初中化學實驗教學中學生科學探究精神的培養(yǎng)策略探析

《義務教育化學課程標準（2022年版）》將“科學探究與實踐”納入化學學科核心素養(yǎng)，要求學生“認識實驗是科學探究的重要形式和學習化學的重要途徑，能進行安全、規(guī)范的實驗基本操作，獨立或與同學合作完成簡單的化學實驗任務”。作為連接宏觀現(xiàn)象與微觀本質的橋梁，化學實驗不僅是驗證化學定律的工具，也是培育學生科學思維、創(chuàng)新意識和批判性精神的有效途徑[]。然而，當前初中化學實驗教學仍深陷“程序化操作”的窠白：教師傾向于通過標準化演示傳遞知識，學生則被動接受機械訓練。這種“教師演示、學生模仿”的教學模式會導致學生缺乏自主提出假設、設計實驗方案、分析誤差來源的實踐機會，使科學探究精神培養(yǎng)淪為空洞的口號。

鑒于此，本文以人教版初中化學教材為依托，結合具體案例，探索初中化學實驗教學與科學探究精神培養(yǎng)的融合路徑。研究聚焦于如何通過實驗教學的結構性改進，使學生在解決真實問題的過程中逐步形成“質疑一探究一創(chuàng)新”的科學思維范式，最終實現(xiàn)從“知識習得”到“素養(yǎng)生成”的跨越。

一、初中化學實驗教學現(xiàn)存問題

（一）教學理念與實施矛盾

新課標倡導的“做中學”理念強調通過實踐培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)，但當前應試教育傾向仍制約著實驗教學的落實。一方面，中考化學試題多以選擇題、填空題的形式考查實驗相關知識點，可能導致教師將實驗視為理論教學的附屬品。另一方面，為追趕教學進度，一些教師常壓縮實驗課時，將驗證性實驗簡化為“照方抓藥”式操作。例如，在氧氣制取實驗中，教師僅要求學生按步驟組裝儀器、記錄現(xiàn)象，較少引導他們思考“為何選擇二氧化錳作為催化劑？”“能否用其他方法收集氧氣？”等深層問題。這種去探究化的實驗設計，使實驗淪為驗證理論知識的工具，而非培養(yǎng)科學思維的載體。

（二）評價體系單一化

現(xiàn)行評價機制過度依賴筆試成績，實驗操作考核常流于形式。盡管部分地區(qū)將實驗納入中考，但評分標準仍側重步驟完整性而非科學思維展現(xiàn)。例如，在“粗鹽提純”實驗考核中，評分細則主要關注“是否使用玻璃棒引流”“蒸發(fā)皿是否用坩堝鉗夾取”等操作細節(jié)，卻忽視對“雜質去除原理”“產(chǎn)率計算誤差分析”等思維層面的評價。這種“重操作、輕思考”的導向，導致部分學生為得分而機械記憶操作要點，甚至催生了“背誦實驗報告”的荒誕現(xiàn)象。

更值得警惕的是，實驗操作考試多采用“教師監(jiān)考、學生分組完成”的模式，監(jiān)考教師因精力有限，難以對每位學生的實驗設計、數(shù)據(jù)分析能力進行全面評估。這種評價方式不僅背離實驗教學的本質目標，也會削弱學生對科學探究的興趣與信心。

二、培養(yǎng)學生科學探究精神的策略

（一）創(chuàng)設真實問題情境，激發(fā)探究動機

在化學實驗教學中，真實問題情境的創(chuàng)設是激發(fā)學生探究動機的關鍵[2]。根據(jù)建構主義學習理論，學生將新知識與已有經(jīng)驗相結合，能夠更有效地構建認知結構。因此，教師需精心設計貼近學生生活實際且蘊含科學探究價值的問題情境，引導學生從被動接受轉向主動探索。

