探究性實驗教學在高中化學中的應用分析

崔占英

摘 要：化學是與現實生活聯系密切的一門學科，實用性是化學學科的基本屬性。在高中階段，學生由于應試壓力大、業余時間不足等各方面原因導致其所學理論知識與社會實踐的結合存在明顯不足，而化學是一門以實驗為基礎的學科，要推進化學生活化教學，就應以實驗教學為核心。生活化實驗具有設計新穎，指向明確等特點，將化學知識與生活實際相結合，既能激發學生的參與意識、學習熱情，又能提高教師的教學效率。本文以“用化學沉淀法去除粗鹽的雜質”為例，探討了探究性實驗教學在高中化學教學中的應用。

關鍵詞：實驗教學；高中化學；“用化學沉淀法去除粗鹽的雜質”

化學是一門建立在實驗基礎上的學科，與之相應，化學實驗亦是高中化學科目中的重要教學內容，核心素養培育背景下，教師應重視對實驗教學進行優化完善，重視將核心素養的內涵與培育要求滲透至實驗教學中，從而增強實驗教學的實效性。本文主要在對高中化學學科核心素養的內涵進行分析的基礎上，探討高中化學實驗教學策略，以更好地應用探究性實驗教學方法，推動高中化學教學的創新和發展。

一、探究性實驗教學在高中化學中存在的

問題

（一）實驗條件的局限性

化學實驗教學的一個主要挑戰是實驗條件的局限。學校往往面臨設備更新緩慢、實驗材料短缺的現狀。這種不足不僅阻礙了教學進度，還可能減弱學生探究科學現象的積極性，進一步影響他們對化學學科的認知和情感。

（二）安全教育與防護的缺失

安全教育在化學實驗教學中占有核心地位，但經常被忽略。學生在實驗操作中可能由于安全知識的缺乏而置身于風險之中，而教師在安全指導上的不足也會增加事故發生的可能性。此外，學校在安全管理體系上的薄弱，未能為師生提供充分的安全保障[1]。

（三）教師專業水平的差異

化學實驗教學的質量在很大程度上取決于教師的專業素養。然而，教師專業水平的參差不齊，特別是在實驗技能和科學知識的深度理解方面，這導致教學效果的不一致。一些教師對于實驗的探究性和教學方法的更新不夠重視，進而影響學生的學習動力和創新能力的培養。

（四）理論與實踐的銜接問題

理論教學與實驗實踐之間的銜接不緊密是化學教學中的一個普遍問題。課程安排時往往無法做到兩者的有效結合，使學生難以把握實驗與理論之間的聯系，這不僅削弱了實驗的教學價值，也限制了學生對知識應用的理解深度。

二、探究性實驗教學在高中化學中的優勢

（一）增強學生的實踐能力和科學素養

化學實驗具有直觀性和操作性，可以使學生親自動手實踐，從而加深對化學概念和原理的理解。通過實驗，學生能夠觀察實際的化學反應過程，理解抽象概念在實際中的應用，這樣的經驗對于培養學生的科學素養具有不可替代的作用。實驗活動還促使學生發展觀察、分析和解決問題的能力，這些技能對于他們未來的學術發展和職業生涯都至關重要。

（二）提高學生的學習興趣和主動探究意識

化學實驗的趣味性和探索性能夠激發學生的好奇心和學習熱情。在實驗中，學生不僅是知識的接受者，更是知識的探索者。他們可以通過自主設計實驗、驗證假設等方式加深對化學現象的理解，這種主動探究的過程有助于激發學生對化學學科的長期興趣。

（三）促進學生的批判性思維和創新能力

通過化學實驗，教師可以引導學生批判性地思考實驗結果的可靠性和準確性，培養他們的科學態度和嚴謹思維。實驗過程中的問題解決環節要求學生運用邏輯推理和分析能力。此外，實驗教學鼓勵學生進行創新實驗設計，這種創新實踐是提升學生創新能力和科學探究精神的有效途徑。

