實(shí)驗(yàn)探究：亮出你的精彩

田長(zhǎng)明

（蘇州市吳中區(qū)教育局教研室 江蘇 蘇州 215128）

自從實(shí)施新的課程方案以來，探究就成了一個(gè)“時(shí)髦”的詞匯，在各種形式的教學(xué)研討和教學(xué)示范課活動(dòng)中，言必談“探究”，化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，“實(shí)驗(yàn)探究”也就成了某些教師的“看家法寶”，有人甚至認(rèn)為沒有實(shí)驗(yàn)探究的化學(xué)課堂教學(xué)是失敗的，這顯然是有點(diǎn)形而上學(xué)。其一實(shí)施新的課程標(biāo)準(zhǔn)前沒有提“探究”，難道傳統(tǒng)的教學(xué)理念都是錯(cuò)誤的？其二有了實(shí)驗(yàn)探究的課難道都是成功的嗎？

關(guān)于課堂教學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究，我想化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是一種帶有理性化色彩的比較高級(jí)的探究活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)探究能力是一項(xiàng)重要的科學(xué)探究能力，如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力是中學(xué)化學(xué)教學(xué)中一個(gè)重要的研究課題。

有一次，我去聽了一節(jié)高一年級(jí)的教學(xué)研討課，課題是化學(xué)1中專題2第一單元的《氯氣的性質(zhì)》（蘇教版）。教學(xué)形式是邊講邊實(shí)驗(yàn)，這位教師為了讓學(xué)生探究氯氣的化學(xué)性質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)桌上放了很多藥品，如：氯氣、金屬鈉、銅絲、鐵絲、AgNO3溶液、Na2CO3溶液、石蕊試液、NaOH溶液、品紅溶液、稀鹽酸等等。這位教師的設(shè)想是利用這些藥品來探究氯氣的性質(zhì)，但在課堂教學(xué)的組織過程中出了差錯(cuò)，他沒有按步驟、有組織的引導(dǎo)學(xué)生探究，而是讓學(xué)生利用桌上的藥品自己自行探究，結(jié)果學(xué)生是一頭霧水，課堂上一片混亂。

由此可見，實(shí)驗(yàn)探究不能只流于形式，更不能用來“作秀”，它值得我們進(jìn)行更深層次的思考，我們?cè)谡n堂教學(xué)中該如何實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究，筆者作了以下一些嘗試。

一、探究的引導(dǎo)要井然

探究式學(xué)習(xí)有多樣化的設(shè)計(jì)模式。從自主獲取的信息的程度來分，可將探究式學(xué)習(xí)區(qū)分為兩大類：接受式探究與發(fā)現(xiàn)式探究。

在接受式的探究學(xué)習(xí)中，信息由學(xué)生主動(dòng)從現(xiàn)有資料或現(xiàn)有資源（如從圖書館、互聯(lián)網(wǎng)、科技場(chǎng)館等）中直接收集或向有關(guān)人士直接詢問，所收集到的信息是現(xiàn)成的，略加整理即可。而在發(fā)現(xiàn)式的探究活動(dòng)中，沒有現(xiàn)成信息可以被直接收集到，而必須由探究者經(jīng)過觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、解讀、研討等活動(dòng)過程，通過整理分析來獲得或發(fā)現(xiàn)。而化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的基本環(huán)節(jié)一般是：提出問題→猜想假設(shè)→設(shè)計(jì)方案→實(shí)驗(yàn)探究→解釋與結(jié)論→表達(dá)交流。因此教師組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，必須按照探究的一般流程積極引導(dǎo)，做到有理有序。

