淺議高中化學(xué)教學(xué)中的實驗探究活動

高中新課程的一個重要目標(biāo)就是發(fā)展科學(xué)探究能力。化學(xué)實驗是進(jìn)行科學(xué)探究的主要方式，是發(fā)展科學(xué)探究能力的重要途徑。積極開展實驗探究活動，對于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，發(fā)展他們的科學(xué)探究能力，具有十分重要的作用。本文就高中化學(xué)教學(xué)中的實驗探究活動談一點看法。

一、實驗探究活動的過程和方法

從實驗在化學(xué)教學(xué)認(rèn)識中的作用來看，實驗探究的方法一般可分為探索性實驗和驗證性實驗，這兩種探究方法不僅在過程上有所不同，其功能亦大不相同。

1. 探索性實驗主要是通過“問題—實驗事實—科學(xué)抽象—結(jié)論”這樣一個過程來體現(xiàn)的。

例如：不考慮氧化還原反應(yīng)，對酸的通性中“酸和某些鹽反應(yīng)”規(guī)律性的探究這一案例，方法如下：

首先提出問題：酸能否跟鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？然后進(jìn)行實驗：在盛有CaCO 固體的試管里，滴加稀HCl溶液，然后觀察現(xiàn)象并進(jìn)行記錄。事實證明這一反應(yīng)是可以進(jìn)行的，即酸是可以跟鹽發(fā)生反應(yīng)的。接著提出：是不是所有的酸都可以和某種鹽發(fā)生反應(yīng)呢？然后針對這一問題進(jìn)行兩組對照實驗：①在盛有CaCO 固體的兩只試管里分別滴加CH COOH溶液和苯酚溶液；②在盛有Na SO 固體的兩只試管里分別滴加CH COOH溶液和H SO 溶液，然后觀察現(xiàn)象并進(jìn)行記錄。通過對所獲得的實驗事實的比較發(fā)現(xiàn)，CaCO +CH COOH和Na SO +H SO 發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，而苯酚和CaCO 、CH COOH和Na SO 不反應(yīng)，為什么呢？進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，CH COOH的酸性比H CO 強，H SO 的酸性比H SO 強，也就是說相對強的酸是可以跟相對弱的酸的鹽發(fā)生反應(yīng)的；而苯酚的酸性比H CO 弱，CH COOH的酸性比H SO 弱，也就是說弱酸不能跟相對強的酸的鹽反應(yīng)。根據(jù)科學(xué)抽象的結(jié)果可以得出結(jié)論：酸可以和某些鹽反應(yīng)；用相對強的酸可以跟相對弱的酸的鹽反應(yīng)制備弱酸。

2. 驗證性實驗是通過“問題—假說—實驗驗證—結(jié)論”這樣一個過程來體現(xiàn)的。

例如原人教版教材（必修加選修）中對“乙醇分子結(jié)構(gòu)”的探究這一案例，方法如下：

首先提出問題：乙醇分子具有什么樣的結(jié)構(gòu)呢？然后結(jié)合乙醇的分子式和碳、氫、氧元素的化合價，推測出乙醇分子可能具有以下兩種結(jié)構(gòu)（提出假說）：

乙醇分子到底是哪一種結(jié)構(gòu)呢？如果是結(jié)構(gòu)（I）的話，那么理論上1mol乙醇可能產(chǎn)生0.5mol或者2.5mol氫氣，甚至3mol氫氣（結(jié)構(gòu)①中的乙醇分子有五個碳?xì)滏I和一個羥基，假定碳?xì)滏I中的氫原子也能被鈉置換）；如果是結(jié)構(gòu)（II），那么理論上1mol乙醇可能產(chǎn)生3mol氫氣（結(jié)構(gòu)②中有六個碳?xì)滏I，假定碳?xì)滏I中的氫原子也能被鈉置換）或者不會有氫氣產(chǎn)生。然后通過實驗來測定和記錄一定量的乙醇跟足量的金屬鈉反應(yīng)所生成的氫氣的體積（實驗驗證），經(jīng)計算，1mol乙醇大約能產(chǎn)生0.5mol的氫氣。據(jù)此可以得出結(jié)論：乙醇分子的結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)（I）。