（四）加強理論知識與實際應用的聯系

實驗教學強調理論與實踐的結合，通過實驗操作的具體體驗，學生能夠把握理論知識與現實世界的聯系。這種聯系有助于學生在未來的學習和工作中靈活運用化學知識解決實際問題，增強其綜合應用能力。實驗教學還能夠展現化學對于社會發展、科技進步和日常生活的深遠影響，增強學生的社會責任感和使命感。

三、“用化學沉淀法去除粗鹽的雜質”探究實驗設計步驟

（一）實驗目的和原理

本實驗的主要目的是通過化學沉淀法去除粗鹽中的雜質，并探究沉淀反應的原理。粗鹽中常含有雜質，如泥土、沙子、雜質金屬離子等，這些雜質會影響鹽的純度和品質。通過本實驗可以了解化學沉淀法的原理和應用，并掌握實驗操作技能。

（二）實驗材料和儀器的準備

實驗所需的材料包括：粗鹽樣品、蒸餾水、稀硫酸、氯化銅溶液、氫氧化鈉溶液。儀器包括：移液管、玻璃棒、燒杯、玻璃漏斗、濾紙、熱水槽等。

四、“用化學沉淀法去除粗鹽的雜質”探究實驗策略

（一）實驗準備與原理理解

在探究實驗開始之前，學生需要深入理解化學沉淀法的原理，即通過添加特定的反應物質來生成不溶于水的沉淀物，從而將溶液中的雜質與所需物質分離。教師應指導學生了解哪些雜質可以通過沉淀法去除，以及采用何種反應物質。此外，對實驗操作流程和實驗安全注意事項進行預習也是必不可少的，確保學生在進行實驗操作時能夠做到心中有數，避免不必要的錯誤或事故[2]。

化學沉淀法基于不同物質在水中的溶解度差異，當溶液中某些離子達到特定濃度時，它們會形成難溶的沉淀。例如，硫酸根離子與鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀，從而從水溶液中移除硫酸根。因此，精確地準備實驗所需的試劑和設備是實驗成功的前提。了解試劑的化學性質、危害以及正確使用方法，以及熟悉燒杯、試管等實驗器材的操作，是實驗準備的基礎。在設計實驗方案時，應考慮如何控制反應條件以優化沉淀效果，包括反應物比例、溫度、攪拌速度等因素。目標是確保沉淀生成最大化，同時避免不必要的資源浪費。在實驗前提供充分的安全教育和技術指導至關重要。學生應熟知實驗安全規程，包括適當的個人防護裝備的使用。同時，教師應著重培養學生的實驗技巧和觀察記錄能力。因此，學生可以在安全的環境下進行實驗，通過沉淀法有效地去除粗鹽中的雜質。這個過程不僅提升了學生對化學反應的理解，而且鍛煉了他們的實驗技能和科學探究精神。

（二）實驗設計與方法選擇

學生在設計實驗時，應根據粗鹽中可能存在的雜質類型，選擇合適的沉淀劑，例如使用硝酸鋇去除硫酸鹽雜質。教師可以指導學生探究不同的沉淀劑對實驗結果的影響，評估哪種沉淀劑更有效。同時，討論如何控制實驗條件，比如溫度、濃度等，以優化沉淀效果。學生需要通過實驗室內的實際操作來驗證所設計的實驗方案是否可行，從而加深對沉淀法的理解。