1.聯(lián)系生活實際，引發(fā)認知沖突

以人教版初中化學九年級上冊第四單元“自然界的水”為例，教師可結合當?shù)刈詠硭畯S的實際處理流程，設計驅動性問題：自來水廣通過哪些步驟將河水轉化為飲用水？為什么經(jīng)過沉淀、過濾后的水仍需消毒才能飲用？這些問題直接與學生的生活經(jīng)驗相關，同時隱含認知沖突一一學生通常認為過濾后的水已足夠干凈。為消除這一認知沖突，教師可引導學生設計對比實驗：分別用明礬處理僅含懸浮雜質的水樣和含有大腸桿菌的水樣。實驗結果顯示，明礬能有效吸附懸浮物使水變澄清，但無法殺滅微生物。這一結果與學生原有認知產(chǎn)生沖突，能促使其主動查閱資料，理解“消毒”步驟在保障飲水安全中的核心作用，并進一步探究氯氣消毒的化學原理及其可能產(chǎn)生的副產(chǎn)物安全性問題。

2.融入生活科技，拓展探究視野

在人教版化學九年級下冊第九單元“溶液”的教學中，教師可創(chuàng)設“家庭凈水小實驗”情境，建立生活現(xiàn)象與科學原理之間的聯(lián)系。例如，教師提出驅動性問題：“如何用廚房材料制作簡易凈水裝置？”引導學生運用教材中溶液組成、過濾與結晶等核心知識點，聯(lián)系生活中常見的凈水方法。學生通過對比紗布、濾紙、活性炭的過濾效果，建立“溶質顆粒大小與分離方法選擇”的認知模型。針對提升凈水效率的問題，學生設計分層過濾與自然蒸發(fā)的組合方案：上層鋪石英砂去除大顆粒雜質，中層放置活性炭吸附色素異味，下層用細沙過濾微粒，最終通過蒸發(fā)冷凝收集純凈水。此過程體現(xiàn)了生活經(jīng)驗向科學認知的轉化。此類探究活動既能加深學生對溶液基本性質的理解，又能展現(xiàn)化學知識在改善生活品質方面的現(xiàn)實價值[3]。

（二）優(yōu)化實驗設計，培養(yǎng)科學思維

實驗設計是科學探究的核心環(huán)節(jié)，其質量直接影響學生科學思維的發(fā)展。根據(jù)布魯納的發(fā)現(xiàn)學習理論，學生主動參與知識構建過程，能夠形成更深層次的理解。因此，教師需打破傳統(tǒng)實驗模式，通過開放實驗條件、探究異常現(xiàn)象等方式，引導學生經(jīng)歷“問題一假設一驗證一結論”的完整探究過程，從而培養(yǎng)其科學思維品質。

1.開放實驗條件，掌握變量控制方法

變量控制是科學實驗的基石，也是初中生科學思維發(fā)展的關鍵點[4]。在人教版化學九年級下冊第八單元“金屬和金屬材料”的實驗教學中，教師可提供鐵片、銅片、鋁片、稀鹽酸、稀硫酸，要求學生以小組為單位探究金屬與酸反應速率的差異。此任務要求學生獨立規(guī)劃實驗流程，自主選擇控制變量（如金屬表面積、酸的濃度、反應溫度等）。例如，某小組通過將金屬片打磨至相同粗糙度以控制表面積變量，以及使用濃度梯度稀釋的鹽酸等操作，觀察并記錄反應現(xiàn)象的差異。學生通過實驗發(fā)現(xiàn)，鋁與稀鹽酸反應初期速率最快，但后期反應速率明顯減慢。這一異常現(xiàn)象指引學生結合教材中金屬活動性順序和氧化膜影響等知識點，提出“鋁表面生成的致密氧化膜阻礙了反應的進行”的假設，并重新進行實驗驗證。他們用砂紙反復打磨鋁片破壞氧化膜后，再次觀察其與稀鹽酸的反應。此過程強化了學生的變量控制意識，使其深刻體會到科學實驗的嚴謹性。

