加強探究實驗教學，促進學生能力高效發展

摘 要：化學是一門以實驗為基礎的科學，而化學實驗又是化學教學中有效的教學方式之一。實驗探究可以提高學生的發散思維能力、實踐能力、創新能力等，同時又可以提升學生的科學素養，為學生終身學習提供必要條件。

關鍵詞：實驗探究；原電池工作原理；科學素養

高中化學新課程標準指出：“高中化學新課程應有利于學生體驗科學探究的過程，學習科學探究的基本方法，加深對科學本質的認識，增強創新精神和實踐能力。”化學實驗是化學科學發展的基礎，實驗的教學功能在化學教學中的作用是其他教學手段不能替代的，課堂上落實化學實驗，完善化學實驗功能，對學生能力的提高有很好的促進作用。

探究實驗具有未知性、探索性、開放性等特點，加強探究實驗教學，有利于學生發揮主觀能動性，形成較強的問題意識。學生通過提出問題—猜想—設計實驗—動手實驗—分析實驗現象—得出結論，這樣的教學過程有利于真正發揮學生學習的主體性，使之自主掌握學習策略，培養學生的綜合能力。

本文結合“原電池的工作原理及其應用”的教學實踐，談談關于加強探究實驗教學、促進學生能力高效發展的一些做法和思考。

一、創設積極的學習情境，培養學生發散思維能力

一堂課，教師如果不想方設法讓學生進入情緒高昂狀態，而急于傳授知識，可能這種知識只能讓學生產生冷漠的態度，而沒有投入真感情，這樣就容易疲倦。創設教學情境導入新課能促使學生形成學習動機，快速進入學習情境，為新知識的學習做好鋪墊。

本節課的教學重點是原電池的工作原理及其應用，理論知識涉及到能量的轉變，較抽象、難理解，使學生感到枯燥乏味。教師以“水果電池”導入新課。（水果電池：在一顆葡萄上分別插入一小段的鋅片和銅片，把鋅片和銅片的另一端通過導線連接在電流計的兩極。）讓學生產生聯想，發散思維，提高學生的學習興趣，激起學生學習新知識的愿望，引領學生以一種輕松愉悅的心情進入新的學習情境中。

二、鼓勵學生大膽猜想，勇于質疑，培養學生提出問題的能力

偉大的物理學家愛因斯坦說過：“提出問題比解決問題更重要。”提出問題是思維的開始，小疑則小進，大疑則大進。在課堂教學中，教師除了要讓學生學會解決問題外，也應該引導學生提出問題。

本節課引導學生從實驗中提出問題，大膽設想，主動探求問題的本質。水果電池的導入引起了學生的認知沖突，學生從已有的生活經驗出發，結合自己的學習基礎，對水果電池裝置電流計的偏轉產生了疑惑，該裝置對學生的學習起了誘發作用，誘發學生提出問題——該裝置為什么會產生電流？接著，結合學生所掌握的物理化學常識，引導學生大膽猜想產生電流的原因，過程如下：

電流計指針偏轉—裝置中產生電流—出現電子定向移動—反應要得失電子—該反應必須是氧化還原反應—化學能轉化為電能。繼而學生猜想產生電流的原因——該裝置必須發生氧化還原反應，使化學能轉化為電能。

“該裝置為什么會產生電流？”水果電池實驗給學生帶來意想不到的感官刺激，激發了學生的好奇心，并給學生帶來奇思妙想，啟發學生思考，學生對此產生疑惑，激活探索欲望，繼而渴望解決問題。課堂上形成積極的認知氛圍和情感氛圍，學生的學習就會變得積極、主動，學生漸漸進入自我驅動的探究性學習狀態中。

三、指導學生自主設計實驗，培養學生解決問題的能力

培養和提高學生解決問題的能力是化學新課程的目標之一，學生要學會針對具體問題找到具體的解決方案。設計實驗方案是實驗探究過程中的重要環節，因此方案設計過程中必須做到一絲不茍，嚴肅認真，任何一個實驗設計環節出現問題都有可能導致實驗的失敗甚至發生實驗事故。