3. 如上所述，探索性實驗的特點是實驗在前，結(jié)論在后，其教學(xué)認(rèn)識功能主要是為學(xué)生形成理性認(rèn)識打下感性認(rèn)識基礎(chǔ)。而驗證性實驗是結(jié)論在前，實驗在后，實驗的教學(xué)認(rèn)識功能主要是為了檢驗化學(xué)假說，驗證化學(xué)概念和理論，以使學(xué)生獲得正確的理性認(rèn)識。由此可知，兩種認(rèn)識過程不同，其教育價值也不盡相同：（1）與探索性實驗的基本程序相比較，驗證性實驗非常重視學(xué)生對提出假說的理論依據(jù)的討論。這不僅可以克服學(xué)生草率或盲目地選擇假說的傾向，而且還可以提高學(xué)生的語言表達(dá)能力。另外，對假說所依據(jù)的理論進(jìn)行討論的過程，其實也是由感性認(rèn)識向理性認(rèn)識飛躍的抽象思維過程，是與學(xué)生的邏輯推理能力的成長和提高緊密地聯(lián)系著的。（2）與探索性實驗相比較，驗證性實驗更能夠使全體學(xué)生共同參與同一課題的解決過程，它可以使每位學(xué)生都有機會和權(quán)力發(fā)表自己的見解，同時還可以培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作意識。也就是說它更能夠體現(xiàn)教學(xué)的民主化。

二、探究活動前提出的問題應(yīng)明確而具體

如上所述，不論是探索性實驗還是驗證性實驗，其基本的教學(xué)程序中都要首先提出問題，然后再進(jìn)行科學(xué)探究。如果探究活動前教師向?qū)W生提出的問題過于籠統(tǒng)，則不利于探究活動的順利實施。例如實驗探究“增大反應(yīng)物的濃度對化學(xué)平衡有何影響”這一案例，如果探究實驗前教師提出的問題是增大濃度對化學(xué)平衡有何影響，則可能會導(dǎo)致學(xué)生思維的混亂，因為“增大濃度”是一個不明確的說法，增大什么濃度沒點明，也就不易給學(xué)生的思維定向，況且勒夏特列原理是在其他條件不變的情況下，以只改變一個條件為前提的。因此，教學(xué)中教師最好是結(jié)合具體實例向?qū)W生提問，如對FeCl +3KSCN?葑Fe（SCN） （血紅色）+3KCl反應(yīng)來說，在其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物（FeCl 或者KSCN）的濃度，此平衡將向何方向移動？提出問題后，學(xué)生再結(jié)合勒夏特列原理就比較容易理解了。

三、驗證性實驗中的假說這一環(huán)節(jié)一般由教師完成

實驗探究是一種邏輯和想象相融合的活動。在實驗探究過程中既需要猜測，也需要作出科學(xué)的假設(shè)，并需要通過實踐來求證和檢驗假設(shè)。實驗探究活動的開展，不僅需要學(xué)生具備一定的邏輯思維能力、一定的想像能力，而且還需要足夠的時間。一個相對完整的探究活動包括了一系列科學(xué)方法，例如對上述例子，教師可以給出三種假說：①平衡向正反應(yīng)方向移動（顏色加深）；②平衡不移動（溶液顏色不變）；③平衡向逆反應(yīng)方向移動（溶液顏色變淺）。

四、重視實驗的過程，更應(yīng)重視實驗結(jié)果

化學(xué)實驗功能的體現(xiàn)，不僅僅在于獲得正確的實驗結(jié)果，還在于使學(xué)生經(jīng)歷和體驗獲得實驗結(jié)果的探究過程，只有親身經(jīng)歷了這樣的過程，學(xué)生才能對什么是科學(xué)實驗有較為深刻的理解，才能在這樣的過程中受到科學(xué)過程和科學(xué)方法的訓(xùn)練，形成科學(xué)的情感態(tài)度和價值觀。然而令人遺撼的是，從實踐中來看并沒有見到應(yīng)有的效果。筆者帶了課改后的兩屆高三，每每復(fù)習(xí)到元素及其化合物，都會感到有太多的無奈：學(xué)生群體性地出現(xiàn)化學(xué)式書寫錯誤，不懂判斷反應(yīng)產(chǎn)物，不知道化學(xué)方程式怎么書寫，不知道化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生。這固然有生源方面的問題，也可能存在教師素養(yǎng)方面的問題，甚至有教材編排上的問題，但不可否認(rèn)的是，片面追求探究過程而忽視結(jié)果才是最根本的原因。從某種程度上講，化學(xué)式、化學(xué)方程式（原理）也是一種結(jié)果，是前人的探究成果，離開了這些成果，我們用什么作為依據(jù)進(jìn)行實驗探究呢？只要過程不要結(jié)果的探究又有什么現(xiàn)實義意呢？因此，教學(xué)中我們應(yīng)該把實驗過程和實驗結(jié)果作為一個完整的探究活動來看待，不能走極端。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。”