淺談高中化學探究性實驗的類型

游莉琴

摘 要：化學是一門以實驗為基礎的學科，離不開對實驗的深入有效探究。在高中化學的教學中，使用實驗來探究是一種常用的教學手段，對培養學生的核心素養、激發學生的學習興趣有著非常重要的作用。文章對探究性實驗的常見類型進行研究歸納，以期促進新課程改革背景下高中化學實驗教學的深入發展。

關鍵詞：高中化學；探究性實驗；類型

一、高中化學探究性實驗的常見類型

（一）驗證型探究實驗

驗證型探究實驗，是在教師導向下提出探究問題、做出假設、驗證假設的探究過程。對高一上學期的新生來說，掌握的化學知識基礎比較薄弱，知識的橫向聯系和綜合運用能力不足，在思維能力上直觀思維大于抽象思維，記憶能力大于分析能力。此時，要求學生直接應用實驗探究的模式來學習，那是對學生的學習能力估計太高，脫離了學生的實際，導致上課是為了形式而探究，浪費了時間卻不能完成教學任務，難以收到好的教學效果。高一新生的特點是比較活躍，上進心強，很容易被激發出學習的興趣。教師要善于利用學生的這個特點，為他們創造一個實驗探究的臺階，指明探究的方向，讓學生在啟發、引導下對假設進行探究。這種探究方式有點偏向于驗證性的實驗，但又不同于驗證性實驗。驗證性實驗是已經直接知道結果，只為了單純地驗證結果是否準確。驗證型探究實驗是不知結果，在教師的引導下產生某個結論而進行探究驗證的過程，它更能激發學生的學習興趣，提高學生思維能力和實驗的操作能力。

學生討論：檢驗O2：用帶火星的木條靠近，觀察是否復燃；檢驗SO42-，用氯化鋇溶液，觀察是否產生白色沉淀。但氯化鋇也會和SO32-反應，產生白色沉淀。所以，解決方案：先用過量的鹽酸檢驗SO32-（若有SO32-，過量的鹽酸也能除去SO32-），再用氯化鋇溶液檢驗SO42-的存在。

學生設計的探究步驟：

（1）如圖1安裝裝置，讓過量的二氧化硫和過氧化鈉反應。

（2）反應完全后，用帶火星的木條靠近D裝置的試管口，觀察。

（3）檢驗C裝置的固體產物。取少量固體于試管中，加水溶解。滴加過量稀鹽酸，觀察。再滴加氯化鋇溶液，觀察。

現象：用帶火星的木條靠近時不復燃；滴加過量稀鹽酸時無氣泡產生；再滴加氯化鋇溶液時產生白色沉淀。

在學生實驗中，教師要認真關注學生的實驗過程，對學生設計的實驗方案進行點評，對學生的規范實驗操作進行指導，引導學生觀察實驗的現象，結合要探究的目標，展開分析，得出正確的結論。所以，在學生化學基礎比較薄弱，無法自己構建完整的化學知識網絡來解決問題的情況下，教師的導向就非常重要了。教師可以通過導向把難的、復雜的問題簡單化、細分化，把抽象、難入手的探究實驗轉化為驗證型的實驗來探究，既符合高一新生的學習特點，提高學習效率，又能培養學生的分析推理能力、解決問題的能力，提高學生的核心素養，為設計型探究實驗的實施作鋪墊。

（二）設計型探究實驗

學生進入高一下學期后，已學完《化學1》的必修內容，在教師的指導下，能完善元素及其化合物知識網絡的構建。這時教師可以引導學生獨立完成實驗的探究，特別是做設計型的探究實驗。設計型探究實驗的一般教學模式是：教師布置探究任務（目的）→學生分組討論或查閱資料→提出假設→設計實驗方案→實驗探究→實驗結論→教師點評。探究的內容可以是教材知識、生活中的化學知識、生產中的化學知識、試劑的選擇、反應后的產物、儀器的安裝、定量定性的探究、實驗創新，等等。

1.探究反應后的產物

[案例2]設計探究濃硫酸和碳反應后的產物

教師引導：從濃硫酸的強氧化性分析，濃硫酸和碳反應后的產物可能有哪些？寫出反應的化學方程式。

教師引導：針對探究目標、順序，討論選用的試劑 、儀器，完成儀器的安裝。

學生討論后設計出如圖2裝置圖。

教師指導學生完成實驗探究、觀察現象、分析，得出結論：濃硫酸和碳反應后生成水、二氧化硫、二氧化碳。

2.探究實驗裝置的創新

[案例3]設計完成探究二氧化硫性質的簡易裝置

教師引導：

（1）選什么試劑制二氧化硫？如何加快反應速率？

（2）比較二氧化硫和空氣的密度大小，制二氧化硫的裝置安裝在什么位置合適？

（3）二氧化硫有什么性質？選什么試劑來探究比較合適？

（4）二氧化硫有毒，如何減少實驗過程的污染？

學生分析交流：

（1）用硫酸和亞硫酸鈉反應來制二氧化硫。在反應中利用了硫酸的酸性（H+），可通過增大氫離子的濃度來加快反應速率，所以選用濃度大的硫酸。但濃度太大，如98%的濃硫酸也不合適。因為98%的濃硫酸大部分是以分子形式存在，它電離出的H+ 很少，氫離子的濃度小，所以選用70%左右的濃硫酸比較合適。

