淺議培養(yǎng)學生化學實驗探究能力的有效性策略

于春香

摘 要：化學新課程的重要目標之一是對學生進行化學實驗探究能力的培養(yǎng)，化學實驗探究是學生積極主動地獲取化學知識，認識和解決化學問題的重要途徑。在這個實驗探究的過程中，教師可培養(yǎng)學生的化學實驗能力，進一步提升學生的學科素質，為社會輸送合格的人才。

關鍵詞：提升;化學實驗探究能力;策略

【中圖分類號】G633.8? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】A? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1005-8877（2022）21-0031-04

Discussion on effective strategies for cultivating students' ability to explore

chemical experiments

YU Chunxiang? （Huangqu Middle School， Dunhuang City， Gansu Province， China）

【Abstract】 One of the important goals of the new chemistry course is to cultivate students' ability to carry out chemical experimental exploration. Chemical experimental exploration is an important way for students to actively acquire chemical knowledge， understand and solve chemical problems. In the process of experimental exploration， teachers can cultivate students' chemical experimental ability， further improve students' subject quality， and provide qualified talents for the society.

【Keywords】Improvement; Chemical experiment exploration ability;Strategy

化學實驗是進行科學探究的重要方式，實驗探究不僅有利于內容的探索和方法的獲得，而且有利于學生科學態(tài)度、科學精神等目標的形成。那么怎樣才能提升學生的化學實驗探究能力呢？根據筆者在教學中的體會，談談提升學生化學實驗科學探究能力的幾點建議。

1.利用教材中的化學史，培養(yǎng)學生良好的探究品質

科學的發(fā)展需要許多科學家，從樹枝狩獵到金屬時代，從樹葉遮身到各種科技布面料，從鉆木取火到新型燃料……這些都是無數的科學家創(chuàng)造的化學史，化學史的發(fā)展不僅包含科學家的天才智慧，而且體現了嚴謹的科學態(tài)度，百折不撓的探究精神、追求真理的執(zhí)著精神。例如，講到“空氣的成分 ”時，穿插了這樣一個故事，在17世紀的歐洲，存在一種“燃素”學說，對“燃素”學說持懷疑態(tài)度的拉瓦錫，不接受這一觀點。于是他用石墨把金剛石厚厚地包上一層，再把這些烏黑的圓球放在烈火中燒紅。幾小時后，剝開石墨外衣，里面的金剛石竟然完好無損。這個實驗結論和當時流行的“燃素”學說截然相反。為了證明自己的結論，他又做了一系列的實驗，發(fā)現了一種稱為“有用空氣”的結論。這個結論和“燃素”學說截然相反，但對科學嚴謹的拉瓦錫仍沒有貿然得出結論。1774年，他又做了定量研究，最終得出結論，絕對沒有“燃素”的存在。1777年，他把這種“有用空氣”正式命名為氧，徹底推翻了“燃素”學說，化學又重新恢復了科學的本來面目。又如，瑞典化學家諾貝爾為了研究炸藥，實驗室爆炸，當場炸死了他的弟弟和幾個助手，諾貝爾在失敗和巨大的痛苦面前卻沒有動搖，繼續(xù)將實驗室建在了駁船上，又經歷了駁船爆炸，經過多次試驗，他終于發(fā)明了雷管。諾貝爾在科學探究的路上，把挫折踩在腳下，贏得了巨大的成功？還有對科學執(zhí)著的波義耳;在困苦中堅持不懈的道爾頓;為了科學事業(yè)堅韌和忘我的門捷列夫;為了中國的發(fā)展，不顧重重阻撓，毅然歸國的侯德榜;這些科學家的生平事跡、奮斗歷程、曲折經歷和成敗得失都是一篇篇的奮斗史，他們在科學探索的過程中折射出的無私奉獻、嚴謹等高尚品質都是培養(yǎng)學生科學探究品質的重要途徑。