對于原電池的形成條件，教師引導學生自主設計實驗方案。

實驗準備：銅片、鋅片、稀硫酸、導線、電流計。

設計實驗1：將鋅片和銅片分別插入稀硫酸中，觀察現象。

設計實驗2：將插入稀硫酸的鋅片和銅片互相接觸，觀察現象。

分析1：對比實驗1和實驗2，探究條件“形成閉合回路”。

設計實驗3：將銅片和鋅片插入稀硫酸中，用導線將電流計的兩端分別連接在銅片和鋅片上，觀察現象。

設計實驗4：將銅片和銅片插入稀硫酸中，用導線將電流計的兩端分別連接在兩段銅片上，觀察現象。

分析2：對比實驗3和實驗4，探究條件“自發進行的氧化還原反應”。

設計實驗5：將鋅片和鋅片插入稀硫酸中，用導線將電流計的兩端分別連接在兩段鋅片上，觀察現象。

分析3：對比實驗3和實驗5，探究條件“活潑性不同的兩個電極”。

設計實驗6：將鋅片和銅片插入蔗糖溶液中，用導線將電流計的兩端分別連接在銅片和鋅片上，觀察現象。

分析4：對比實驗3和實驗6，探究條件“電解質溶液”。

實驗設計要求學生在設計實驗過程中對癥下藥，通過各種有效途徑找到解決問題的主要思路，本節課的實驗要設計出控制單一變量的方案，培養學生解決問題的能力。同時，要求學生認真對待每一個實驗步驟的設計，不能有半點馬虎。

四、有序組織學生分組實驗，培養學生實踐能力

培養學生實踐能力是高中化學教學的出發點和歸宿?！皩嵺`是檢驗真理的唯一標準”，百說不如一做，通過自己的實踐活動獲得成果，可以體會到學習的價值。教師通過化學教學引導學生動手實驗，使學生體會到知識來源于實踐。

原電池原理的探究實驗從提出問題到猜想，再到設計實驗，都是為實踐做鋪墊，通過動手實驗，檢驗實驗方案。實驗過程中，筆者給學生足夠的時間和空間動手、觀察，學生發現在操作實驗2和實驗3的過程中，出現了預想之外的實驗現象——除了銅片上產生氣泡外，鋅片上也出現了氣泡。實踐出真知，只有實踐才有發言權，光靠預想是想不出真理的。當然，學生在實驗過程中觀察、記錄實驗現象，必須消除主觀性，尊重實驗事實，才不會錯過任何一個發現真理的機會。

五、引導學生處理實驗結果，培養學生分析能力

分析能力是每個人在學習與生活中必須掌握的技能，對于化學實驗而言，學生進行任何一個實驗都離不開對實驗的分析。實驗分析能力是學生科學素養的體現，不善于分析實驗將阻礙學生科學素養的發展。分析問題的關鍵要緊扣問題的精髓，分析實驗現象要透過現象看本質，不能停留在現象表面。

本節課學生通過實驗操作、觀察、記錄，得到以下六個現象：

實驗現象1：鋅片上有氣泡。

實驗現象2：銅片上有氣泡，鋅片上也有氣泡。

實驗現象3：銅片上有氣泡，鋅片上也有氣泡，電流計的指針發生偏轉。

實驗現象4：兩個電極都不產生氣泡，電流計的指針不偏轉。

實驗現象5：兩個電極都不產生氣泡，電流計的指針不偏轉。

實驗現象6：兩個電極都不產生氣泡，電流計的指針不偏轉。

實驗過程中，筆者引導學生根據以上六個實驗現象，進行討論比較、綜合分析，特別是實驗2與實驗3出現了預想外的現象，不僅銅片上連鋅片上也有氣泡，引導學生進一步分析產生該現象的原因。

