高中化學探究式教學的設計與思考
——以“鐵及其化合物復習”為例

北京市通州區潞河中學 曲連紅

一、探究式教學是教育教學改革發展的必然

回顧近幾年北京高考化學試題發現，試題中對實驗探究能力的考查越來越多，越來越靈活。從問題的解決來看，更注重的是正確答案的獲得過程，在這個過程中需要學生能夠敏銳地洞察到問題，尋求解答、做猜測或者形成假說，并盡可能地修正且檢驗它們，以及最后得出結論，交流結果。經歷這樣完整的探究過程，突出考查學生的創新思維與能力。如2017年北京高考化學試題28題節選:

某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+，發現和探究過程如下。

（1）向硝酸酸化的0.05mol/L硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。

（2）針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有Fe3+，乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3+，乙依據的原理是針對兩種觀點繼續實驗：

①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發現有白色沉淀產生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關，對比實驗記錄如下：

序號 取樣時間/min 現象ⅰ 3 產生大量白色沉淀，溶液呈紅色ⅱ 30 產生白色沉淀，較3 min時少，溶液紅色較3 min時深ⅲ 120 產生白色沉淀，較30 min時少，溶液紅色較30 min時淺

（資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN）

②對Fe3+產生的原因做出如下假設：

假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產生Fe3+；

假設b：空氣中存在O2，由于____（用離子方程式表示），可產生Fe3+；

假設c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可產生Fe3+；

假設d：根據______現象，判斷溶液中存在Ag+，可產生Fe3+。

③ 下列實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產生Fe3+的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設d成立。

實驗Ⅰ：向硝酸酸化的______溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液，3 min時溶液呈淺紅色，30 min后溶液幾乎無色。

這道高考題考查了學生基于實驗現象的探究問題、分析與推理能力，既考查學生對實驗過程中異?，F象產生原因的總結與歸納能力，又具有一定的開放性、實踐性，且重視實驗探究與創新能力的考查，對學生的思維品質也提出更高的要求。

二、學生的在學習中的困惑

學生解答過程中的困惑一——題目閱讀量大，陌生信息多；困惑二——發生的化學反應多，反應之間邏輯關系復雜；困惑三——對于異常現象如何進行再分析推理；等等。教師通過深入分析學生的困惑點后不難發現，學生問題的癥結是異?，F象的原因分析及推理。對于異常現象產生的原因學生往往分析不完整，再推理就顯得混亂，設計實驗再探究等綜合能力有待于進一步提升。所以若能在日常教學中加強探究式的教學，將會對學生的認知過程、思維品質、創新能力等的提升大有益處，因此，我們進行了如下嘗試。

三、探究式教學過程

（一）教學前測——鐵及其化合物性質

教學前測目的是讓學生提前了解學習內容，梳理知識體系，并關注學生思維的切入點及新舊知識的聯系，教師可以根據學生學習情況有效展開教學。

（二）教學設計

[環節一]物質鑒別

問題一：實驗臺上兩瓶試劑FeSO4和FeCl3，如何用化學方法鑒別？（教師提供兩天前配置的FeSO4溶液，且未加鐵粉保護，部分Fe2+已經被氧化。）

學生設計并實驗：取樣，分別滴加NaOH溶液和KSCN溶液，觀察，發現向FeSO4溶液中滴加KSCN溶液，溶液出現淺紅色。

激發思考：Fe2+被氧化了。

[環節二]物質轉化

問題二：Fe2+全部被氧化了嗎？如何證明溶液中是否還有Fe2+？

激發思考，發散思維：

學生甲——向待測液中加NaOH溶液，觀察沉淀顏色，是灰綠色還是紅褐色。

學生乙——向待測液中加KSCN溶液，觀察溶液顏色，再加雙氧水，觀察溶液顏色變化。

學生質疑：甲方案觀察沉淀顏色，淺色沉淀和深色沉淀混在一起是否能觀察到，溶液中Fe2+和Fe3+濃度各有多少？

教師引導：單一成分和混合成分離子鑒別有何不同？（混合溶液離子間互相干擾問題）離子檢驗中定性與定量的問題？（混合溶液中各離子濃度問題）

學生再實驗：向淺紅色滴有KSCN的FeSO4溶液中滴加雙氧水，仔細觀察，多數同學觀察到溶液淺紅色加深，證明溶液中既存在Fe2+又存在Fe3+。但有部分同學又發現：溶液淺紅色并未加深，反而變淺或者消失了。