2.利用演示實驗和分組實驗，有機結合培養(yǎng)學生的探究能力

在演示實驗中，教師在示范操作的同時，引導學生有目的地觀察實驗現象，讓學生在實驗中邊觀察邊思考，分組實驗是培養(yǎng)學生的獨立動手能力，分析和解決問題的能力以及基本探究能力。若將兩者有機地結合會達到“潤物細無聲”的效果。例如，在做實驗室制取氧氣的實驗時，先要給學生示范操作，并提示學生觀察現象，有些步驟故意留下伏筆，然后將實驗臺交給學生，讓學生進行分組實驗，學生在操作過程中會產生疑問：試管口為什么略向下傾斜？實驗完畢后為什么一定要先撤導氣管，然后熄滅酒精燈？水槽中的水為什么變紅了？氧氣為什么一直收集不滿？試管為什么炸裂了……出現了這些問題，便指導學生繼續(xù)帶著疑問找答案。通過演示—實踐—質疑—探究的模式，學生自主地掌握了知識，又提升了探究能力。在演示完CO和[CO2]的性質實驗后，給學生提出這樣一道實驗題：“現有無色無味的兩瓶氣體，可能是CO和[CO2]，請你用幾種方法進行檢驗，并進行實驗驗證。”學生分組進行實驗 ，設計這個實驗的目的在于相互探究，挖掘思維能力，使學生養(yǎng)成一種時時探究的習慣，提高學生的探究能力。

又如，在演示黃泥水的過濾實驗后，學生受到了啟發(fā)，在做分組實驗時，從家里拿來手絹、紗布、小沙粒、棉花、打孔的瓶蓋、吸管等做了簡易的凈水器，對實驗效果進行了檢驗，面對濾液渾濁的原因又進行了分析探究，對裝置進行了改進。再如，在講二氧化碳的實驗室制取時，分析發(fā)生裝置選擇的依據，給出了用多孔隔板的發(fā)生裝置，分享了裝置的優(yōu)點，學生也受到了啟發(fā)，在分組實驗時，學生從家里帶來了廢舊的注射器，輸液管、塑料瓶，再利用實驗室的儀器，組裝出了不同的發(fā)生裝置，并進行了實驗，同樣達到了可隨時控制反應的發(fā)生與停止的效果。 因此演示實驗和分組實驗的有機結合，給學生質疑、思考和探索的機會，長此以往，就能提升學生的實驗探究能力。

3.利用化學實驗創(chuàng)設情景，培養(yǎng)學生的探究能力

探究性學習首先要提出問題，提出問題的前提則是發(fā)現問題，只有提出問題才能引發(fā)學生的一系列探究活動。在化學實驗中，學生要自主地發(fā)現問題，教師還要通過不同問題情景的創(chuàng)設，引導學生發(fā)現和提出問題。例如，在學習碳酸鹽時，為了探究碳酸鹽的化學性質，筆者給學生做了這樣的實驗：在盛有足量稀鹽酸的燒杯中放入一個新鮮的雞蛋，觀察到雞蛋一邊冒氣泡一邊沉到燒杯底，一會兒又慢慢上浮，到接近液面時又下沉，反復進行。學生很是好奇，為什么雞蛋會上浮下沉？教師問：“氣泡是什么？雞蛋殼的主要成分是什么？”一連串的提問，使學生的思維由淺入深，最后經過討論解決了問題：由于雞蛋外殼的主要成分是[CaC03]，[CaC03]遇到稀鹽酸時會發(fā)生化學反應而生成[CO2]，反應的化學方程式：[CaC03+2HCl=CaCl2+C02↑+H20]，[CO2]的氣泡緊緊地附在雞蛋殼上，當產生的浮力大于雞蛋的重力時，雞蛋上升;當雞蛋升到液面時氣泡所受的壓力小，一部分[CO2]氣泡破裂，浮力減小，雞蛋又開始下沉，稀鹽酸接著又和蛋殼發(fā)生反應，又產生了[CO2]，從而使雞蛋再次上浮，如此循環(huán)往復上下運動。化學實驗中千變萬化的實驗現象讓學生驚異和不解，正是由于驚異和不解，才開起了探究之旅。又如，在講到“常見的酸和堿”時，事先在準備好的紙上用無色酚酞溶液畫一朵小花，上課時將那張畫有無色小花的紙展示給學生，學生看到的是一張白紙，然后往白紙上噴上NaOH溶液，紙上立即出現了一朵紅色的小花，一會兒之后，再向紅色的小花上噴稀鹽酸，紅花又消失了，這時在學生的詫異和驚嘆中及時提問：“酚酞遇酸、遇堿變成什么顏色？是NaOH溶液中的哪一種粒子使酚酞變成紅色的？紅花為什么又消失了？”問題層層深入，啟發(fā)學生一步步探究。通過精心設計和創(chuàng)設問題情景，使學生主動探索，獲得知識，極大地激發(fā)了學生的探究欲望，不但訓練了思維的深度，還培養(yǎng)了學生的探究能力。