師：實驗2與實驗3中銅片和鋅片都產生了氣泡，銅片上有氣泡是因為氫離子在銅片上得到電子轉化成氫氣，而鋅片上為什么會有氣泡呢？

生：氫離子也在鋅片上得到電子轉化為氫氣。

師：你們結合實驗2設想一下，如果實驗2中銅片無限的縮小，會出現什么情況呢？

生：類似于鋅片上含有雜質銅。

至此學生理解了實驗2與實驗3出現預想外的現象是由于實驗中用的鋅片含有雜質，如果換成純的鋅片，純鋅片上就不會再產生氣泡了。實驗分析過程中學生做到點面結合，前后聯系，牢牢把握六個現象的內在關系，通過兩兩對比發現問題的本質，最終歸納小結形成原電池的條件：自發進行的氧化還原反應，兩個活潑性不同的電極，電解質溶液，形成閉合回路。

之后，教師引導學生根據實驗事實，對該設計方案進行反思，討論實驗中遇到的問題，進一步改進實驗。

六、實驗反思與改進，培養學生創新能力

創新能力的培養是素質教育中最具活力的課題，實驗的改進就是在原有實驗基礎上進行的一種創新做法。實驗探究不僅是為了培養學生的探究能力，而且要讓學生認識到它是獲取知識的一種有效途徑，所以開展探究實驗不僅要注重過程和方法，也要注重結果。當學生發現實驗不夠完善時，教師一定要給與適度的引導，使學生在原有的基礎上再前進一步。

本節課學生通過實驗發現了單液原電池的缺點（兩個電極現象互相干擾）。為此，筆者提供雙液原電池與單液原電池對比的相關信息給學生，引導學生對原裝置進行改進。

生：單液原電池中兩個電極的反應現象互相干擾，不利于觀察。

師：雙液原電池與單液原電池相比所具備的優點（由現象的比較到本質的比較）有利于最大程度地將能量轉化為電能；可以獲得單純的電極反應，便于分析兩電極上的現象。

師：在原裝置的基礎上，利用下列提供的材料設計新的原電池，便于觀察實驗現象。

實驗準備：銅片、鋅片、ZnSO4溶液、CuSO4溶液、鹽橋（瓊脂+飽和氯化鉀溶液）、電流計、導線（單液原電池和雙液原電池的裝置圖如下）。

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雙液原電池跟單液原電池相比，具有便于觀察實驗現象的優點，同時還有利于將化學能轉化為電能。學生反思提出問題后，教師引導學生在原有裝置的基礎上進行改進，增加實驗的嚴密性，避免因裝置的缺陷產生不良后果，引導學生養成精益求精的學習習慣，實驗反思與實驗改進既可以鞏固已有知識基礎，又能夠促使學生在實驗中應用知識，不斷思考，不斷創新，不斷完善。

七、布置家庭實驗，培養學生綜合應用能力

家庭實驗來源于生活，應用于生活，能夠促使學生注意觀察日常生活的一些化學現象，運用化學知識解釋身邊的化學現象，利用化學知識解決身邊的化學問題，學以致用。

本節課中，筆者引導學生利用生活中常見的材料設計水果電池。（實驗準備：水果有桔子、番茄、檸檬或其他水果，金屬有鐵絲、銅絲、鋁片等，其他有石墨、電極燈泡、小刀、導線若干。）家庭實驗以常見的化學物質作為原料，使學生產生一種親切感。在以實驗結論為指導的前提下，學生根據自己的喜好、興趣設計不同類型的裝置，促進學生的個性發展，培養學生綜合能力。“冰凍三尺，非一日之寒”，家庭實驗的趣味性能保持并不斷提升學生學習化學的熱情。

總之，學生的化學學習離不開實驗，學生的綜合能力在實驗探究中得到培養和提高。除此之外，探究實驗還能提高學生的心理承受能力，增強自信心。如果實驗失敗，學生可以從事實出發，客觀分析實驗失敗的各種因素，提高學生的科學素養；同時從失敗中吸取經驗教訓，在失敗中成長，還能提高學生的抗挫能力，以更好地適應社會。如果實驗成功，學生就會有成就感，提高學生實驗的主動性，堅定學生學習化學的信心。