教師引導：提醒學生回顧并描述得到不同現象的實驗操作細節，關注加雙氧水的操作，是滴加還是傾倒？分析不同現象產生的原因？

[環節三]異常現象再分析

問題三：過量雙氧水怎么又使血紅色褪去了呢？

激發思考，發散思維：

可能原因①是Fe3+發生了改變，可能原因②是SCN-發生了改變。

學生再次設計實驗并進行驗證：將褪色的溶液分成兩份，一份滴加Facl3化鐵溶液，觀察紅色是否恢復；另一份滴加KSCH溶液，觀察紅色是否恢復。

（三）探究式教學意義

以上述“鐵及其化合物性質”教學設計為例，問題一中教師故意用兩天前配置的FeSO4溶液，學生向其中滴加KSCN溶液時溶液出現淺紅色，這樣一方面可以加深學生體會Fe2+很容易被氧化的事實，另一方面也促使學生發現問題，探究其內在原因。問題二中探究久置FeSO4溶液成分即對混合溶液成分的探究，學生思考→設計方案→交流方案→評價方案→擇優方案再實踐。在這樣的思想碰撞過程中極大程度豐富了學生的知識和技能，不斷的交流中學生會意識到對于混合溶液成分的探究要考慮離子之間互相干擾的問題，初步有了定性與定量的想法，培養了學生科學的思維品質。問題三對異常現象的再分析推理，學生在實驗中發現問題積極思考，提出可能的猜測，設計實驗驗證，尋求解答，經歷這樣完整的實驗探究過程，極大程度激發了學生的探究欲望，強化了科學探究的意識，促進了學生學習方式的轉變，培養了學生的創新精神和實踐能力。

四、探究式教學建議

（一）探究式教學前測的設計

探究式教學前測是在正式課堂教學之前，教師根據教學內容提前布置給學生完成的作業。探究式教學前測，更關注學生思維的切入點及新舊知識的聯系，課堂實施時教師根據學生學習情況有效開展教學。依據這種指導思想，探究式教學前測內容不宜過多，需要具有導學、導思的功能。由于是自主學習，每位學生個體存在差異，因此探究式教學前測的問題設計需具有一定的開放性，設計問題時問題解決需具備多樣性，使不同層次的學生都能有話可說。

（二）探究式教學對教師和學生的要求

首先，教師應融入更多的基于實際問題解決的內容，關注知識在培養學生能力時的價值，設計有效的教學前測，在課堂教學中引導學生真感受、真體驗、真探究，關注學生的思維過程，注重思維歷程的展示、反思與評價，在這個過程中不斷提升學生的思維品質與創新能力，創造性地解決問題。其次，對于學生而言，要具備一定的學習主動性，能夠主動查閱資料，借助其他學習工具高效高質完成教學前測，逐步形成主動學習的習慣，并樂于參與到課堂探究活動中去，在活動中得到同伴的認可和提升。

總之，探究式教學能有效培養學生的能力，使沉寂的課堂活躍起來，課堂上展示精彩的是學生。通過教學前測成果展示，教師的追問、拓展，學生間思維產生碰撞，點燃了學生智慧的火花。同時教師基于教學前測中學生反映的情況，延伸教學的深度和廣度，提升學生分析和解決實際問題的能力，在這個過程中可提升學生思維品質和創新能力，促進發展學生的化學核心素養，使師生互動、生生互動更輕松，共同進步呈常態。