4.利用信息化手段直觀地培養(yǎng)學生的實驗探究能力

化學通常借助實驗來揭示物質的內在奧秘，但有些化學實驗現象是不能直接觀察或不便觀察的，更有甚者不能通過實驗操作來實現，如果用語言文字加以說明，會顯得蒼白無力。可以借助多媒體技術，把課堂上看不清楚的實驗現象展示給學生，使學生對知識有更深入、更全面的認識。例如，在學習“金屬的化學性質”這節(jié)內容時，探究四種金屬Mg、Zn、Fe、Cu的活動性，這些金屬哪些能和鹽酸發(fā)生化學反應？反應的劇烈程度是怎樣的？要借助實驗現象對比得出四種金屬元素的活動性順序。但由于教室學生多，只有坐在前排的學生能看見，而且現象微弱得看不清楚，因此筆者采用了西沃白板和西沃手機助手，利用西沃手機助手實物展臺的直播功能，將實驗全過程放大，直播到了西沃白板上，這樣全體學生都看到了化學反應的全過程——是否產生氣泡、產生氣泡的數量、反應速度快慢。在整個演示實驗過程中，通過實驗現象較易地掌握了四種金屬的活動性順序強弱，為學生開展探究提供了條件。同時筆者經常使用虛擬化學實驗室、西沃白板、樂樂課堂、愛學堂等解決實驗中遇到的問題，可以通過動畫、文字、聲音，利用放大、慢速、定格展示微觀世界，模擬化學反應，用各種感官來感知信息。例如，在講解水的電解實驗的實質時，運用動畫演示，學生清楚地觀察到了水分子分裂為氫原子和氧原子，每2個氫原子結合成1個氫氣分子，每2個氧原子結合成1個氧分子，很多個氧分子構成氧氣，很多個氫氣分子構成氫氣。這就很直觀揭示了化學變化的實質：分子分裂為原子，原子重新組合成新的分子。同時揭示了原子是化學變化中的最小粒子，分子是保持其化學性質的最小粒子。通過多媒體演示，培養(yǎng)學生的觀察能力、自主探究能力以及在信息化社會下信息的收集處理能力，更有利于學生的主動參與，激發(fā)學習興趣，符合現代學生的思維學習習慣。又如，CO還原[Fe2O3]的實驗，這些實驗操作雖然有一定的危險性，但筆者還是放心地讓學生大膽操作，要求學生在操作時和裝置保持一定的距離，出現的不良后果再進行研究探索思考，這樣的實驗有利于出現問題后再探索研究。不但能培養(yǎng)學生的化學實驗創(chuàng)新意識和能力，還能提高學生的綜合探究能力。

