高中化學探究性實驗研究

張艷波

《中學化學課程標準》提出：“中學化學教育必須以創新精神和實踐能力為重點”；“要讓學生學得生動、主動，讓學生親自體驗、手腦并用，讓學生應用新技術、獲取新信息，讓學生參與教學、嘗試成功”。化學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗教學更有利于學生進行化學探究性學習，化學實驗探究是化學學科中最主要的探究方式，也是化學學習中重要的學習方式。

1 對探究性實驗概念的界定

探究性實驗是由教師、學生運用實驗手段，探究未知的實驗現象或數據，并在獲得現象和數據的基礎上得出實驗結論。探究性實驗教學是以問題為核心的教學，這種教學方式，為學生提供了發現問題和解決問題的機會。學生可以通過搜集、查閱大量的資料，尋求解決問題的途徑；設計解決問題的實驗方案；通過實驗進行觀察分析……最后將問題解決。化學探究性實驗和驗證性實驗是不同性質的實驗，探究性實驗是以探究問題和任務帶動的，學生可以充分發揮主動性和自主性。

1.1 實驗選題

探究性實驗的選題范圍很廣，可以來源于教學實驗中出現的異常現象和疑難問題，如碳酸鈉、硫酸鎂、氯化鈉導電性差異的探究；也可以是對教材中學生未知的理論事先進行探究，使學生的知識學習提高探究而獲得，如探究不同組成的鹽溶液的酸堿性等；還可以是與生活和環境密切相關的現象或事物等的探究，如制作番茄電池、探究原電池的工作原理等。

1.2 實驗目的

實驗目的統領學生的實驗設計思路和實驗步驟的實施。探究性實驗的目的是在假設的指引下獲取支持假設或推翻假設的科學實證，從而驗證假設，在這個目的指引下，實驗者更重視獲取對假設有用的實驗信息。

1.3 實施實驗步驟

實驗步驟是實驗者對實驗的過程進行控制的有序過程。探究性實驗的步驟在實驗者的設計中占有主要的地位，什么樣的實驗步驟取決于實驗者對探究性實驗目的的理解程度，以及對實驗結果的假想的細致程度。實驗者在自己的假設中通過創新思維活動設計出實驗步驟并完成操作，既有對步驟的期望也有對操作精確度的自我要求，目標直指獲得假設的成功。

1.4 實驗結果評價

探究性實驗的結果評價相當注重整體的評價，包括選題、實驗方案的設計、實驗的實施過程以及實驗成果等幾個重要方面，它注重過程的評價和學生在此過程中的活動表現評價。

2 教師在探究性實驗教學中所起的作用

2.1 提出探究任務或問題——創設問題情境

探究性實驗教學的第一要素和實施環節是：學生必須有一個明確的任務，或者在某一情境中自己發現問題。教師創設一定的問題情境，引導學生發現并提出問題；或教師直接提出問題，使學生明確探究任務，是開展探究性實驗的前提。

化學實驗的直觀性、生動性和變化性使其自身充滿了探究的懸念，易引起學生的問題意識和探究興趣。利用化學實驗創設問題情境是探究性實驗教學中最重要的創設途徑之一，其適用范圍很廣，如元素化合物及其反應產物的性質探究；按一定要求制備物質的實驗設計（裝置、藥品、操作）；證明概念、理論或習題的有關實驗探究；聯系實際解決生活問題、趣味實驗的探究等等。

2.2 搜集信息和分析問題——調控探究過程

在學生自主進行探究性實驗階段，教師的主要角色是組織者和指導者。高中學生需要得到外界的幫助和支持，教師作為教學的重要資源，應根據具體的探究活動和學生的行為特點給予指導和幫助。

除在化學實驗操作技能方面的指導外，還需在學生參與探究性實驗的學習過程、探究過程中意外情況的處理、通過評價促進學生的探究等方面予以指導和幫助。例如探究過程中如何提出猜想與假設、如何設計實驗方案、如何處理實驗數據，教師要通過搜集各類信息并分析相關的問題，來幫助學生更好地進行探究性實驗。

2.3 表達和交流——組織結果評價

交流環節是對探究性實驗的總結和提升，一般是在學生進行充分地探究之后，由師生共同完成的。教師作為組織者和引導者，其主導作用也非常重要。

3 實施探究性實驗教學的策略

3.1 充分挖掘教材中的資源，培養學生探究性學習的興趣

教材是化學知識的集合體，這些知識大多設計了實驗證明，但并不是把知識的生成過程還原為科學發現的過程，這為我們的探究性實驗教學提供了很豐富的資源。如課本講了濕潤的氯氣具有漂白作用，但沒講干燥的氯氣、氯化氫是否具有漂白作用，在這里可以引導學生提出問題，進行假設或猜想、驗證猜想、得出結論，從而激發學生的學習興趣，培養發現問題、解決問題的能力。

3.2 對課本實驗的改進和探究，培養學生的創新精神和實踐能力

如課本上提到噴泉實驗僅簡單介紹，也只提供了一種實驗方法。為此，教師將該問題設計成一次探究活動，事先給出幾個提示性問題，讓全班同學圍繞這些問題通過互聯網收索，查閱中學化學教育教學類的報刊雜志、歷年高考題、教學和教材參考資料等，結合自己原有的知識，提出假設并設計實驗方案，方法越多越好。

3.3 從大量的試題中尋找探究性實驗的素材

高考和各種模擬試題中有大量的不斷翻新的試題，這些題目中蘊含著很多探究性實驗教學的切入點，如次氯酸使氫氧化鈉的酚酞試液褪色原因的探究等等。對這些問題的實驗探究不僅能提高實驗技能，而且對思維能力、觀察能力、表達能力等的提高都有積極作用。

例題：為了探究硫化鈉晶體在空氣中的變化，某興趣小組的實驗步驟及現象記錄如下：①將少量硫化鈉晶體置于表面皿上，暴露在空氣中。②三天后將樣品放入盛水的燒杯中，攪拌后得無色澄清溶液。③取少量該溶液加入過量鹽酸中，有氣體放出，且溶液保持澄清。

（1）請你根據上述記推測所放出氣體的成分可能是（至少寫出三種） 。

（2）若所放出氣體為兩種氣體的混合氣體，請使用品紅溶液、濃溴水、澄清石灰水三種試劑設計一個組合實驗分析該混合氣體的組成，簡要寫出實驗方案、現象和結論。

實驗方案 可能的現象和相應的結論

（3）如果要檢驗硫化鈉晶體是否被氧化生成了硫酸鈉，請簡要說明檢驗的方法、現象和結論（可在興趣小組實驗的基礎上設計實驗）：

參考答案： ①H2S ②SO2 ③CO2 ④H2S、CO2 ⑤SO2、CO2

取題中實驗后所得溶液，加入BaCl2溶液，若有沉淀出現說明生成了Na2SO4；若無沉淀，則說明沒有生成Na2SO4。

從教育心理學的角度看，學生的學習方式有接受和發現兩種。在接受學習中，學習內容是以定論的形式直接呈現出來的，學生進行學習的心理機制或途徑是同化，學生是知識的接受者；在發現學習中，學習內容是以問題的形式間接呈現出來的，學生學習的心理機制或途徑是順應，學生是知識的發現者。通過實驗探究是發現學習的一種重要形式，能使學生體驗科學家的探究過程，理解科學概念和科學探究的本質，優化學生思維品質，提高科學素養和學習能力的一種有效的方法。