2.探究異常現(xiàn)象，培養(yǎng)批判性思維

異常現(xiàn)象是科學探究的催化劑，它能打破學生的認知平衡，促使其重新審視實驗設計與理論假設。例如，在“二氧化碳的實驗室制取與性質”活動中，學生如果使用碳酸鈉與稀鹽酸開展實驗，會遭遇反應速率過快，難以收集產(chǎn)生氣體的困境。此時，教師可引導學生回顧教材中實驗室制取氣體的一般原則（如反應速率適中、便于控制、產(chǎn)物純凈等），鼓勵其提出改進方案。如某小組嘗試將塊狀碳酸鈉替換為粉末狀，結果氣體逸出速率過快；另一小組改用大理石與稀硫酸反應，卻發(fā)現(xiàn)反應逐漸停止（因生成微溶的硫酸鈣覆蓋在大理石表面）。通過對比實驗，學生最終認識到“大理石與稀鹽酸反應速率適中，且產(chǎn)物易分離”的優(yōu)勢。這一過程體現(xiàn)了試錯、反思、優(yōu)化的探究邏輯，培養(yǎng)了學生從異常現(xiàn)象中提煉問題、基于證據(jù)修正假設的能力。正如波普爾所言：“科學研究始于問題。”對異常現(xiàn)象的敏感性與批判性思維，正是科學探究精神的精髓。

（三）構建多維評價體系，提升探究能力

科學探究精神的培育不僅需要情境激發(fā)與過程引導，還需要以評價體系促進學生探究能力的持續(xù)發(fā)展。學生的科學探究能力包含邏輯分析、實踐操作、反思批判等多個方面，單一的評價方式難以全面評估其發(fā)展水平。因此，教師需構建過程性評價與表現(xiàn)性評價相結合的多維評價體系，通過動態(tài)反饋與成果外化，推動學生探究能力從“經(jīng)驗積累”向“能力建構”躍遷。

1.過程性評價：記錄思維軌跡，強化元認知能力

過程性評價強調對探究全過程的動態(tài)追蹤，培養(yǎng)學生的元認知能力[5]。教師可采用包含現(xiàn)象描述、數(shù)據(jù)記錄、反思批注三個維度的實驗記錄單與結構化反思日志，構建“觀察一記錄一分析一優(yōu)化”的探究閉環(huán)。

例如，在硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應的實驗中，學生預期能觀察到有藍色沉淀產(chǎn)生，但部分小組在實際操作中卻發(fā)現(xiàn)生成的沉淀顏色偏綠或沉淀量異常。通過分析反應條件，學生在反思日志中提出“可能是氫氧化鈉溶液濃度過高導致銅離子與氫氧根離子反應不完全”或“攪拌不均勻導致局部濃度過高”的假設，并設計對比實驗進行驗證，如調整氫氧化鈉溶液的濃度、改變攪拌方式等。教師應據(jù)此將現(xiàn)象解讀深度、模型建構精度、創(chuàng)新遷移能力設定為關鍵評價維度，賦予相應權重。這種評價機制促使學生從關注操作規(guī)范轉向關注思維品質，體現(xiàn)了過程性評價對學生科學思維發(fā)展的驅動作用。

