在探究中體驗(yàn)在體驗(yàn)中發(fā)展

趙曉峰 王海紅

摘 要 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)探究活動(dòng)，在具體實(shí)驗(yàn)過程中讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)一些探索性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，去切身體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，形成實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和努力進(jìn)取的品質(zhì)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，以提高科學(xué)素養(yǎng)來促進(jìn)個(gè)人的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 化學(xué)；實(shí)驗(yàn)探究；探索性實(shí)驗(yàn)；科學(xué)素養(yǎng)；原電池

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2016）09-0141-02

化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求通過化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，常常是教師把實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟細(xì)致而周密地安排好，甚至連結(jié)論也預(yù)先告訴學(xué)生，學(xué)生只需“照方抓藥”被動(dòng)實(shí)驗(yàn)，缺乏主動(dòng)性和能動(dòng)性，在一定程度上影響了觀察、分析和解決問題能力的培養(yǎng)，缺乏創(chuàng)新。教師應(yīng)該挖掘教材中理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)知識(shí)的結(jié)合點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)一些探索性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生參與設(shè)計(jì)，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中變被動(dòng)為主動(dòng)，去切身體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，形成實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的科學(xué)態(tài)度和努力進(jìn)取的品質(zhì)，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的創(chuàng)新，最終全面提高科學(xué)素養(yǎng)來促進(jìn)個(gè)人的發(fā)展。

本文將以“原電池的工作原理”為例，談?wù)勗诮虒W(xué)過程中如何開展實(shí)驗(yàn)探究的學(xué)習(xí)。

1 探究設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)探究是化學(xué)科學(xué)研究的最基本方法，而原電池理論是高中化學(xué)“反應(yīng)原理”部分的重難點(diǎn)。本節(jié)課以原電池模型為理論基礎(chǔ)，開展實(shí)驗(yàn)探究，圍繞原電池展開討論，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境中通過數(shù)據(jù)分析，自主發(fā)現(xiàn)問題，大膽假設(shè)，有利于教學(xué)中重難點(diǎn)知識(shí)的深化理解。通過問題驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并歸納可能影響原電池電流強(qiáng)度的因素，從而確立本節(jié)課的探究課題，再讓學(xué)生自主討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并實(shí)施實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，完整展現(xiàn)自主實(shí)驗(yàn)探究的全過程。通過自主實(shí)踐探究，體會(huì)科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)的全過程，構(gòu)建“對(duì)比實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)思想和科學(xué)方法，在不斷的假設(shè)、驗(yàn)證、反思、修改中培養(yǎng)求真求實(shí)的科學(xué)探究精神。

2 探究目標(biāo)

1）通過原電池的實(shí)驗(yàn)探究，加深對(duì)電池工作原理的認(rèn)識(shí)，了解影響電池電流強(qiáng)度的因素。

2）體會(huì)“對(duì)比實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)方法，通過觀察、實(shí)驗(yàn)、比較、歸納等方法開展自主實(shí)驗(yàn)探究。

3）提高交流合作、分析解決問題的能力，培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中求實(shí)求真的科學(xué)精神。

3 探究過程

實(shí)驗(yàn)開始前，先引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)探究的程序，如圖1所示。

活動(dòng)一：問題發(fā)現(xiàn)，課題確立

實(shí)驗(yàn)任務(wù)：小組協(xié)作選擇合適儀器和藥品組裝一個(gè)微型原電池，測(cè)其電流并及時(shí)記錄分析，所得數(shù)據(jù)結(jié)論整理在學(xué)案上。

儀器用品：玻璃片（大小各一）、濾紙、小金屬片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線、鑷子、硫酸銅溶液（0.15 mol·L-1、0.05 mol·L-1）。

實(shí)驗(yàn)支持：1）金屬片和導(dǎo)線夾頭部已用砂紙分別打磨過，可直接使用；2）用鑷子夾取濾紙懸于燒杯上，用溶液充分浸濕后，與兩金屬片緊貼好，用玻璃片將已浸濕的濾紙壓住；3）導(dǎo)線夾與金屬片接觸即可，導(dǎo)線夾不要被溶液沾濕；4）數(shù)據(jù)記錄指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)，測(cè)完電流后請(qǐng)及時(shí)斷開電路。

微型原電池的裝置示意圖如圖2所示。

現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄（標(biāo)明所選溶液濃度）：（略）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各小組討論匯報(bào)各自的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各小組間的數(shù)據(jù)存在差異，思考討論哪些因素可能影響電池的電流強(qiáng)度。這一探究活動(dòng)用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)問題，讓學(xué)生確立本節(jié)課的探究任務(wù)：可能影響原電池電流強(qiáng)度的因素，如電解質(zhì)溶液濃度、電極間距、電極活潑性等。