5.通過舉辦化學實驗技能大賽，提高學生的實驗探究能力

實驗技能比賽是培養(yǎng)學生崇尚科學，勇于實踐，提高創(chuàng)新能力和實驗探究能力的一個行之有效的辦法。通過一段時間的化學基礎知識的學習和實驗能力培養(yǎng)，有組織地開展一次化學實驗技能操作大賽，在全校學生中營造一個良好的學習氛圍，培養(yǎng)和提高學生的動手能力和實驗探究能力。本校每年都會舉行“化學實驗操作技能大賽”，大賽分為個人賽和團體賽，既有個人的競爭，也有團體的配合，試題分為化學實驗基本操作和實驗探究，個人賽可以凸顯學生的獨立操作技能，需要學生冷靜思考，有序地操作;團體賽既要有個人的能力又要有團體的智慧，在合作中設計實驗方案，分工合作，集思廣益。例如，在個人賽中給出儀器，組裝一套實驗室制取[CO2]的裝置，并驗證[CO2]的相關性質，這種操作鍛煉了學生的獨立思考和操作能力，而操作能力的提高也為學生的探究能力打下了基礎，探究的成功需要實驗驗證，實驗操作技能不過關，就談不上探究。又如，在團體賽中設計趣味賽，每兩名學生事先設計一個趣味實驗，然后上臺介紹實驗原理、所用的藥品、儀器，并進行操作演示，而臺下的學生則驚嘆和羨慕 ，因此每年報名參加比賽的學生都爭先恐后，學生都會事先進行充分的準備，上網查找資料，反復地做實驗，且不斷改進裝置和更換儀器，使實驗達到最佳效果。再如，在探究性實驗環(huán)節(jié)中，教師事先準備好多題目，由競賽選手抽簽決定試題題目，如有這樣一道實驗題：“請同學們設計不同的實驗方案，鑒別稀[H2SO]、[Na2CO3]溶液、[CaOH2]溶液。”學生抽到題后，經小組合作討論、寫好實驗方案，再根據實驗桌上提供的藥品，進行驗證，方案可行的保留，最后提交答案，在驗證過程中，評委也在一直觀察實驗現象及結論。教師根據學生設計的方案評出優(yōu)勝者。學生的潛力是無窮盡的，這樣的平臺給他們提供了探究的空間。每年通過這樣的比賽，學生學習化學的積極性都很高，每次做實驗也不再是照本宣科，出現問題積極探究，都能自主地設計和探究一些課外的實驗，極大地調動了積極性和思維，逐步提高了學生的實驗探究能力。

6.通過家庭小實驗或生活實踐活動，培養(yǎng)學生的探究能力

創(chuàng)新精神與探究能力的激發(fā)，探究潛能的挖掘，僅依靠課堂上的演示實驗與分組實驗遠遠不夠，還需要設計一些課外小實驗和家庭小實驗，培養(yǎng)學生的觀察能力、動手實驗能力以及對實驗問題的思維分析能力。恰當地選擇日常生活中的一些常見物品就能開展家庭小實驗，這類實驗學生在家就能獨立完成。這些實驗相對安全，且操作相對簡單，例如，在做鐵釘生銹的實驗時，實驗時間太長，可以提前一周布置學生在家里做，學生每天觀察在不同條件下鐵釘的變化情形，并將觀察現象記錄下來，然后在課堂上進行匯報分析;又如，長期使用的燒水壺和熱水瓶膽內會有沉積的水垢，在實驗室可以利用稀鹽酸或稀硫酸去除，那么在家里可以利用廚房中的哪些用品去除水垢？筆者讓學生回到家里親自實驗，學生通過實驗選擇了白醋和食醋，并將實驗現象記錄下來，到學校匯報分析后，學生提出問題：“為什么食醋除水垢不能除得很干凈？”筆者給他們解釋白醋和食醋的主要成分都是醋酸，但白醋中醋酸的濃度是36%，而食醋濃度比白醋濃度小，所以會有差別，對他們提出的問題進行鼓勵，他們的積極性都很高，這樣不但激發(fā)了學生的探究興趣，而且提高了學生的觀察能力，增加了學生的實驗生活技能。再如，在學習了酸堿鹽的知識后，要求學生回家利用廚房的用品鑒別食鹽和碳酸鈉，第二天交流匯報：一種用物理方法，嘗兩種用品的味道并提醒學生廚房的用品無毒，可以嘗，但實驗室的藥品不可以嘗;另一種是滴加食醋，若觀察產生氣泡的是碳酸鈉，無現象的是則為氯化鈉。家庭小實驗不受實驗室規(guī)則的限制，但同樣能培養(yǎng)學生動手實驗的能力，且將抽象的化學知識應用于生活實際中，提升學生解決實際問題的應用能力。將化學實驗應用于生活實際，讓學生走向社會，使學生認識到化學與生活實踐的密切關系。在學習有關溶液酸堿性和PH等化學知識后，筆者給學生布置作業(yè)，回家檢測家里洗發(fā)水、洗滌劑、食醋、牛奶的酸堿性，或檢驗村子附近小溪水質的硬度和酸堿性。實踐證明，課外實驗中呈現出的化學現象，都來源于生活，更能引起學生濃厚的興趣，激發(fā)他們的探究欲，培養(yǎng)學生的探究能力。

