化學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)施探究性學(xué)習(xí)的重要途徑

張紅蘭

（1蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部江蘇蘇州215000；2蘇州市吳中區(qū)甪直中學(xué)江蘇蘇州215127）

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)施探究性學(xué)習(xí)的重要途徑

張紅蘭1，2

（1蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部江蘇蘇州215000；2蘇州市吳中區(qū)甪直中學(xué)江蘇蘇州215127）

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，從它產(chǎn)生和形成起，就以化學(xué)實(shí)驗(yàn)這樣一種科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)為基礎(chǔ)而發(fā)展的?！痘瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》確立了化學(xué)課程改革的重點(diǎn):以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式以及提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨。而實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)、實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究的主要途徑，因此，我們提倡在實(shí)驗(yàn)中探究，更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

探究；實(shí)驗(yàn)；新課程；科學(xué)素養(yǎng)

近年來(lái)化學(xué)教學(xué)改革積累了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，但就總體而言，長(zhǎng)期的化學(xué)教育只注重于知識(shí)的傳播，輕視能力的培養(yǎng)，學(xué)生以接受式學(xué)習(xí)為主，對(duì)“講、記、背、練”的方式習(xí)以為常，圍繞應(yīng)試展開(kāi)的重復(fù)演練日趨嚴(yán)重，重結(jié)果、輕過(guò)程，重間接經(jīng)驗(yàn)的傳播，輕視或忽略親身體驗(yàn)所獲得的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生缺乏動(dòng)手實(shí)踐和探究的機(jī)會(huì)，分析解決問(wèn)題和合作交流的能力得不到應(yīng)有的鍛煉，為了解決這一問(wèn)題必須改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)。探究性學(xué)習(xí)是一種強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主積極獲取知識(shí)的學(xué)習(xí)方式。

一、探究性學(xué)習(xí)的特征

通過(guò)對(duì)探究性學(xué)習(xí)內(nèi)涵的分析，筆者認(rèn)為，探究性學(xué)習(xí)具有以下方面的特征：

1.以問(wèn)題為中心，激發(fā)學(xué)生思維

疑是思維之源，是探究的起點(diǎn)，著名教育家陶行知先生說(shuō)過(guò)：“發(fā)明千千萬(wàn)，起點(diǎn)在一問(wèn)”，人們只有發(fā)現(xiàn)和提出疑問(wèn)，才會(huì)努力思考尋求解決疑問(wèn)的途徑和方法。因此，探究是從問(wèn)題開(kāi)始的，發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題是探究性學(xué)習(xí)的開(kāi)端。在教學(xué)中，教師要善于創(chuàng)設(shè)問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察、閱讀教材等途徑引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以問(wèn)題為中心組織教學(xué)，將新知識(shí)置于問(wèn)題情境當(dāng)中，使獲得新知識(shí)的過(guò)程成為學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程。

例如，在氯氣化學(xué)性質(zhì)的教學(xué)時(shí)可以設(shè)計(jì)如下情境，向含有酚酞的氫氧化鈉溶液中逐滴滴加氯水(紅色褪去)，學(xué)生就會(huì)思考：溶液的紅色為什么會(huì)褪去？教師鼓勵(lì)學(xué)生提出假設(shè)：①氯水中的鹽酸顯酸性，與氫氧化鈉發(fā)生酸堿中和反應(yīng)。②氯水中的次氯酸有漂白性？然后給學(xué)生提供必要的化學(xué)藥品，鼓勵(lì)學(xué)生大膽設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證假設(shè)。

