淺談 化學(xué)教學(xué)中的探索性實(shí)驗(yàn)

朱 紛門(mén) 鴿

（1江蘇省中小學(xué)教研室 江蘇 南京 210013；2南京市第27初級(jí)中學(xué) 江蘇 南京 210000）

一、開(kāi)展探索性實(shí)驗(yàn)的理論背景

教育學(xué)認(rèn)為，教學(xué)過(guò)程中要遵循間接經(jīng)驗(yàn)與直接經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的規(guī)律，學(xué)生學(xué)習(xí)間接經(jīng)驗(yàn)，必須以學(xué)生親身獲得的直接經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，才能把書(shū)本知識(shí)轉(zhuǎn)化為自己的知識(shí)。在初中化學(xué)教學(xué)中將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要改革。通過(guò)做探索性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，更有助于學(xué)生形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)知識(shí)，并且能提高學(xué)生的邏輯思維、獨(dú)立操作和自學(xué)能力，使學(xué)生獲得比較熟練的實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，還使學(xué)生初步學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)手段研究化學(xué)問(wèn)題的方法。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探索性，教師在教學(xué)中能消除重概念學(xué)習(xí)輕動(dòng)手實(shí)驗(yàn)操作、重定義結(jié)論、輕科學(xué)方法、重強(qiáng)化訓(xùn)練、輕興趣激發(fā)、重知識(shí)傳授、輕能力培養(yǎng)等種種弊端。因此，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)是教師在教學(xué)中對(duì)學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育的重要途徑。

二、探索性實(shí)驗(yàn)的基本原則

在把“注入式”教學(xué)變?yōu)椤皢l(fā)式”教學(xué)的前提下，將“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)變?yōu)椤疤剿餍浴睂?shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注重科學(xué)操作，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要明顯，成功率要高，實(shí)驗(yàn)要具有探索性和啟發(fā)性。把學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生能夠積極地自覺(jué)地掌握知識(shí)和技能，并培養(yǎng)能力。整個(gè)探索性實(shí)驗(yàn)的流程應(yīng)遵循 “設(shè)定探究問(wèn)題→提出實(shí)驗(yàn)可行性方案改進(jìn)原驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)→選擇具體實(shí)驗(yàn)方法→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作→得出結(jié)論→應(yīng)用”的基本思路展開(kāi)。

三、探究性教學(xué)的具體方法

從實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的作用來(lái)分，可將其分為探索性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)三類。對(duì)于不同類型的實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)中加強(qiáng)其探索性或改為探索性實(shí)驗(yàn)，有不同的方法。下面對(duì)不同類型的實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行探討。

1．對(duì)探索性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的探索性

初中化學(xué)教材中有些實(shí)驗(yàn)本身就具有探索性，但由于其探索性不強(qiáng)，達(dá)不到很好的效果。

例如初中化學(xué)教材第七單元課題1演示實(shí)驗(yàn)1，此實(shí)驗(yàn)要探討可燃物燃燒的條件。在實(shí)驗(yàn)演示中，學(xué)生觀察到銅片上的白磷產(chǎn)生白煙開(kāi)始燃燒時(shí)，而水中的白磷和銅片上的紅磷卻沒(méi)有燃燒，學(xué)生對(duì)此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象雖然產(chǎn)生極大興趣，但由于其探索性不強(qiáng)，沒(méi)有充分的說(shuō)服力，學(xué)生根據(jù)此現(xiàn)象并不很容易得出結(jié)論。此時(shí)，教師可啟發(fā)學(xué)生思維，當(dāng)杯中溫度已達(dá)到80℃時(shí) （超過(guò)了白磷的著火點(diǎn)）水中還有氧氣嗎？再聯(lián)系已學(xué)過(guò)的知識(shí)，氧氣不易溶于水，可見(jiàn)水中的白磷不能與足夠的氧氣接觸，是不能燃燒的。這時(shí)我們可以給水中的白磷創(chuàng)造一個(gè)和氧氣充分接觸的條件，教師可補(bǔ)充如下實(shí)驗(yàn)：將雙氧水與二氧化錳混合產(chǎn)生的氧氣，通過(guò)導(dǎo)氣管直接通入水中白磷的上方，使足夠氧氣和水中的白磷充分接觸，結(jié)果水中的白磷因燃燒而出現(xiàn)火花，現(xiàn)象非常直觀。學(xué)生在獲得鮮明、豐富的感性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，很容易歸納總結(jié)出可燃物燃燒必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：一是可燃物要和氧氣充分接觸；二是要使可燃物的溫度達(dá)到著火點(diǎn)，知道可燃物燃燒條件后，在實(shí)際應(yīng)用上就不難理解滅火的原理了。

通過(guò)上面的例子可看出，對(duì)于本身具有探索性的實(shí)驗(yàn)，我們可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)其探索性，在課堂教學(xué)中會(huì)達(dá)到更好的效果。

2．將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)

