淺談如何通過化學實驗教學培養學生科學探究能力

馬永發

【摘 要】加強素質教育，以化學基礎知識為載體，在化學實驗教學中開展研究性學習，培養學生科學探究能力。

科學探究是學生積極主動地獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動，主要指的是學生從問題或任務出發，積極主動的通過形式多樣的探索活動，以獲得知識和技能、發展能力、培養情體驗為目的的學習方式。

【關鍵詞】化學實驗；科學探究

化學是一門以實驗基礎的自然科學。化學試驗不僅是學生獲取化學知識、認識化學規律、形成化學概念的重要途徑，而且也是培養學生科學探究能力的“苗圃”。因此，我們必須立足化學試驗這個基礎努力構建培養學生科學探究能力的“大廈”。

一、夯實化學實驗科學探究的基礎

高中化學“化學實驗方案的設計”是培養學生科學探究能力的好教材。因為“化學實驗方案的設計具有特別重要的意義，它直接關系到實驗效率的高低，乃至實驗的失敗，也貫穿于化學科學發展的全過程。要取得成功，前提是知識基礎，其次是方法和能力。學生已具備的知識基礎是：①基礎概念和原理方面的有：原子結構、元素周期律和元素周期表、化學鍵、物質的量、晶體的類型與性質的關系、化學反應與能量、化學反應速率與化學平衡、電解質溶液、膠體及其應用、氧化還原反應、原電池原理及其應用、電解原理及其應用等。②元素化合物方面的有：族、氮族、堿金屬的通性等。③有機化合物方面有：不飽和烴、烴的衍生物、糖類和油脂中各種官能團的結構與性質和反應。④化學技能方面有：對化學實驗儀器的認識和使用、裝置連接、實驗操作等。

二、主動激發化學實驗探究的興趣

俗話說：“興趣是成功最好的老師”，激發學生化學實驗探究的興趣，是科學探究的力量之源。在教學過程中，本人改變傳統的教學方式，運用現代教學手段進行多媒體進行，將一些教師演示實驗精心設計為探究性實驗，并制成多媒體課件。在多功能廳上課時，將幻燈片投影在大屏幕上演示，通過色彩各異的實驗現象和聲、光、圖結合的動畫效果，創設真實、生動的實驗情景和強烈的視角效果，使學生心靈受到啟發，認識得到滿足，激發了強烈的求知欲，對化學產生極大的興趣。

三、具體開展化學實驗探究的方法

要培養學生化學實驗探究能力，光靠課堂教學是不行的，必須要采取多種方法來實現這一目的。具體作法如下：

一是：改演示實驗為師生共同完成或分組實驗。比如：乙炔的制取和性質實驗，我將此實驗有演示實驗改為分組實驗。首先，啟發學生怎樣才使反應趨于平緩？怎樣才能防止爆炸？讓學生思考能否改用飽和食鹽水代替水與電石反應？若先檢驗乙炔的性質，驗純后再點燃，結果會怎么樣？學生們通過親手實驗，結果不僅現象明顯，而且安全可靠，既克服了畏懼心理，又培養了良好的心理素質和嚴謹的科學態度，激發了認真思考、創新探索的能力，收到了事半功倍的效果。

二是：改驗證性實驗為探索性實驗。驗證性實驗來論證已學過的化學知識的正確性，學生處于被動接受狀態。探索性實驗是學生通過實驗方案的設計，在實驗基礎上，通過科學的分析綜合等思維過程來獲取知識，學生處于一種主動探索知識的狀態，對培養學生探究能力極為有利。比如：對乙二酸化學性質的驗證實驗，在設計實驗方案前，首先讓學生預測乙二酸可能有的化學性質。乙二酸（HOOC—COOH），從結構上看，乙二酸和乙酸都具有相同的官能團——羧基，除應具有與乙酸相同的性質如酸性、酯化外，還具有一些特殊性質。教師設疑：乙二酸受熱能否分解？分解主物是什么？乙二酸能否被高錳酸鉀氧化？乙二酸能否使藍墨水褪色？再按如下步驟進行實驗探索：①用玻璃棒分別蘸乙二酸溶液、乙酸點在pH試紙上，并與標準比色卡對比；②給試管內的乙二酸晶體加熱，將分解產物先通入干燥的、冷的小燒杯中，然后再通入澄清和石灰水中，觀察現象。③向盛有5ml 乙二酸飽和溶液的試管中滴入3滴用硫酸酸化的0.5%（質量分數）的高錳酸鉀溶液，振蕩，觀察現象；④在兩支盛有少許藍墨水的試管中，分別滴入0.5% （質量分數）的高錳酸鉀溶液、2%的乙二酸溶液，觀察現象。