【例1】 洗滌銀鏡反應(yīng)的試管一般用硝酸，然而用硝酸洗滌會(huì)產(chǎn)生NO，污染環(huán)境，綠色氧化劑H2O2能否洗去銀鏡？

實(shí)驗(yàn)1：取有銀鏡的試管，加入約10mLH2O2，劇烈反應(yīng)，有氣泡，得澄清溶液，銀鏡消失。

結(jié)論：H2O2能洗去銀鏡。

探究1：產(chǎn)物是什么？按氧化還原規(guī)律，學(xué)生寫出下列方程式：2Ag+H2O2=Ag2O+H2O。

問題：無法解釋有氣體生成，無法解釋最后的溶液澄清透明。

猜 想 1： 反 應(yīng) 生 成 Ag+（ 或 Ag2O），Ag+（或Ag2O）催化H2O2的分解。

實(shí)驗(yàn)2：取AgNO3溶液加入 H2O2，無明顯現(xiàn)象；取Ag2O加入H2O2，產(chǎn)生大量氣泡。

探究2：反應(yīng)生成Ag2O無疑，但為什么溶液澄清透明？

猜想2：形成了膠體。

實(shí)驗(yàn)3：用強(qiáng)光照射試管，看到明顯的光亮通路。

猜想3：如果減少H2O2用量，可能會(huì)見到渾濁。

實(shí)驗(yàn)4：取有銀鏡的試管，加入約3mLH2O2，劇烈反應(yīng)，有氣泡，溶液中出現(xiàn)棕褐色沉淀?？隙瞬孪耄瓿闪颂骄康娜^程。

二、探究的題材要精選

實(shí)驗(yàn)探究課要求老師對(duì)所教內(nèi)容做出較好的教法加工和組織，否則難以取得很好的效果。據(jù)日本學(xué)者實(shí)驗(yàn)，“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”比系統(tǒng)學(xué)習(xí)要多花1．3～1．5倍的時(shí)間。而正如布魯納所指出的，一個(gè)學(xué)生不可能只憑發(fā)現(xiàn)法去學(xué)習(xí)?；瘜W(xué)教學(xué)中不是任何內(nèi)容都能有效地運(yùn)用探究的方法去組織教學(xué)，教師應(yīng)把握好時(shí)機(jī)，精選出一些富有挑戰(zhàn)性，能激發(fā)起學(xué)生探究興趣，且可使學(xué)生在探究之后能獲得成就感的化學(xué)材料來組織探究式的課堂教學(xué)，如可以選擇一些具有橫向聯(lián)系的材料、縱向聯(lián)系的材料、能夠拓廣結(jié)論的材料或開放性的材料等。

【例2】 問題1：根據(jù)電解飽和食鹽水后產(chǎn)生氯氣這一事實(shí)，我們是否可以得出如下結(jié)論：陰離子在陽極放電能力是 Cl-＞OH-，即還原性 Cl-＞OH-。

有同學(xué)提出，這一結(jié)論并不充分，證據(jù)存在偶然性，氯化鈉溶液中 c（Cl-）遠(yuǎn)大于 c（OH-）。 怎樣才能證明Cl-、OH-放電能力的大小呢？應(yīng)該電解含等濃度Cl-、OH-的混合溶液，根據(jù)陽極產(chǎn)物才能得出結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)：配制等物質(zhì)的量濃度的NaCl和NaOH的混合溶液，在同樣條件下用惰性電極電解，用濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙檢驗(yàn)陽極氣體，試紙不變藍(lán)色，證明產(chǎn)生的是氧氣。

結(jié)論：離子的放電順序不僅與離子的還原性（或氧化性）有關(guān)，還與離子的濃度有關(guān)。

問題2：等質(zhì)量的銅分別與足量的等體積的濃硝酸和稀硝酸反應(yīng)，為什么銅與濃硝酸反應(yīng)后溶液呈綠色，而與稀硝酸反應(yīng)后溶液呈藍(lán)色？

有學(xué)生提出下列兩種假設(shè)：

假設(shè)1：硝酸銅濃度太大。

假設(shè)2：NO2溶解于硝酸銅溶液中。

假設(shè)1顯然不合理，銅的質(zhì)量相等，反應(yīng)后的體積也基本相等，所以硝酸銅的濃度也基本相同。為驗(yàn)證假設(shè)2，提出如下方案：

實(shí)驗(yàn)1：加水；

實(shí)驗(yàn)2：通入氧氣、空氣、氮?dú)?、二氧化碳等?/p>

實(shí)驗(yàn)3：向藍(lán)色硝酸銅溶液中通入NO2；

實(shí)驗(yàn)4：將綠色硝酸銅溶液加熱。

實(shí)驗(yàn)1、2、3的現(xiàn)象基本與預(yù)設(shè)相同，但實(shí)驗(yàn)4加熱后更綠了，這是什么原因呢？經(jīng)過同學(xué)討論，找到了問題的答案，銅與濃硝酸反應(yīng)后，濃硝酸過量，受熱后濃硝酸分解產(chǎn)生NO2，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，溶液會(huì)變藍(lán)。

結(jié)論：假設(shè)2正確。

三、探究的合作要協(xié)調(diào)

探究過程中需要學(xué)生們合作、解釋和開展各種協(xié)調(diào)一致的嘗試，這些合作與交流的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)按一定的規(guī)律開展討論（而不是爭(zhēng)吵）的藝術(shù)，學(xué)會(huì)準(zhǔn)確地與他人交流：向別人解釋自己的想法，傾聽別人的想法，善待批評(píng)以審視自己的觀點(diǎn)、獲得更正確的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)相互接納、贊賞、分享、互助等等。這些客觀開放精神的形成并非易事，要靠長(zhǎng)久的教育才能得到。而上述這一切，是我們幾十年追求的科學(xué)與民主這一精神的基石。