2.學(xué)生自主參與，獲得新知和培養(yǎng)能力

探究性學(xué)習(xí)不是先將結(jié)論直接告訴學(xué)生，再通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，它是通過(guò)“做”來(lái)學(xué)習(xí)的。學(xué)生通過(guò)各式各樣的探究活動(dòng)諸如觀察、調(diào)查、收集資料等，親自得出結(jié)論，參與并體驗(yàn)知識(shí)的獲得過(guò)程，建構(gòu)起新的對(duì)自然的認(rèn)識(shí)，并培養(yǎng)科學(xué)探究的能力。這種通過(guò)多樣、復(fù)雜的活動(dòng)情境來(lái)獲得知識(shí)的教學(xué)方法，可以使學(xué)生從多角度深入地理解知識(shí)，建立知識(shí)間的聯(lián)系，從而使他們?cè)诿鎸?duì)實(shí)際問(wèn)題時(shí)，能更容易地激活知識(shí)，靈活地運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題。也只有這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)才是積極主動(dòng)的，才能夠真正激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。

3.注重從學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)出發(fā)

認(rèn)知理論的研究表明，學(xué)生的學(xué)習(xí)不是從空白開(kāi)始的，已有的經(jīng)驗(yàn)會(huì)影響現(xiàn)在的學(xué)習(xí)，教學(xué)只有從學(xué)生的已有知識(shí)和生活實(shí)際出發(fā)，才會(huì)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的學(xué)習(xí)才可能是主動(dòng)的。否則，就很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。例如，在講到“金屬材料”時(shí)，先安排學(xué)生調(diào)查周?chē)h(huán)境中用到的金屬材料，研究常見(jiàn)材料特性等活動(dòng)，再介紹有關(guān)的知識(shí).

4.重視合作學(xué)習(xí)

在探究性學(xué)習(xí)中，常常需要分組制訂工作計(jì)劃、分組實(shí)驗(yàn)和調(diào)查，需要討論、爭(zhēng)論和意見(jiàn)綜合等合作學(xué)習(xí)。在探究活動(dòng)中學(xué)生都是以自己的方式，基于已有的經(jīng)驗(yàn)來(lái)建構(gòu)對(duì)于客觀事物的理解。由于已有經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)背景不同，思考問(wèn)題的方式不同，學(xué)生對(duì)事物的理解也會(huì)各不相同。合作學(xué)習(xí)能擴(kuò)展學(xué)生的視野，使學(xué)生看到問(wèn)題的不同側(cè)面，對(duì)自己和他人的觀點(diǎn)進(jìn)行反思或批判，從而建構(gòu)起新的和更深層次的理解，同時(shí)，也增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)精神和合作意識(shí)。

二、應(yīng)在實(shí)驗(yàn)中探究

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握基本原理和操作，發(fā)展智力，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題及創(chuàng)新能力。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是引導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)取得成功不可缺少的“橋梁”和“中介”。在教學(xué)中應(yīng)盡可能地給學(xué)生提供化學(xué)儀器和藥品，讓學(xué)生主動(dòng)積極地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。在實(shí)驗(yàn)中探究的具體策略如下：

1.可將部分演示實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成探究性實(shí)驗(yàn)

“演示實(shí)驗(yàn)”在知識(shí)的呈現(xiàn)方式上，主要采用“知識(shí)介紹型”的手法，過(guò)去我們教師大多按部就班表演給學(xué)生看，在一定程度上忽略了實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，忽視了化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)方面的重大作用。對(duì)于易操作、易成功，沒(méi)有破壞性和危害性的實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)“以人為本”的教學(xué)理念，學(xué)生在親自經(jīng)歷的探究活動(dòng)中，將所學(xué)知識(shí)同他們從多種渠道獲得的化學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，并把所學(xué)的化學(xué)知識(shí)內(nèi)容應(yīng)用到解決新問(wèn)題中去。如在測(cè)量生成氣體體積時(shí)，可以設(shè)計(jì)如下量氣裝置。

