如何在高中化學教學中開展探究性實驗

趙宇潔

摘? ?要：實驗是高中化學教學中不可或缺的一部分，探究性實驗的開展有利于激發(fā)學生的探究欲望，培養(yǎng)學生的實踐能力與創(chuàng)新能力。基于此，在高中化學教學中，教師要重視探究性實驗，為學生提供趣味性的探究課題，引導學生提出合理的猜想與假設(shè)，利用問題情境激發(fā)學生的探究欲望，并且設(shè)計科學有效的探究方案，規(guī)范學生的實驗操作。在實驗結(jié)束后，教師還要引導學生進行深入的總結(jié)與反思，從而有效培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：高中化學? ?探究性實驗? ?探究思維

探究性實驗是高中化學教學的重要組成部分。在設(shè)計探究性實驗的過程中，教師要注重實驗的合理性，引導學生發(fā)現(xiàn)生活實際中值得探究的課題，并且設(shè)計科學的實驗探究方案，保證實驗操作的規(guī)范性。同時，在學生開展化學探究性實驗的過程中，教師還要充分發(fā)揮引導者的作用，引導學生勤于思考、大膽質(zhì)疑、合作交流、自主探究，使學生建立完善的實驗探究體系。在這種探究性實驗中，學生不僅能強化實踐操作能力，還能學會利用實驗結(jié)果來驗證自己的假設(shè)，從而提高學習效率。

一、選擇趣味性的課題

趣味性的實驗內(nèi)容能夠有效激發(fā)學生的探究熱情，調(diào)動學生學習的主動性與積極性。因此，在開展探究性實驗時，首先，教師要選擇趣味性較強的課題，引發(fā)學生的好奇心，充分調(diào)動學生探究的積極性，使學生主動了解化學的奧秘。

例如，在教學“原電池”部分內(nèi)容時，筆者設(shè)計了簡單的電路實驗：將十個銅鋅原電池進行串聯(lián)，并且將MP4連接在電路中。當開關(guān)閉合時，MP4就會播放學生喜聞樂見的流行歌曲；當開關(guān)斷開時，音樂就會立即停止。這樣簡單的電路實驗，不僅能迅速集中學生的課堂注意力，還能有效激發(fā)學生主動探究與實驗的興趣。在此基礎(chǔ)上，筆者還鼓勵學生利用生活中的材料開展實驗，探究原電池的構(gòu)成條件。這種課題具有較強的趣味性與實踐性，不但能激發(fā)學生探究化學知識的熱情，而且能促使學生認識生活中的化學物品，了解化學常識，提高學生理解與記憶化學知識的效率。

二、提出合理的猜想與假設(shè)

猜想與假設(shè)是開展化學實驗的重要前提，科學、有效的猜想與假設(shè)能縮小實驗驗證的范圍，減輕學生的學習負擔，提高學生的實驗效率。在開展探究性實驗之前，化學教師應(yīng)當引導學生提出合理的猜想與假設(shè)，鼓勵學生利用自己已經(jīng)掌握的知識與經(jīng)驗，對自己即將探究的問題進行科學的推理與猜測。在學生進行猜想與假設(shè)的過程中，教師要引導學生認真觀察、深入分析，充分應(yīng)用自己所掌握的化學知識，推測問題的成因，從而快速找到正確的探究思路，提出科學的猜想與假設(shè)。這樣才能為之后的探究性實驗奠定堅實的基礎(chǔ)。

例如，在開展“過氧化鈉與水反應(yīng)”的實驗前，筆者引導學生利用質(zhì)量守恒定律來進行猜想與假設(shè)。學生提出了兩個猜想：第一個猜想是過氧化鈉與水反應(yīng)能夠產(chǎn)生氫氣與氫氧化鈉，氫氣的燃燒點燃了脫脂棉；第二個猜想是過氧化鈉與水反應(yīng)生成了氧氣與氫氧化鈉，氧氣能夠支持脫脂棉的燃燒。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導學生結(jié)合自己的猜想，設(shè)計有效的實驗方案，開展探究性實驗，驗證自己的猜想。

三、設(shè)計科學有效的實驗方案

科學有效的實驗方案是學生順利開展探究性實驗的基本保證，能為學生的實驗過程提供基本的方向指導。在開展探究性實驗的過程中，高中化學教師應(yīng)當重視探究方案的設(shè)計，這樣才能為探究性實驗的有序開展提供良好的保障。在設(shè)計探究性實驗方案的過程中，教師要對實驗中將會涉及的各項因素進行綜合考量，包括學生的實驗操作水平、知識儲備、教學內(nèi)容的難易程度以及學校的客觀實驗條件等。