然后進行科學分析：①乙二酸使pH試紙變紅，其pH值比乙酸pH值小；②干燥的小燒杯內壁有水珠出現，澄清和石灰水變渾濁；③高錳酸鉀溶液紫色褪去；④藍墨水褪色。由此得出結論：乙二酸呈強酸性，酸性比乙酸強。乙二酸受熱分解有CO2、 H2O生成。乙二酸被高錳酸鉀氧化。乙二酸能使藍墨水褪色。由此說明，結構不同，性質不同，加深了結構決定性質的理解。

三是：開展研究性學習。 這種學習方式在培養學生探索能力、發揮個性特長、啟迪創造發明、全面提高素質等方面要明顯優于接受性學習的學習方式。比如：在學習了《堿金屬》后，提出了研究性學習課題：①自制焰火實驗，探索焰火反應的機理和條件，為什么會形成五彩繽紛明亮的火焰？②探究性調查活動。同學們自愿組成科研小組，在教師的指導下，查資料，搞調查，互相探討，進行試驗，取得了一些可喜的成果。歸納如下：

1.自制焰火

用氯酸鉀、蔗糖和濃硫酸為引火劑；以鎂粉、鋁粉為發光劑；以木炭、硫磺為發煙劑；以氯化鈣、硝酸鍶、硝酸鋰、氯化鉀、硫酸銅、氯化鈉等為發色劑；分別研細后，以一定的比例混合組成焰火劑。其原理是：濃硫酸使蔗糖脫水而炭化，放出的熱量使氯酸鉀分解產生氧氣，炭燃燒發火，引燃硫磺、鎂粉、鋁粉燃燒，發出耀眼的強光，在產生的高溫下，各種金屬離子會發出不同的顏色。鈉——黃色，鋰——紫紅色，鉀——紫色，銅——綠色，鈣——磚紅色，鍶——洋紅色。故放焰火時，會看到五顏六色、美麗壯觀的景象。

2.探究性調查活動

（1）高二級班學生從榆中北山家鄉取來井水水樣，經過分析化驗，得出家鄉的水質不好，硬度大，Ca2+、Mg2+含量多，不適宜人畜飲用。寫出改用天然自流窖水的分析報告。

（2）高三級學生采集榆中三角城造紙廠排放的污水，經過實驗分析，得出pH值大于8，說明污水含堿量高，會污染下游水源及農田，提出污水處理的建議報告。

（3）變廢為寶，探索利用廢舊電池回收有用材料的原理及實施方案；利用廢暖水瓶膽回收金屬銀的方法。

四、熱情鼓勵化學實驗探究的參與

通過上述活動，開拓學生裝的知識面，開發學生智力，激發學生興趣，調動學生積極性，培養學生探究能力。對這一探究活動的評價，要注重參與，注重過程。有些學生可能因基礎差，方法不當，效果欠佳，也不要對他們求全責備，不要求完美無缺，應給予熱情鼓勵和肯定，希望他們繼續探索。對做得好的要及時表揚，對有價值的成果，可在學校“學習園地”上展出，對特別優秀者可向有關刊物推薦發表，以促進研究性學習活動進一步開展。

五、廣泛重視化學實驗探究的作用

培養學生科學探索能力的方法和途徑是多種多樣的，在化學實驗教學中培養學生探究能力是其他學科不可代替的。因此，必須在各年級廣泛重視化學實驗探究的作用，而且要積極利用現代教育手段，不斷改進教學方法，發揮學生的主體作用，為科學探究創設多種條件和機會，放手讓他們去探索，去創新，尊重學生的認知規律，既重視對基礎知識的教學，又重視學生主體能力的培養，才能進一步加強素質教育，提高教學質量。

總上所述，化學教育應以科學知識為載體，以促進人的發展為目的，使學生成為具有良好素質、扎實的學科基礎知識、富有社會責任心、有創新意識和探索能力的新型發展人才。以上僅是本人在化學教學中的一點嘗試，還有待于在今后的教學實踐中進一步深化和提高。與時俱進，開拓創新，為適應和趕上新時期教育的發展，繼續作艱苦的努力。