初中化學(xué)教材中的演示實(shí)驗(yàn)大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)該對(duì)這些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不同程度的改進(jìn)，使其變?yōu)樘剿餍詫?shí)驗(yàn)。

例如，實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的演示實(shí)驗(yàn)，課本上只說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室常用鋅和稀硫酸或鹽酸反應(yīng)來(lái)制取氫氣，然后用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，學(xué)生并不知其所以然。我們對(duì)實(shí)驗(yàn)做了如下改進(jìn)：將鎂片、鋅片、鐵片分別放在三個(gè)培養(yǎng)皿中，上課時(shí)，將三個(gè)培養(yǎng)皿同時(shí)放在實(shí)物投影儀上，分別加入稀硫酸或鹽酸，把反應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象借助于投影儀投影到銀幕上，學(xué)生能清楚地觀察到三種金屬表面都有氣泡產(chǎn)生，但反應(yīng)的劇烈程度不同。鎂片很快反應(yīng)完，速度最快；鐵片上只有少量氣泡產(chǎn)生，速度很慢；鋅片放出氣泡的速度介于鎂與鐵之間。這樣的演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀，可見(jiàn)度大，效果好，通過(guò)觀察后，學(xué)生很容易理解為什么實(shí)驗(yàn)室用鋅和稀硫酸或鹽酸反應(yīng)來(lái)制取氫氣而不用鎂和鐵，是因?yàn)殇\和稀硫酸或鹽酸反應(yīng)速度適中，便于收集氫氣。

在做物質(zhì)性質(zhì)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可設(shè)置一些探索性問(wèn)題。如在講CO還原性時(shí)，播放CO還原CuO的實(shí)驗(yàn)FLASH動(dòng)畫(huà)，邊講邊放，可提出如下問(wèn)題：為什么要通入一會(huì)兒CO才能加熱CuO，前面有無(wú)類同？通過(guò)回憶、討論，可知?dú)錃膺€原CuO與此實(shí)驗(yàn)有類同，由于CO和H2均可在一定條件下與空氣混合產(chǎn)生爆炸，先通一會(huì)兒氫氣再加熱CuO是防止此事故的發(fā)生。還可得出綜合性結(jié)論：任何可燃性氣體混入一定量空氣，點(diǎn)燃就會(huì)爆鳴或爆炸。學(xué)生通過(guò)回答具有探索性的問(wèn)題，既可訓(xùn)練其抽象思維，還可擴(kuò)充知識(shí)面，訓(xùn)練發(fā)散思維，提高了學(xué)生的能力。在對(duì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)中，有很多有效可行的方法，教師在課堂教學(xué)中，要發(fā)掘?qū)嶒?yàn)的潛力，力求把實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證性改為探索性，學(xué)生易于理解、接受知識(shí)，并更好地掌握知識(shí)，最終達(dá)到培養(yǎng)、提高學(xué)生能力的目的。

3．學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)

學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)，最終還是要運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，為社會(huì)服務(wù)。學(xué)生設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生把學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中的一個(gè)重要方法，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。在設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師不要一包到底，把實(shí)驗(yàn)方案、步驟、結(jié)論以及實(shí)驗(yàn)所需儀器、藥品都交待給學(xué)生，學(xué)生只按老師所講的去做，驗(yàn)證一下而已。教師應(yīng)該只提出探索性問(wèn)題（即實(shí)驗(yàn)習(xí)題），其他工作放手讓學(xué)生去做。

例如如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)粗略測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)？前后4個(gè)同學(xué)為一組，相互討論，幾分鐘后，每組派一名代表發(fā)表本組的見(jiàn)解。學(xué)生從生活經(jīng)驗(yàn)和以往的探究活動(dòng)中，知道了空氣中含有氧氣、二氧化碳和水蒸氣，設(shè)計(jì)出許多實(shí)驗(yàn)。例如，利用蠟燭燃燒消耗氧氣來(lái)測(cè)定體積分?jǐn)?shù)。教師也參與學(xué)生討論，一起探討實(shí)驗(yàn)的可行性，并適時(shí)給予引導(dǎo)，及時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生設(shè)計(jì)方案中閃光點(diǎn)，激勵(lì)學(xué)生大膽參與，再引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)方案中的不足，發(fā)動(dòng)學(xué)生完善方案。教師明確提出探究任務(wù)和目的，直奔主題，進(jìn)行分組討論，讓學(xué)生相互交流與借鑒，體驗(yàn)合作式學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的過(guò)程中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。根據(jù)學(xué)生的討論結(jié)果，選定一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案即 “利用蠟燭燃燒消耗氧氣來(lái)測(cè)定體積分?jǐn)?shù)”，教師提供實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生觀察并匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：氧氣約占空氣體積的1／10與科學(xué)家的1／5的結(jié)論相差甚遠(yuǎn)。此時(shí)，學(xué)生必然感到困惑。帶著學(xué)生的困惑，開(kāi)始介紹科學(xué)家測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)，并啟發(fā)學(xué)生探討實(shí)驗(yàn)失敗原因。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生最終分析出實(shí)驗(yàn)失敗原因在于可燃物的選擇。結(jié)論：由于蠟燭本身燃燒的產(chǎn)物之一是二氧化碳?xì)怏w，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)的氣體壓強(qiáng)，影響到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。所以應(yīng)選擇燃燒產(chǎn)物都是固體的可燃物。并讓學(xué)生根據(jù)討論中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題與得到的結(jié)論繼續(xù)改善實(shí)驗(yàn)方案。這樣設(shè)計(jì)可以讓學(xué)生學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)方案的可行性，正確對(duì)待實(shí)驗(yàn)的失敗，學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因。同時(shí)，也將大大激發(fā)學(xué)生探究新問(wèn)題的欲望。最后，進(jìn)行書(shū)上實(shí)驗(yàn)2-1的演示。讓學(xué)生觀察、描述現(xiàn)象，并討論后從不同的角度得出多個(gè)結(jié)論。例如：通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，推測(cè)氮?dú)獾男再|(zhì)等等。把思考的對(duì)象由氧氣轉(zhuǎn)向氮?dú)獾?，培養(yǎng)學(xué)生從不同角度思考問(wèn)題從而得出不同結(jié)論的能力，提高學(xué)生思維的發(fā)散性。