例如，在驗證“過氧化鈉和水反應(yīng)的產(chǎn)物”這一實驗的過程中，很多學生提出過氧化鈉與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是氧氣或氫氣的假設(shè)，這證明很多學生已經(jīng)充分掌握了氧氣與氫氣相關(guān)的知識點。因此，筆者設(shè)計了以下的實驗方案：首先，分別將少量過氧化鈉粉末加入兩支試管中；其次，使用膠頭滴管將水滴入其中；最后，一個學生將帶有火星的小木條放置到試管的中下部，觀察木條是否復燃，另一個學生用拇指將試管口堵住，并且將其接近火焰，在將拇指松開的過程中，觀察是否有爆鳴聲出現(xiàn)。該實驗方案有三個優(yōu)勢：第一，實驗的時間較短，學生能夠快速驗證自己的猜想；第二，實驗過程較為簡單，對學生的知識儲備與實驗操作水平要求較低，能增強學生開展探究性實驗的自信心；第三，實驗過程中所使用的藥品量少，安全性較高，并且實驗儀器較為簡單，對客觀實驗條件要求較低，大部分學生都能完成實驗。

再如，在設(shè)計氯氣的實驗室制法探究方案的過程中，由于氯氣有一定的毒性，因此，對學生的實驗水平有一定的要求。在實驗過程中，學生需要正確地選取儀器、藥品，并且對于實驗步驟的安排、裝置的拆卸安裝、酒精燈的使用方法、氣體的檢驗與收集以及尾氣處理等工作，都需要進行妥善的處理。完善的實驗方案能夠?qū)W生的探究性實驗過程進行全方位的指導，有效提升學生的實踐探究能力。因此，在設(shè)計實驗方案的過程中，對于危險性較高的實驗，教師可以利用多媒體設(shè)備來進行實驗演示，將抽象的化學反應(yīng)過程具象化地展現(xiàn)在學生面前，使學生能夠充分了解化學反應(yīng)的過程，從而深化學生對化學知識的理解。

四、創(chuàng)設(shè)問題情境

（一）利用實驗現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境

高中學生的好奇心較強，容易對新奇的事物與現(xiàn)象產(chǎn)生濃厚的興趣。因此，高中化學教師應(yīng)當充分把握學生的認知特點，通過趣味性較強的實驗，創(chuàng)設(shè)問題情境，使學生對問題產(chǎn)生探究的興趣，進而全身心投入探究性實驗。例如，在開展“鈉與水的反應(yīng)”實驗的過程中，首先，筆者將幾滴酚酞溶液滴入燒杯里的水中，然后，將綠豆大小的一小塊鈉放進水中，讓學生觀察實驗現(xiàn)象。學生在觀察實驗現(xiàn)象的過程中會發(fā)現(xiàn)鈉浮于水面，并且熔融為銀白色的小球，在不斷游動的過程中甚至會發(fā)出“嘶嘶”的聲音，而燒杯里的水也變成了紅色。由此，筆者通過趣味性的實驗現(xiàn)象，提出問題：“鈉與水發(fā)生反應(yīng)出現(xiàn)了什么特殊的實驗現(xiàn)象？為什么鈉會融化且浮于水面呢？為什么水會變成紅色？這其中發(fā)生了什么化學反應(yīng)？”這一系列的問題能創(chuàng)設(shè)問題情境，有效激發(fā)學生探究的熱情，此時，筆者就適時引導學生開展“鈉與水反應(yīng)產(chǎn)物的驗證和鈉的還原性”的探究實驗。

（二）利用生活現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境

化學知識與生活息息相關(guān)，認識生活中的化學現(xiàn)象是高中化學教學的重要目標。在高中化學教學中開展探究性實驗，教師應(yīng)當引導學生發(fā)現(xiàn)生活中的化學現(xiàn)象，使學生充分認識到現(xiàn)實生活與化學知識之間的聯(lián)系，并應(yīng)用自己所掌握的化學知識來解決實際問題。基于此，教師可以利用生活中的真實案例，為學生創(chuàng)設(shè)問題情境，從而培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、自主探究、細心觀察的能力。

例如，在引導學生開展“二價鐵的還原性”的探究性實驗的過程中，首先，筆者提出了生活化的問題：“削了皮的蘋果放置在空氣中會產(chǎn)生怎樣的變化？”這個問題很多學生都能回答得出來：“蘋果在削皮之后放置在空氣中，會逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽攸S色。”在此基礎(chǔ)上，筆者追問：“為什么會產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象？如果是蘋果汁，會發(fā)生上述變化嗎？是什么原因造成的呢？”這些問題能創(chuàng)設(shè)問題情境，引導學生開展生活化的探究性實驗，從而深入探究二價鐵的還原性和二價鐵轉(zhuǎn)化成三價鐵的條件。通過生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境，不僅能使學生快速融入探究情境中，還能引導學生了解化學知識在生活實際中的應(yīng)用，讓學生能夠?qū)W以致用。