（2）制SO2、H2S，都需用固體和液體反應，可用膠頭滴管和一根中下部開洞的小試管組合作為反應器，如圖3裝置圖所示。SO2的密度大于空氣、H2S，所以制SO2的反應器安裝的位置要高于其他的反應物所在的位置。

（3）二氧化硫有氧化性、還原性、漂白性，能和水反應。從反應現象明顯的角度選擇試劑：

探究氧化性：硫化氫（用稀硫酸和硫化亞鐵制取）；

探究還原性：溴水、酸性高錳酸鉀；

探究漂白性：品紅溶液、鮮花；

探究和水的反應：石蕊試液。

（4）因為二氧化硫有毒，設計整套實驗都在一個密閉的廣口瓶中進行，多余的SO2用氣球收集。參加反應的溶液有多種，先用濾紙浸透溶液，再分別沾在廣口瓶的不同位置上參加反應，如圖3裝置圖所示。

教師點評、指導學生組合安裝實驗儀器。

設計型實驗探究模式的實施，要求教師給學生設置一個問題情境，利用學生已有知識，啟發學生理清思路，明確探究的方向、設計探究的步驟，然后組織學生進行實驗探究。在實驗中教師要先引導學生觀察現象，對現象展開討論并產生質疑，再引導學生釋疑，得出明確結論，這是探究的核心；不能只做實驗，有疑不釋疑，違背了探究的目的。通過有效的探究，激發學生參與的熱情，加深學生對知識的理解，提高學生小組合作的能力、知識綜合運用能力。

（三）有關化學小制作的探究實驗

化學是一門非常有意思的自然科學，人們的衣食住行都離不開它。教師可以通過指導學生圍繞身邊的學習、生活、生產等完成一些化學小制作的探究，提高學生的核心素養。化學小制作的設計不宜過繁、過難，材料、試劑要容易取得的，實驗要容易成功的。實驗的內容、方法可以是教師提供的，也可以是小組討論出來的，還可以是上網搜索到的。如制作小小噴泉、水果電池、變色龍（溶液酸堿性的改變使指示劑顏色發生變化），用家庭生活用品做原電池、電解池。在學生做化學小制作的探究實驗時，教師要給學生布置一個明確的探究任務，引導學生圍繞這個任務去討論、思考，培養學生的分析、思考能力和小組的合作能力。學生的思維是非常活躍的，會表現出驚人的創造能力和創新能力，甚至遠超過其平時在課堂上的表現和測試出的成績。在教師的導向下，學生充滿好奇心和熱情，能全身心地投入到化學小制作的探究實驗中，經歷認識—實踐—障礙—再認識—再實踐—改進的學習過程。學生在探究化學小制作的過程中可能會遇上沒達到預定結果的情況，教師要耐心引導學生分析原因，進一步理解化學原理，找出更好的解決方法，從而提高學生自主分析問題、解決問題的能力，培養學生的創新能力。

（四）在課外完成的探究實驗

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，但在教學中課時是有限的，所以，我們設計了一些實驗，讓有興趣的學生在課外進行探究，滿足學生個性化學習的需求，進一步提高化學能力，激發學生的創新能力。在課外完成的探究實驗是根據學生的年齡特征、學習的階段而設置的有趣味性又便于探究的實驗，它是以學生自愿參加為主體、教師為輔導的一種教學方式。為保證在課外能成功完成探究實驗，要求試劑、儀器就近、就簡取材，而且安全可靠、趣味直觀。如課外探究金屬性的比較：銅、鋁、鋅、鐵；花生油在不同溶劑中的溶解性、水解能力等。

二、研究的意義

針對不同學習層次的學生、不同的實驗探究目的要求，要選擇設計不同類型的探究實驗，讓學生在實驗探究的過程中學會思考、分析，掌握最有效的學習方法；通過形象、生動、直觀的實驗探究方式，在親自動手實踐中感受化學的魅力；增進對化學知識的理解，學以致用，提高解決問題的能力，從而提高核心素養。所以，筆者認為研究實驗探究的課題、總結實施探究性實驗的類型有很強的實踐意義。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]林 杰.高中化學實驗探究教學模式的運用[J].新課程（下旬刊）， 2016（10）：70.