教師必須綜合考慮實驗的合理性、準確性與有效性。首先，定義沉淀反應條件，粗鹽中存在的雜質種類會直接決定沉淀反應的選擇。如發現存在硫酸鈣這類不溶性雜質，鋇鹽可以被用作沉淀劑。反應條件，包括溶液pH值、反應溫度和反應物濃度，都應在實驗前確定。其次，優選溶劑與沉淀劑，沉淀劑的選擇依賴于待去除雜質的特性。大多數情況下，水作為溶劑能滿足實驗需求，但必要時可能需要其他溶劑。沉淀劑則需針對特定雜質進行挑選，以實現高效沉淀。第三，精確控制實驗變量，實驗中的變量控制對結果的可靠性至關重要，包括但不限于化學物質的配比、溶液溫度和攪拌強度。這些因素共同作用于沉淀的形態和純度。最后，細化實驗步驟，操作步驟需要既簡單又能確保結果的準確性。在加入沉淀劑時，要避免快速投加造成的沉淀不均，因此要緩慢滴加并持續攪動。沉淀完成后，后續的過濾、洗滌及干燥環節也需要細心操作，以確保沉淀物的純凈和干燥。因此，這一理論框架下的實驗設計與方法選擇能夠有助于系統化地進行化學沉淀法去除粗鹽雜質的探究。這不僅可以提升實驗效率，還能夠幫助學生更深入地理解化學反應的原理。

（三）觀察記錄與數據分析

在實驗過程中，學生應該詳細記錄實驗的步驟、觀察到的現象、所得的數據等，這對于分析實驗結果和得出結論至關重要。教師應培養學生的觀察力和記錄習慣，確保他們能夠準確捕捉實驗中的關鍵信息。在實驗完成后，學生應該對收集到的數據進行系統的分析，比如計算沉淀效率和純度提升程度，以評價沉淀法去除粗鹽雜質的有效性。

在探究“用化學沉淀法去除粗鹽雜質”的實驗過程中，仔細地觀察與精確的數據分析對于揭示化學反應的本質至關重要。進行觀察時，應詳細記錄反應過程中的一切現象，例如沉淀生成的速率、外觀變化等。此外，測量數據，比如沉淀的重量和過濾用時，都應精確記錄。注意任何微小的實驗條件變化，如溫度或混合速度的變化，因為它們都可能對實驗結果產生影響。為了保證數據的一致性，建立一套標準的記錄流程是必要的。創建標準化的記錄表，確保所有數據使用統一的度量單位，并進行仔細校對，避免數據輸入錯誤。從基本的統計分析入手，計算數據的均值、方差等統計指標，來評價實驗的穩定性。應用化學計量分析，根據沉淀的量推算粗鹽中的雜質含量。利用圖表輔助展示數據，有助于識別數據間的關系，使結果解釋更為直觀。評價實驗結果時，要全面考慮誤差的影響。區分隨機誤差和系統誤差，分析其源頭，比如操作不規范、環境波動等，量化這些誤差，并盡可能降低它們的影響。將觀察和分析結果匯總成規范的實驗報告，包含實驗目標、方法、結果和討論。在討論部分，深入分析實驗結果，點出實驗的關鍵發現和潛在的不足，提出改進方案。因此，這樣強調了在化學實驗中對觀察記錄和數據分析的精確度和透明度的要求，它們是實驗成功的關鍵。精確的觀察記錄和深入的數據分析可以增進對實驗過程的理解，并為后續的研究提供堅實的基礎。

（四）結果評價與反思改進

每次實驗后，學生都應該進行自我反思，總結實驗的成功之處和存在的問題。教師可以指導學生討論實驗結果與預期之間的差距，探究產生這些差距的原因，比如操作失誤、實驗條件控制不當等。此外，鼓勵學生思考如何改進實驗設計，以提高實驗的準確度和效率。通過結果評價與反思改進，學生可以對化學沉淀法去除粗鹽雜質的過程有更深層次的理解和掌握。

