探究性學習在初中化學實驗中的應用

　　實驗型探究性學習是以實驗選題為中心的主體探究學習，能給學生提供主動探究知識的寬松環境，讓他們在設計和實驗操作成功的愉悅情緒下，潛力得到充分發揮，思維更加活躍。下面談談如何在初中化學實驗教學中嘗試運用探究性學習，提高學生的實驗探究能力。
　　一、設置實驗探究情境，培養學生實驗探究能力
　　化學新課程將“科學探究”作為改革的突破口，大力倡導開展實驗探究活動，以提高學生的實驗探究能力。實驗型探究性學習強調學生的親身經歷和體驗，它與“試錯”“質疑”“假設”“推倒重來”緊密相連，比有些照方抓藥式的實驗目標教學模式要靈活得多。在實驗探索中包含的想象和創造性，比傳統實驗更豐富，思維的空間更廣闊。
　　1.設置問題情境，激發學生的實驗興趣
　　問題情境是經常被應用的教學情境。注重創設問題情境，可以提高學生主動參與活動的意識。例如，在“用排水集氣法收集氧氣”的實驗教學中，教師會在實驗前反復強調“待氣泡連續均勻放出時再收集氧氣”的正確操作，仍有很多同學在加熱前就已經把導管伸入集氣瓶內，使收集到的氧氣不純，從而造成氧氣的性質實驗現象不明顯。針對這一問題，教師可以嘗試運用探究性學習的方法，預先裝配好用排水集氣法收集氧氣的實驗裝置，然后開始加熱并收集氣體。收集滿第一瓶后，貼上標簽“A”，立即收集第二瓶，集滿后，貼上標簽“B”。接著，用收集好的這兩瓶氧氣做了一個細鐵絲燃燒的對比實驗。在實驗中，學生觀察到A瓶中鐵絲燃燒的劇烈程度和時間都不如B瓶。這樣，很自然地激發起學生的好奇心和進行實驗探究的積極性。
　　2.創設探究實驗，解決實際問題
　　化學實驗型探究性學習是指在開放的化學問題情境下，學生主動發現問題、提出問題、解決問題的一種練習形式。在上述案例中，教師讓學生講出心中的疑惑。學生提出，“為什么在同樣條件下收集的兩瓶氧氣在對比實驗中存在差異呢？是什么原因造成的？”在經過討論后，教師讓學生說說自己的看法。有同學提出：“A瓶中鐵絲燃燒的劇烈程度和時間都不如B瓶，說明A瓶中的氧氣沒有B瓶多，不如B瓶純凈。”這個觀點得到其他同學的一致贊成。這位同學又提出：“是不是因為裝置氣密性不好，導致A瓶氧氣不純？”馬上有另一位同學反駁這個觀點：“如果是氣密性不好，應該兩瓶氣體都不純。”又有其他同學提出：“是不是因為試管及導管中的空氣混入了A瓶，造成了A瓶中氧氣不純，而B瓶是在收集完A瓶后馬上收集，所以B瓶收集到的氧氣就比A瓶純凈。”這個觀點得到大家的一致贊同。教師提出：“我們假設這個觀點正確，那么應該如何操作避免產生這個問題？”學生提出：“在加熱前，不能把導管口放入集氣瓶內，當把試管中的空氣排盡后，再將導管口放入集氣瓶內。”馬上又有同學提出：“怎樣才能知道空氣已經排盡了呢？”教師讓學生回想前面實驗中在加熱后，導管口產生氣泡速度的變化情況。學生馬上能得出答案是氧氣。教師肯定了學生的推斷，并讓學生用正確的操作再做一遍驗證假設。
　　學生通過分組實驗后，發現按正確的操作方法制得的兩瓶氧氣在鐵絲燃燒的對比實驗中，現象基本一樣，從而證明前面實驗中A瓶中氧氣不純是因為錯誤操作導致空氣混入造成的。在通過探究性練習后，大多數學生都能按照正確的操作方法來收集氧氣，實驗得到了較好的效果。
　　二、發展學生化學實驗的設計能力
　　設計簡單的化學實驗，從實驗中搜集證據，驗證假設，獲得問題的解決。讓學生成為實驗的設計者，操作、觀察、記錄、分析、思考的主體是學生，教師只是設計的引導者、實驗的指導者，觀察、發現問題，進行啟發指導，提出建議，回答質疑。例如：在“空氣中氧氣含量的測定”的教學中，教師向學生介紹了化學家拉瓦錫通過實驗測出空氣中氧氣含量的方法。教師設計了一個實驗，粗略地測定空氣中氧氣的體積分數。分組討論，甲同學提出：“取一定體積的空氣，把火柴點燃伸入集氣瓶中，熄滅后，用原來的總體積減去后來剩余的體積，即為氧氣的體積，再通過計算，便可求出氧氣的體積分數。”教師激勵學生大膽參與，再引導學生發現方案中的不足，鼓勵學生一起完善、改進。乙同學說：“按他的方案，我覺得氣體的體積減小量無法測定。我的設計是，將一只較長的蠟燭放在水槽底部，向水槽中加水，使水面低于蠟燭，再點燃蠟燭，將一個集氣瓶倒置在蠟燭的上方，當蠟燭熄滅后，由于集氣瓶中的氧氣被消耗，那么水面上升多少就表示氧氣的體積是多少。”學生經過議論，同意該方案。教師說：“我也很欣賞這位同學的方案，他巧妙地運用物理學知識，利用倒吸入瓶內水的體積，明確地表示出被消耗氧氣的體積，從而測出一定體積的空氣中所含氧氣的體積，很有創意。那么，還有沒有需要完善的地方？”接著，教師請乙同學演示剛才的設計方案，結果水上升的體積約為集氣瓶容積的1/10。教師問：“科學家的結論是氧氣體積約占空氣的1/5，而在他的實驗中，氣體減少的體積卻遠遠小于1/5，為什么？”丙同學說：“蠟燭燃燒放熱，使剩余氣體膨脹，所以液面上升的體積分數偏小。”隨即，大家就等到裝置完全冷卻到原來的溫度后，再觀察。兩分鐘后，觀察到的結果仍然偏小。教師說：“看來還有別的原因？想想蠟燭燃燒后生成物是什么狀態？”學生回答：“蠟燭燃燒生成了水和二氧化碳，二氧化碳是氣體，占據了一定的體積，所以，結果偏小。因此應選用燃燒后不生成氣體的可燃物。”教師及時肯定，同時適時向學生介紹一種可燃物——紅磷，它在空氣中燃燒，生成一種白色固體（展示紅磷樣品），并給出這個實驗的裝置和藥品，可謂是水到渠成。
　　教師在化學實驗教學中，要盡可能多地為學生創造進行化學實驗設計的機會，使學生在化學實驗設計的過程中，體會實驗設計的重要性，認識實驗設計應遵循的基本原則，初步掌握化學實驗設計的基本方法。教師在化學實驗設計教學中，還要鼓勵學生積極大膽地提出自己的設想，并主動與同學、與老師進行討論和交流。在討論和交流的過程中，老師要鼓勵學生進行實驗對自己的實驗方案進行論證，引導學生傾聽別人的設計方案和別人對自己的實驗設計方案的評價意見。通過反思和自評，發現自己與他人的長處以及存在的問題，提出進一步完善和改進的具體建議。
　　實驗型探究性學習是課程改革的要求。每個教師應該順應時代的發展，積極探索新的課程要求下化學教學的方向，以人為本，培養學生的創新精神和科學素質。
　　（作者單位 河北省秦皇島經濟技術開發區第三中學）