又一個(gè)實(shí)驗(yàn)習(xí)題：怎樣用三種最好的方法制取CaCl2溶液？我們提出這個(gè)問(wèn)題后，把全班學(xué)生分成四人一組，先讓學(xué)生小組討論，提出制取CaCl2溶液的可能方法，要求學(xué)生對(duì)每種方法都要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后學(xué)生四人一組分頭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)每種實(shí)驗(yàn)方案都要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探索中自然要舍棄實(shí)驗(yàn)步驟復(fù)雜的、原料成本高的、產(chǎn)率小的方案，最后找出最好的三種方法：CaO、CaCO3、Ca（OH）2分 別 與 稀 鹽 酸 反 應(yīng) 制 取CaCl2溶液，這三種方法實(shí)驗(yàn)步驟最少，原料成本最低，產(chǎn)率最大。

學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)，做探索性實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)了用實(shí)驗(yàn)研究化學(xué)問(wèn)題的方法，掌握了實(shí)驗(yàn)基本操作和技能，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題，獨(dú)立操作，解決問(wèn)題的能力，提高了學(xué)生的思維能力，為學(xué)生在高中的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、開(kāi)展探索性實(shí)驗(yàn)的反思

設(shè)計(jì)探索性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生獲得化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)了能力，也培養(yǎng)了良好的意志和品質(zhì)和實(shí)事求是、勇于探索的精神，同時(shí)使學(xué)生受到科學(xué)研究方法的訓(xùn)練，對(duì)他們以后的學(xué)習(xí)和工作都打下了一定的基礎(chǔ)。探索性實(shí)驗(yàn)是應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌的一個(gè)重要途徑。通過(guò)探索性實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題情境刺激學(xué)生的思維興奮點(diǎn)，學(xué)生會(huì)不由自主的帶著問(wèn)題追根尋源，主動(dòng)進(jìn)入探究角色。有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中探索，嘗試成功的喜悅，吸取失敗的教訓(xùn)，從而掌握科學(xué)探索的正確方法，養(yǎng)成良好的科學(xué)探索習(xí)慣，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探索和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，放手讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)里探索自己要了解的問(wèn)題，能充分發(fā)揮學(xué)生的個(gè)性和創(chuàng)造性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探索中獲得知識(shí)，摒棄了以往教學(xué)中的“填鴨式”，改變了學(xué)生“死”學(xué)“死”記知識(shí)的傾向，教師在教學(xué)中以發(fā)展學(xué)生智力、培養(yǎng)學(xué)生能力為目的，使學(xué)生素質(zhì)得到全面提高?？梢?jiàn)，在初中化學(xué)教學(xué)中將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探索性實(shí)驗(yàn)，是提高化學(xué)課堂教學(xué)的有效途徑，更重要的是對(duì)學(xué)生實(shí)施素質(zhì)教育的重要途徑，我們應(yīng)予以重視、研究和發(fā)展。

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部制定．全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）［S］．北京：北京師范大學(xué)出版社，2001

［2］ 白月橋著．素質(zhì)教育課程構(gòu)建研究［M］．北京：教育科學(xué)出版社，2001

［3］ 查有良著．教育建模［M］．南寧：廣西教育出版社，1998

［4］ 閻承利著．素質(zhì)教育課堂優(yōu)化模式［M］．北京：教育科學(xué)出版社，2001

［5］ 苗深花，閆立澤．探究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)［J］．中學(xué)化學(xué)教與學(xué)，2004，（4）：25～27

［6］ 王占清．淺談化學(xué)探索性實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］．新課程改革與實(shí)踐，2009，（7）：115