教師要重視“學(xué)生”之間的相互傾聽。在整個(gè)探究過程中，由于經(jīng)驗(yàn)背景的差異，探究者對(duì)問題理解常常各異，在探究者的共同體中，這種差異本身便構(gòu)成了一種寶貴的學(xué)習(xí)資源：⑴探究者在相互傾聽中，明白了對(duì)問題別人也可以有其他的不同解釋，有利于他們擺脫自我中心的思維傾向（皮亞杰重視合作，十分強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)）；⑵在合作、相互表達(dá)與傾聽中，探究者各自的想法、思路被明晰化、外顯化，探究者可以更好地對(duì)自己的理解和思維過程進(jìn)行審視和監(jiān)控；⑶在討論中探究者之間相互質(zhì)疑，其觀點(diǎn)的對(duì)立及相互指出對(duì)方的邏輯矛盾，可以更好地引發(fā)探究者認(rèn)知沖突和自我反思，深化各自的認(rèn)識(shí)；⑷探究者之間的交流、爭(zhēng)議、意見綜合等有助于激起彼此的靈感，促進(jìn)彼此構(gòu)建出新的假設(shè)和更深層的理解；⑸探究中的合作、分享與交流，可以使不同的探究者貢獻(xiàn)出各自的經(jīng)驗(yàn)和發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，從而使探究者完成每個(gè)單個(gè)探究者難以完成的復(fù)雜任務(wù)。

四、探究的評(píng)價(jià)要公平

既然是實(shí)驗(yàn)探究，那么探究的方法就應(yīng)該是多元化的，探究的結(jié)果也就可能不盡相同，那么教師如何對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的方案和實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果作出公平、公正、合理的評(píng)價(jià)，也是十分關(guān)鍵的，避免為“求同”而用靜態(tài)和停止的眼光去評(píng)價(jià)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果：既不忽視學(xué)生當(dāng)前在知識(shí)、技能、智慧和品質(zhì)等方面的不足，又著眼于未來，去開發(fā)其成長(zhǎng)的潛力和可能爭(zhēng)取到的新發(fā)展，給學(xué)生以希望和力量，使現(xiàn)在的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生的終身生活發(fā)展有用。

【例3】 某位教師在上化學(xué)1中專題2第二單元的《鈉、鎂及其化合物》（蘇教版），提出下列問題讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，“某純堿樣品中只含有NaHCO3雜質(zhì)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案小組測(cè)定該樣品中Na2CO3的純度。”

學(xué)生經(jīng)過思考、合作、探究，提出下列方案：

方案1：取一定量的樣品配成溶液，滴加2滴酚酞，用cmol·L-1的HCl溶液滴定至無色，用去鹽酸溶液的體積為V1mL，再滴加2滴甲基橙，繼續(xù)用cmol·L-1的HCl溶液滴定至橙色，又用去鹽酸溶液的體積為 V2mL， 用 c、V1、V2計(jì)算出 Na2CO3的純度。

方案2：稱取m1g樣品溶于水，滴加過量的BaCl2溶液，過濾，將所得BaCO3沉淀經(jīng)洗滌、干燥后稱得其質(zhì)量為m2g，用m1、m2計(jì)算Na2CO3的純度。

方案3：稱取m3g樣品與足量稀H2SO4溶液反應(yīng)，用排飽和Na2CO3溶液的方法測(cè)得生成的CO2的體積為 V3L（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），用 m3、V3計(jì)算Na2CO3的純度。

方案4：稱取m4g樣品與足量稀H2SO4溶液反應(yīng)，將生成的氣體通過濃硫酸的洗氣瓶，再用堿石灰吸收，稱量，測(cè)得生成的CO2的質(zhì)量為m5g（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），用m4、m5計(jì)算Na2CO3的純度。

方案5：稱取m6g樣品加熱，將生成的氣體用堿石灰吸收，稱量，測(cè)得生成的CO2的質(zhì)量為m7g（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），用m6、m7計(jì)算Na2CO3的純度。

該教師應(yīng)該對(duì)上述方案做了如下評(píng)價(jià)：方案1測(cè)量比較準(zhǔn)確，但對(duì)操作的要求比較高；方案2操作過程中，特別是過濾過程中易產(chǎn)生誤差，方案3、方案4與方案5的共同問題是沒有趕盡系統(tǒng)中存在的CO2氣體，從而造成測(cè)量誤差，但它們操作相對(duì)簡(jiǎn)單。因此上述方案可以說各有利弊，如果對(duì)測(cè)量結(jié)果精確度要求不高，建議用方案2到方案5中的任一種，如果對(duì)測(cè)量結(jié)果精確度要求高，建議用方案1。

這位教師的評(píng)價(jià)就比較合理，分析了每一種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)每一種方案如何應(yīng)用提出了建議，并沒有“統(tǒng)一認(rèn)識(shí)”——趨大同而成唯一的做法，這是值得提倡的。

知識(shí)的探索、形成、產(chǎn)生是一個(gè)及其艱苦的過程，在教學(xué)中實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究并不是輕而易舉的事。這需要先進(jìn)的思想理念、科學(xué)的研究方法和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，但這既是新課程對(duì)我們化學(xué)教師提出的挑戰(zhàn)，也是社會(huì)賦予我們的歷史使命。

［1］ 鄭金洲．課改新課型［M］．北京：教育科學(xué)出版社，2006：38-39