2.表現(xiàn)性評價：展現(xiàn)探究深度，促進能力外化

表現(xiàn)性評價要求學生在真實或模擬的任務情境中，以學習表現(xiàn)或成果展現(xiàn)其能力素養(yǎng)[6]。教師可設置設計創(chuàng)新實驗、撰寫科學論證報告等開放性任務。例如，要求學生在酸堿中和反應實驗中，自主設計實驗方案，證明“反應后溶液呈中性”。學生提出多樣化方案，如用pH試紙直接測定溶液酸堿度；滴加紫色石蕊試液觀察顏色變化；向溶液中加入碳酸鈉溶液觀察是否產(chǎn)生氣泡。通過小組互評與教師點評，學生能明確不同方法的適用范圍：石蕊試液僅能定性判斷酸堿性；pH試紙可實現(xiàn)半定量分析；而碳酸鈉檢測法雖能用于排除酸性環(huán)境，但無法直接驗證中性狀態(tài)。這種從方案比較到優(yōu)劣辨析，再到方法優(yōu)化的評價過程，也是培養(yǎng)學生基于證據(jù)進行科學論證的能力的過程。在此基礎上，教師可引導學生將優(yōu)秀實驗方案整理為班級的“實驗指南”，使探究成果能夠持續(xù)積累。

三、實施效果

在初中化學實驗教學中培養(yǎng)學生的科學探究精神，是落實核心素養(yǎng)培養(yǎng)目標的關鍵路徑。實踐證明，上述教學模式在提升學生科學素養(yǎng)、優(yōu)化教師教學策略、完善評價體系等方面均取得了顯著成效。

（一）學生科學探究能力的多維提升

生活化實驗情境能激發(fā)學生的主動探究意愿。例如，在“金屬腐蝕與防護”實驗中，學生需調查鐵制品在生活中的腐蝕現(xiàn)象，自發(fā)形成問題意識，并在課堂上設計對比侵蝕實驗驗證防護方案，如電鍍、涂油等。這一過程能讓學生跳出教材框架，培養(yǎng)敢于質疑、勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度。此外，探究式實驗強化了學生的實證思維。學生經(jīng)歷完整的“質疑一驗證一結論”的科學探究流程，培養(yǎng)了嚴謹?shù)膶嵶C精神。

（二）教師教學策略的革新與實踐

教師逐步摒棄“照方抓藥”式實驗，轉向開放性的探究教學。例如，將“酸堿中和反應”實驗優(yōu)化為“自制指示劑探究”活動，讓學生利用紫甘藍汁液測試不同溶液的酸堿性，根據(jù)顏色變化歸納規(guī)律。這種設計不僅深化了學生對知識的理解，還激發(fā)了其主動探究的興趣。

（三）教學評價體系的完善與深化

評價維度不再局限于實驗報告，而是貫穿預習、操作、反思全流程。例如，在實驗教學中，教師引入“實驗設計表”“操作規(guī)范評分表”“改進方案匯報”三類評價工具，系統(tǒng)記錄學生從方案構思到優(yōu)化改進的完整探究軌跡。同時，將學生自評、互評與教師評價相結合。學生需要從實驗效率、環(huán)保性等角度評價他人方案，提出改進建議。這種互動評價機制有效促進了學生批判性思維的養(yǎng)成。

結語

在初中化學實驗教學中培養(yǎng)學生的科學探究精神，需以真實問題為驅動，以思維進階為目標，以評價改革為保障。教師通過創(chuàng)設生活化情境、優(yōu)化實驗設計、構建多維評價體系等教學手段，能引導學生從被動接受者轉變?yōu)橹鲃咏嬚摺Ｎ磥斫虒W中，教師可進一步借助數(shù)字化實驗工具，提升實驗的精確性與可視化程度，為培育學生科學探究精神提供更廣闊的空間。

[參考文獻]

[1］裴元.初中化學實驗教學中培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的分析［J].教育界，2023（35）：26-28.

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[3］唐愛華.初中化學實驗教學中培養(yǎng)學生科學探究精神的研究［J].數(shù)理化解題研究，2022（17）：128-130.

[4］胡曉梅.初中化學實驗教學中培養(yǎng)學生科學探究能力的策略初探［J].學周刊，2023（3）：73-75.

[5］王香娥.在初中化學教學中加強學生科學精神的培養(yǎng)［J].中學課程資源，2020（12）：41-42.

[6］武禎.依托初中化學實驗教學，培養(yǎng)學生科學探究精神［J］.天天愛科學（教學研究），2021（9）：185-186.