7.利用試題中的探究性實驗習題，培養(yǎng)學生的實驗探究能力

化學試題中的探究性習題主要考查學生對信息的提取匯總能力、學生的發(fā)散思維能力和科學探究能力，體現了素質教育的要求，這類試題往往以實驗為載體，對實驗設計能力、觀察分析、實驗操作技能、探究實踐能力等進行全方位的綜合評估。例如，中考試卷中出現這樣一道題：某學校化學課外實驗小組的學生在做酸堿中和反應的實驗時，向盛澄清石灰水的燒杯中加入一定量的稀鹽酸，反應了一段時間后，學生發(fā)現忘記滴加酸堿指示劑了，于是，他們想知道此時燒杯中溶液的溶質成分究竟是什么？于是進行了探究。

提出問題：此時燒杯中溶液的溶質是什么？

學生討論后提出了以下幾種猜想：

猜想一：[CaCl2];

猜想二： ;

猜想三：[CaCl2]和[CaOH2]的混合物;

猜想四：HCl、[CaOH2]和[CaCl2]的混合物。

小組討論后一致認為：猜想四不合理，理由是 。

資料提示：[CaCl2]溶液呈中性。設計實驗：學生設計了幾種不同的實驗方案，證明猜想二是成立的.請你幫他們填寫有關的實驗步驟或實驗現象。

反思交流：要使燒杯內溶液的溶質僅含有[CaCl2]，需要除去其他雜質，其中的一種方法是向燒杯中加入過量的 ，然后過濾，該除雜反應原理用化學方程式表示為 。

這樣的試題設計具有合理的梯度，不但有助于學生理解知識間的縱橫關系，而且有助于學生拓展思路，提供思維的空間，培養(yǎng)學生的探究能力。又如，這樣一道實驗題：要得到[CaCl2]溶液，有下列實驗方案：方案一CaO和稀鹽酸反應;方案二[CaSO4]和[BaCl2]溶液反應;方案三[CaOH2]和稀鹽酸反應;方案四[CaC03]和稀鹽酸反應，選取最恰當的實驗方案。學生在實驗探究中舍棄實驗步驟復雜的、產率小、原料成本高的方案，最后找出最好的三種方案：[CaC03]、[CaOH2]分別與稀鹽酸反應制取[CaCl2]溶液。通過實驗試題，做探究性實驗，學會了用實驗研究化學問題的方法和方向，為探究性實驗提供了思路，掌握了實驗的基本操作和技能，激發(fā)了學生學習的興趣，并培養(yǎng)了學生分析問題，獨立操作，解決問題的能力，提高了學生的思維能力，更提高了學生的探究能力。

總之，實驗探究能力的培養(yǎng)與提升，是進行一切實驗探究活動的基礎，也是化學學科學習的一種基本知識的技能儲備，更是提升學生化學核心素養(yǎng)的一種最直接、有效的方法。提高學生的科學探究能力，對國家富強、民族振興和我國在21世紀國際競爭中占據主動地位都具有深遠的意義。

參考文獻

[1]文莉.淺談化學教學中學生探究能力的培養(yǎng)[J].中學課程輔導，2015（05）.

[2]李月彩.如何通過化學實驗培養(yǎng)學生的探究能力[J].廣西教育，2010（14）.

[3]方治華，郭霖.信息技術在化學探究實驗中的作用[J].中國教育技術裝備，2013（22）.