在實驗化學領域，提純粗鹽的過程中應用化學沉淀法是一項基礎而關鍵的技術手段。此技術的核心在于利用特定化學反應誘導雜質形成沉淀，進而實現其與鹽分離。以下內容對該實驗方法的執行策略、效果評估和改進思路提供了獨到的見解。在處理含有泥沙、溶解性金屬離子和有機物等不純物的粗鹽時，首先需要將其溶解于水中。針對不同雜質的性質，逐步引入能夠與之作用的沉淀劑。以碳酸銨為例，它與鹽中的鈣離子和鎂離子反應，生成碳酸鈣和碳酸鎂沉淀，從而實現分離。此后，過濾步驟便能分離出這些沉淀物，而蒸發則能夠回收純化的鹽。當粗鹽中含鐵等金屬離子時，引入硫酸鈉以形成不溶的硫酸鹽沉淀也是處理雜質的有效手段。對于有機雜質，加熱沸騰或利用氧化劑如過氧化氫進行氧化，能有效降解這些有機物。因此對實驗成效的評價不僅僅局限于純化前后鹽的質量對比。純鹽的品質還需經過諸如火焰光譜試驗或滴定法等化學分析手段的驗證。理想情況下，經過沉淀法處理的鹽應無可見的雜質，并且化學測試也應證明其具有較高的純凈度。同時，實驗過程的每個細節都可能對最終結果產生影響，因此反思和改進是不可或缺的環節。例如，不完全沉淀可能由于沉淀劑用量不足或反應條件不理想引起，此時，調整反應參數或沉淀劑加入量是必要的。如果過濾時沉淀物難以有效分離，考慮使用精密的過濾裝置，如離心分離技術，可能會提高效率。為減少在蒸發過程中的鹽損失，可以優化設備設計或調整溶液濃度，以降低所需蒸發的水量。還需要考慮到環境保護和經濟效益，實驗后的廢棄物處理和化學試劑選擇也是反思的一部分。此外，提升實驗操作人員的專業技能，對實驗流程的精細操控也是提高純化效率的重要方面。通過對實驗數據的記錄和分析，可以對實驗中涉及的化學反應和物質性質進行實際觀察和認識，從而加深學生對化學知識的理解和掌握程度。因此，通過精細化實驗設計，嚴謹地評估提純成果，并結合環保和經濟因素不斷優化實驗流程，化學沉淀法在粗鹽純化中的應用可以達到更加理想的效果。

五、實驗教學在高中化學中的應用前景

基于探究性實驗教學在高中化學中的應用，可以看出實驗教學具有廣闊的前景。首先，實驗教學與現代教育發展密切相關。現代教育倡導學生主體性和參與性，實驗教學正是滿足這一要求的有效方式。通過參與實驗，學生能夠主動探索知識、培養動手能力、加深對化學原理的理解。實驗教學與現代教育理念的契合，使其在高中化學教育中具有重要地位。其次，實驗教學在培養學生創新能力和科學精神方面起到重要作用。實驗教學通過培養學生的觀察能力、實踐能力和創新意識，為學生的科學研究和創新打下基礎。通過實驗教學，學生能夠掌握實驗技能和科學方法，培養邏輯思維和問題解決能力，提高他們的創新能力和科學素養。最后，實驗教學在高中化學教育中的未來發展方向值得關注。未來，實驗教學應注重培養學生的實踐操作能力和科學思維能力。通過引入更多的創新性實驗課程和實驗項目，激發學生的興趣和好奇心，培養他們的實驗設計和操作能力。此外，還可以推廣分組合作實驗，培養學生的團隊合作能力，提高實驗教學的效果。因此，實驗教學在高中化學教育中有著廣闊的應用前景。它與現代教育發展緊密相連，能夠培養學生的創新能力和科學精神。未來，實驗教學將更加注重學生的實踐能力和科學思維能力，以提升實驗教學的質量和效果。

結束語

綜上所述，在高中化學探究性實驗中應用化學沉淀法去除粗鹽雜質的策略，從實驗準備到結果評價，每一步都是提高實驗技能、深化理論知識理解和培養科學探究能力的重要環節。通過這些策略，學生能夠更好地進行化學實驗，同時提升自己的實驗設計和問題解決能力。

參考文獻

[1]邵小建.學科核心素養視角下的高中化學教學策略分析[J].中學課程輔導，2023（21）：3-5.

[2]余建宏.探究基于學科核心素養的高中化學實驗教學策略[J].天津教育，2021（36）：2.