活動(dòng)二：方案設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)探究

1）明確設(shè)計(jì)方案，交流互評(píng)優(yōu)選。

2）選擇其中一個(gè)可能因素作為實(shí)驗(yàn)?zāi)康模I(lǐng)取小組任務(wù)、儀器藥品。

【分組任務(wù)1】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模浩渌蛩夭蛔儯姌O間距對(duì)電池電流強(qiáng)度的影響。

實(shí)驗(yàn)儀器：玻璃片（大小各一）、濾紙、小金屬片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線、鑷子、CuSO4溶

液（0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1）。

實(shí)驗(yàn)支持：1）兩電極不能直接接觸；2）導(dǎo)線夾不能被溶液浸濕；3）要選用同濃度的同種溶液，且溶液用量不變（即滴到濾紙上的用量就是2滴管左右）。

【分組任務(wù)2】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模浩渌蛩夭蛔儯娊赓|(zhì)溶液的濃度對(duì)電池電流強(qiáng)度的影響。

實(shí)驗(yàn)儀器：玻璃片（大小各一）、濾紙、小金屬片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線、鑷子、CuSO4溶

液（0.15 mol·L-1和0.05 mol·L-1）、H2SO4溶液（0.1 mol·L-1

和0.05 mol·L-1）。

實(shí)驗(yàn)支持：1）選用H2SO4溶液時(shí)，請(qǐng)調(diào)整接線柱到G1位置；2）更換溶液時(shí)請(qǐng)及時(shí)更換濾紙，且洗凈擦干金屬片表面；3）每種溶液用量保持基本不變（即每次實(shí)驗(yàn)滴到濾紙上的用量是2滴管左右）。

【分組任務(wù)3】

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模浩渌蛩夭蛔儯姌O活潑性對(duì)電池電流強(qiáng)度的影響。

實(shí)驗(yàn)儀器：玻璃片（大小各一）、濾紙、小金屬片（Mg、Zn、Fe、Cu）（1 cm×4 cm）、靈敏電流計(jì)、導(dǎo)線、CuSO4溶液（0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1）、鑷子。

實(shí)驗(yàn)支持：1）電極材料（Fe、Mg）均有標(biāo)記；2）正極為Cu，更換負(fù)極材料來對(duì)比；3）用同一濃度的同種溶液，且溶液用量恒定不變（即2滴管滴到濾紙上）。

數(shù)據(jù)記錄見表3。

3）實(shí)施實(shí)驗(yàn)，記錄并整理數(shù)據(jù)，分析得出結(jié)論，及時(shí)整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

在整個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的過程中，各小組確定課題后，領(lǐng)取小組任務(wù)、實(shí)驗(yàn)用品，實(shí)施實(shí)驗(yàn)。教師及時(shí)收集各小組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，集中展示，各小組自己匯報(bào)交流，及時(shí)點(diǎn)評(píng)，達(dá)成共識(shí)。在實(shí)施過程中，各小組討論交流，既能培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力、小組合作能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的對(duì)比、類比、遷移能力以及數(shù)據(jù)記錄整理的能力。通過多媒體技術(shù)（拍照、上傳圖片）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集，使數(shù)據(jù)的記錄和分析直觀生動(dòng)，提高了交流探討的實(shí)效性。

活動(dòng)三：學(xué)以致用 結(jié)合前面的實(shí)驗(yàn)探究所得出的結(jié)論，利用便利的常見物品，設(shè)計(jì)有一定實(shí)用價(jià)值的小電池來帶動(dòng)發(fā)光二極管。（用品提供：橙子、鉛筆芯、鐵絲。）

在這個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生要討論如何有效控制影響因素，并不斷在實(shí)驗(yàn)過程中修改方案。這個(gè)過程既能提升學(xué)生在本節(jié)課所學(xué)到的知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用探究成果來解決實(shí)際問題的能力，并激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的興趣和欲望，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)效能增大。

通過這節(jié)實(shí)驗(yàn)探究課的學(xué)習(xí)，學(xué)生從自己的實(shí)驗(yàn)過程中歸納總結(jié)出知識(shí)，又把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到練習(xí)中去解決實(shí)際問題，這是學(xué)習(xí)和探究的根本目的，也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在課堂上，教師與學(xué)生打成一片，一起討論，一起爭(zhēng)辯，學(xué)生活而不亂，興致高漲，創(chuàng)新能力自然就發(fā)揮出來，并體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)探究的樂趣。這樣的教學(xué)模式更能激發(fā)學(xué)生接受教育的興趣，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極參與性。