（三）利用異常現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境

異常現(xiàn)象是激發(fā)學生好奇心與求知欲的重要切入點。化學現(xiàn)象的產(chǎn)生與多種因素有關(guān)，受客觀條件的影響，化學實驗很容易出現(xiàn)異常現(xiàn)象。基于此，高中化學教師可以根據(jù)實驗過程中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境，促使學生開展類比性的實驗，拓寬學生思維的渠道。

例如，在教學“氨氣的水溶解性”部分內(nèi)容時，筆者引導學生開展噴泉實驗。首先，在干燥的圓底燒瓶中充入氨氣，并且用有滴管和玻璃管的塞子塞緊瓶口，滴管中需要事先吸入水。然后，將燒瓶倒置，并將玻璃管插入有少量酚酞溶液的燒杯中，輕微擠壓滴管，保證少量水能夠進入燒瓶中。上述實驗?zāi)軌蛞l(fā)噴泉現(xiàn)象，但是在實踐過程中，也有的裝置沒有引發(fā)噴泉現(xiàn)象。由此，筆者將沒有引發(fā)噴泉現(xiàn)象的裝置提供給學生，并提出問題：“為什么這個裝置沒有產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象呢？找出問題所在，并試著找出每個操作步驟對整體實驗現(xiàn)象的影響。”這些問題能引導學生對問題進行充分的分析與探究，從而有效培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，提高學生的化學實驗?zāi)芰Α?/p>

五、規(guī)范學生的實驗操作

實驗過程是高中化學探究性實驗的核心環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學生化學探究能力的重要環(huán)節(jié)。高中化學教師需要注重實驗過程，規(guī)范學生的實驗操作行為。這樣既能保證學生的課堂參與度，凸顯學生的主體地位，也能提高學生的實驗?zāi)芰ΓＷC學生實驗過程中的安全。首先，在探究性實驗中，教師要引導學生細致觀察、認真推理、發(fā)現(xiàn)問題、整理分析實驗數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)進行科學論證，養(yǎng)成良好的實驗習慣。其次，在探究性實驗中，教師要指導學生掌握科學的實驗操作流程，并反思自身的實驗過程是否規(guī)范，這對于提升學生的實驗操作水平至關(guān)重要。例如，在進行過濾操作的過程中，教師需要引導學生遵循“一貼、二低、三靠”的原則，并且引導學生思考：“假如沒有這樣做，會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？”再如，與氣體制備、反應(yīng)、收集相關(guān)的裝置都需要檢驗其氣密性，不同的實驗所用的裝置也有所不同。在檢查裝置氣密性的過程中，學生也需要運用不同的方式進行檢驗。有的要運用液差法進行檢驗，有的要運用加熱法進行檢驗，等等。

六、實驗結(jié)束后的總結(jié)與反思

實驗結(jié)束后的總結(jié)與反思環(huán)節(jié)是引導學生將實驗現(xiàn)象進行抽象化總結(jié)的關(guān)鍵階段，能升華學生的化學學習，促使學生從直觀的實驗現(xiàn)象中掌握抽象的化學知識，提高學生的化學技能。在歸納總結(jié)的過程中，高中化學教師可以將學生分成多個小組，引導學生以小組為單位，討論探究性實驗的成果。在此過程中，教師要給每個學生提供發(fā)言的機會，并且及時糾正學生出現(xiàn)的錯誤。同時，對于學生不了解的知識點也需要及時進行補充，開闊學生的視野。教師還要引導學生對探究性實驗過程中的各個環(huán)節(jié)進行反思，比如，猜想與假設(shè)是否合理、實驗方案是否可行、實驗過程是否存在不足、需要采取哪些措施進行改進等。學生在交流與探討的過程中，也需要對自己所表述的內(nèi)容進行反思，接受他人給出的有用建議，改進自己的不足，從而有效強化化學實驗?zāi)芰Α?/p>

總之，在高中化學教學中，教師要認識到探究性實驗的重要價值，引導學生選擇具有趣味性的探究課題、提出合理的猜想與假設(shè)、設(shè)計科學有效的實驗探究方案，完成化學探究的過程。在此過程中，教師要充分發(fā)揮自身的指導作用，規(guī)范學生的實驗操作行為，在實驗結(jié)束后，教師還要引導學生進行反思，不斷提升學生的實踐探究能力，促使學生養(yǎng)成良好的實驗操作習慣。

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（作者單位：江西省南昌市第二中學）

本文系江西省基礎(chǔ)教育研究課題“新教材背景下高中化學情境教學法與探究性實驗有機融合案例研究——以人教版必修課程教學為例”（課題編號：NCHX 2022—058）的階段性研究成果。