，在新情境中解決新問題。

例如，在探究硅酸鹽性質實驗時，可設計如下實驗：⑴玻璃的刻花；⑵水底花園的制作等。引起了學生很大的興趣。又如探究Cu和HNO3反應產物時，產生的氣體是NO還是NO2、或者兩者都有？反應器內空氣如何排除如何驗證產生的氣體？

3. 設計物質的制備實驗。物質的制取通常是一個綜合性實驗，它要求學生具備一定的化學知識，同時對實驗操作技能要求比較高。學生對這樣的化學實驗好奇心特強，興趣也特別濃厚，但也是問題最多的一類化學實驗。實驗設計的好壞直接關系到實驗的成功率和結論的正確性。因此這類實驗設計首先應降低難度，把大實驗劃分成若干個小實驗，先讓學生探究出每個小實驗中的實驗方法（要點）和要掌握的知識及操作技能，最后再探究出完整的實驗方法。

例如，探究實驗室制取氨氣的方法時，根據教科書上的原理2NH4Cl＋Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O，先把實驗分成若干個小實驗:⑴氣密性檢查實驗的探究;⑵對大試管內固體加熱實驗的探究;⑶排空氣法收集氣體實驗的探究;⑷儀器裝配實驗的探究。做完上述實驗后再做實驗室制取氨氣時，實驗難度明顯減小，實驗的成功率顯著提高。同時讓學生懂得探究知識的思路和方法，這類實驗是讓學生從基本的實驗操作過渡到獨立完成化學實驗。應注意的是還可以讓學生設計出其他制備氨氣的簡單方法，例如加熱濃氨水、把濃氨水滴到NaOH固體中等等。

4. 設計知識的應用實驗。化學知識應用于實踐是化學教學的最終目的。知識應用性實驗不僅要完成教材中要求的化學實驗，而且還要緊密聯系實際，解決生活中的一些實際問題。要求學生先設計出解決問題的方案，然后經過師生共同分析、討論、修改后進行實施，必要時由部分學生協作來完成。這樣的探究性實驗是對學生所學化學知識和化學實驗操作技能的一次檢驗。

例如，某樣品中含有KClO3和NaCl，測樣品中KClO3的含量。試設計實驗方案，通過使KClO3分解并測定氧氣的體積，求得樣品中KClO3的質量分數。要求畫出實驗裝置圖，寫出主要操作程序，并說明在實驗中可能造成誤差的原因。教師可設計帶下列問題的系列實驗進行探究：⑴實驗室制取氧氣要用到哪些儀器和藥品；⑵定量收集氧氣的方法。

5. 設計微型實驗。微型實驗是近二十年發展較快的一種新的化學實驗。微型實驗節約藥品，節省時間，操作安全，污染少，學生可以自己動手制作儀器，自行實驗，積極參與，激發興趣，培養創新精神。

例如，“鹵素各單質的活動性比較實驗”，教師可指導學生將試管改為點滴板，即在點滴板的2個穴內分別滴入2滴KI溶液，再在滴有KI溶液的2個穴內分別滴入兩滴飽和氯水和溴水，用細玻璃棒攪拌，然后，滴入一滴淀粉溶液，可觀察到溶液變藍。這樣，氯水和溴水用量減少，大大減輕了因氯氣和溴蒸氣的揮發所造成的環境污染。

6. 設計生活中的實驗。化學實驗要貼近生活，貼近社會，探究生活、社會中的化學問題，解釋、解決日常生活中的實際問題，拓寬化學實驗的功能，培養學生創新能力。例如，探究普通安全火柴的實驗：⑴燃燒前、后的火柴頭與硝酸銀溶液的反應；⑵普通安全火柴頭剛燃燒時的氣體分別與高錳酸鉀溶液、品紅溶液、碘化鉀的淀粉溶液反應；⑶火柴頭燒穿鋁薄片；⑷火柴盒側面的紅磷轉化為白磷的實驗等。

7. 設計趣味性實驗。化學實驗具有動機功能，可以激發學生學習化學的興趣，啟迪學生思維，開拓創新精神，要探究如何增加化學實驗的趣味性。如點銅變“銀”，點“銀”變“金”的實驗，滴水生火，吹氣生火，滴水點燈，魔棒點燈，火龍寫字等。

二、 探究性實驗設計的體會

1. 教師轉變了教學觀念，營造了民主、平等的課堂氛圍，更好地發揮了主導作用。在實驗課上，教師變換了地位，轉換了角色，既是知識的傳播者，教學活動的組織者，又是研討的參與者，知識的獲得者，能力的發展者。師生間是平等的，學生可以自由地發表見解，自由地討論爭辯；而教師則卸下了滿堂傳授的重負，從容做起“導演”來。其結果，大大激發了學生的學習興趣，為學習創設了最佳情景，指導學生學，啟發學生學，促使學生迸發思維的火花。與此同時，教師教給了學生獲取知識的方法，送給了他們打開知識大門的鑰匙，幫助他們學會了學習。當學生遇到疑難時，引導他們去想；當學生思路狹窄時，誘發他們拓寬；當學生“山重水復疑無路”時，帶領他們步入“柳暗花明”的佳境。

2. 學生逐漸成為會問會學的人。在實驗課上，也有教師提問學生，但更多的是學生對自己提問，向同學提問，向老師提問，甚至向教材發問。實踐證明，這種寶貴的質疑問難精神的培養，需要師生共同努力，必須經歷一個較長的過程。

三、 探究性實驗設計應注意的問題

一個好的探究性化學實驗方案，既培養了學生思維能力，又提高了學生的實驗操作技能，同時對化學實驗教學能收到事半功倍的效果。但在設計探究性化學實驗時除了應該根據學生的心理特征和認知結構外，還需注意以下兩點：

1. 把握好實驗的難度。在設計探究性實驗時應根據學生的實際水平，先從單個的儀器操作到儀器組裝的應用性實驗，從單個的已知物質鑒別到多個未知物質的鑒別，從一般的簡單實驗到較難的綜合實驗，慢慢過渡，逐步提高。

2. 對意外結果的解決和注意安全。學生在探究過程中可能出現意想不到的結果，設計時應做充分準備，解決可能發生的問題。如在探究實驗室制取乙炔實驗時，學生可聞到有特殊難聞的臭味氣體產生，這是因為電石與水反應產生的乙炔常混有PH3、H2S等雜質的緣故。由于受知識的局限，教師應加以引導，讓學生查閱有關資料自己解釋，或讓學生作進一步探究（開展課外活動實驗）。

參考文獻：

[1]朱綺琴，朱兵，周寧懷．化學活動課及微型實驗的設計與實踐下冊(中學微型化學實驗分冊).民主建設出版社，1999(8).

[2]霍益萍.研究性學習實驗與探索.廣西教育出版社，2002(2)．

[3]廣西師范大學科學教育研究所.理科教學中如何實施科學探究性學習.中國教育報，2002(11).