初中化學(xué)探究性實驗的設(shè)計與研究

◎ 王觀藝

新課程改革背景下，學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新意識培養(yǎng)得到了高度的重視，化學(xué)教材中有很多的探究性實驗，非常有助于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)[1]。考慮到九年級學(xué)生剛剛接觸化學(xué)這門學(xué)科，在探究性實驗操作過程中難免會遇到較多的困難，不利于實驗更好地開展。為此，教師在設(shè)計探究性實驗時務(wù)必結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)改進(jìn)實驗方法，優(yōu)化實驗環(huán)節(jié)，以此打造高質(zhì)量的探究性實驗學(xué)習(xí)課堂。以“物質(zhì)在氧氣中燃燒”這一探究性實驗為例，重點(diǎn)分析和探討探究性實驗的設(shè)計要點(diǎn)與策略，現(xiàn)作如下論述。

一、學(xué)情分析

“物質(zhì)在氧氣中燃燒”這一探究性實驗的根本目標(biāo)在于幫助學(xué)生認(rèn)識和研究物質(zhì)性質(zhì)的方法，確保今后其他物質(zhì)的學(xué)習(xí)可以順利開展。可以說，“物質(zhì)在氧氣中燃燒”是培養(yǎng)學(xué)生探究能力和創(chuàng)新意識的一個很好的素材。

在學(xué)習(xí)情況方面，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧氣的知識，開展此實驗時有很好的認(rèn)知基礎(chǔ)，但在實驗過程中往往不會用探究的方式去學(xué)習(xí)，缺乏化學(xué)思維。基于此，教師在實驗設(shè)計時要先引導(dǎo)學(xué)生掌握基本操作和技能，而后再精心設(shè)計實驗探究活動，在實驗操作的過程中激發(fā)學(xué)生的探究欲望，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性[2]。

二、探究性實驗的設(shè)計

1.提出探究問題

在檢驗氧氣性質(zhì)時，其中的一個重要性實驗是“鐵絲在氧氣中燃燒”，但學(xué)生在實驗過程中會發(fā)現(xiàn)鐵絲的燃燒時間較短，且燃燒現(xiàn)象較為不穩(wěn)定。基于此，教師可以向?qū)W生提出一個問題，即“為了讓鐵絲在氧氣中燃燒得更穩(wěn)定，更為持久，如何改進(jìn)這一實驗?zāi)兀俊痹谠O(shè)計這一實驗探究性問題時，教師需要凸顯問題的驅(qū)動能力，借助問題來引導(dǎo)學(xué)生思考和探究，促使學(xué)生思維處于不斷的運(yùn)作之中，內(nèi)化為化學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)。

2.開展探究活動

在實際探究鐵絲燃燒的實驗改進(jìn)這一知識點(diǎn)時，教師要與學(xué)生加強(qiáng)交流溝通，引導(dǎo)學(xué)生全程參與到學(xué)習(xí)和思考中。

師：在“鐵絲在氧氣中燃燒”這一實驗中，我們是否可以將細(xì)鐵絲換為粗鐵絲呢？

學(xué)生需要做的工作：確定一個探究問題，即“鋼絲的粗細(xì)程度是否與其燃燒的劇烈程度有關(guān)系？”在后續(xù)的探究活動中，學(xué)生需要對比四種規(guī)格的鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象，即0.15mm、0.30mm、0.40mm、0.60mm。相信通過探究實驗，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)，0.15mm 的鐵絲因為偏細(xì)無法充分燃燒，0.30mm 和0.40mm 的鐵絲粗細(xì)適中，燃燒劇烈，而0.60mm 的鐵絲太粗，實際燃燒時有一定的難度。因此，學(xué)生可以得出結(jié)論，即在“鐵絲在氧氣中燃燒”這一實驗中，可選擇0.30mm～0.40mm的鐵絲。

師：在實驗中我們發(fā)現(xiàn)，若是在鐵絲的下端系一根火柴，雖然可以起到引燃鋼絲的作用，但火柴所形成的黑色固體難免會對實驗造成影響，我們應(yīng)該怎樣克服這一問題呢？

生：可以嘗試改變鐵絲的引燃方式，比如可以使用酒精，原因在于酒精易燃，且燃燒過程中所形成的物質(zhì)不會對實驗現(xiàn)象造成干擾。

學(xué)生活動：先將所選擇的0.40mm 的鐵絲一端繞成螺旋狀，并蘸取酒精，待成功點(diǎn)燃后即可放入氧氣中，觀察燃燒情況。在此過程中，學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)鐵絲順利被引燃，整個操作簡便易行，有很高的成功率。

師：在實驗中我們發(fā)現(xiàn)，雖然酒精順利點(diǎn)燃鐵絲，但鐵絲并未充分燒盡便已經(jīng)熄滅了，這是什么原因？

生：有可能是集氣瓶中的氧氣不足。(經(jīng)過分析研究，這就是鐵絲并未充分燒盡便已經(jīng)熄滅的原因。)

師：如何改進(jìn)？

生：可以讓鐵絲在氧氣流中燃燒，不再讓鐵絲在氧氣瓶中燃燒，這樣可以在鐵絲一邊燃燒時一般供氧。具體來說，可以打一個圓形的小孔在氧氣瓶的側(cè)面，通過這一個圓形小孔供氧，以此為燃燒提供氧氣流。

3.探究性實驗反思

在本次“鐵絲在氧氣中燃燒”這一探究性實驗教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，通過開展實驗，學(xué)生的探究能力大大提升。教師所提出的一系列探究性問題均得到了學(xué)生的解答，學(xué)生可以全程參與到實驗探究中。比如集氣瓶內(nèi)的氧氣有限，無法確保鐵絲充分燃燒，而學(xué)生可以想到很好的解決方案，確保了實驗的順利開展。通過這一探究性實驗，學(xué)生的探究欲望被很好地激發(fā)了出來，可以始終心懷探究意識和創(chuàng)新意識來學(xué)習(xí)。

對于九年級剛接觸化學(xué)這一門學(xué)科的學(xué)生來說，因為缺乏知識積累，在實驗中會遇到一些困難。基于此，教師在設(shè)置探究性實驗時要多從學(xué)生的角度考慮，設(shè)置趣味性的實驗課堂氛圍，確保課堂有足夠的趣味性和探究性，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維，實現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，落實化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培育目標(biāo)。

三、結(jié)語

在九年級化學(xué)探究性實驗教學(xué)中，教師要結(jié)合教材和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力合理設(shè)計實驗方案，在實驗過程中為學(xué)生多提出探究性問題，并嘗試使用小組合作學(xué)習(xí)方法，鼓勵學(xué)生合作學(xué)習(xí)，更好地激活化學(xué)思維。在探究性實驗操作過程中，教師要向?qū)W生講解操作要領(lǐng)和注意事項，確保實驗操作安全與規(guī)范，幫助學(xué)生全方位提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。