基于安全、規(guī)范等因素考慮，以往的“學(xué)生實(shí)驗(yàn)”大多是根據(jù)課本設(shè)計(jì)好的方案，由老師提供好實(shí)驗(yàn)必需品，再讓學(xué)生動(dòng)手操作，最后填寫(xiě)“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”——幾乎是一條流水線。建構(gòu)主義理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是教師向?qū)W生傳遞知識(shí)信息、學(xué)生被動(dòng)吸收的過(guò)程，而是學(xué)習(xí)者自己主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程，這一過(guò)程是不能由他人所代替的。因此我們要根據(jù)客觀條件和學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，有選擇地將一部分驗(yàn)證性的學(xué)生實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)。例如，鹽溶液的酸堿性、鐵的吸氧腐蝕、等質(zhì)量的碳酸鈉和碳酸氫鈉固體中加入等體積等濃度的鹽酸時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案(包括評(píng)議方案的可行性)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、解釋和交流、反思與評(píng)價(jià)等，盡可能給學(xué)生親自活動(dòng)的機(jī)會(huì)。學(xué)生參與了整個(gè)探究過(guò)程，從而培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

2.創(chuàng)設(shè)情景，創(chuàng)設(shè)氛圍，培養(yǎng)主動(dòng)探究實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

探究性學(xué)習(xí)模式以實(shí)驗(yàn)吸引學(xué)生，再以實(shí)驗(yàn)啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生，教學(xué)中盡可能創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景，讓學(xué)生置身于實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，即要在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)一個(gè)能引起學(xué)生興趣的并且和課本中的原理性知識(shí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，讓學(xué)生發(fā)表看法，參與討論，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)的能力。

例如：在學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室制取氣體的反應(yīng)原理后，可設(shè)置如下的實(shí)驗(yàn)情景，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探究實(shí)驗(yàn)的意識(shí)和能力。

(1)用單孔橡皮塞、球型干燥管、破底試管、U形管、燒杯、帶活塞的導(dǎo)管、帶孔塑料板等儀器，設(shè)計(jì)出盡可能多的簡(jiǎn)易的能隨開(kāi)隨用、隨關(guān)隨停的啟普發(fā)生器。

(2)設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，用純凈且干燥的Cl2與Cu反應(yīng)制取無(wú)水CuCl2。

(3)設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)證明起漂白性作用的是HClO而不是Cl2。

(4)根據(jù)反應(yīng)原理設(shè)計(jì)以NH3·H2O、CaO為原料制取干燥NH3的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

3.啟發(fā)質(zhì)疑，自主探討，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和方法

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不能單純把實(shí)驗(yàn)當(dāng)成驗(yàn)證知識(shí)的手段，可把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改為探究型實(shí)驗(yàn)。要設(shè)計(jì)一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，首先要對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行構(gòu)思，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與構(gòu)思大致有以下幾步：反應(yīng)原理、所用的試劑、反應(yīng)條件、所用到的儀器及裝置。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前必須讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的目的，教師可設(shè)置問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)題目的要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。在學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率有關(guān)概念時(shí)，我問(wèn)了同學(xué)一個(gè)看似很簡(jiǎn)單的問(wèn)題，那就是兩塊相同的鐵片與氫離子濃度相同的HCl、H2SO4溶液反應(yīng)時(shí)速度哪個(gè)快？同學(xué)們根據(jù)金屬與酸反應(yīng)的本質(zhì)分析，異口同聲回答一樣快。對(duì)結(jié)論我并沒(méi)有發(fā)表任何評(píng)價(jià)，我拿出相同的兩塊鐵片分別與等體積1mol/LH2SO4與2mol/LHCl溶液反應(yīng)，結(jié)果同學(xué)們非常驚訝，他們發(fā)現(xiàn)很明顯金屬鐵與HCl溶液反應(yīng)快，一開(kāi)始他們還在下面竊竊私語(yǔ)，然后立即問(wèn)我到底是怎么回事呢？對(duì)此我并沒(méi)有直接回答，鼓勵(lì)同學(xué)大膽假設(shè)，并設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證假設(shè)。

再例如，銅與濃硫酸反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，教學(xué)時(shí)一般描述的現(xiàn)象為：溶液變?yōu)樗{(lán)色，有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生。果真如此嗎？我們要求學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，發(fā)現(xiàn)有如下現(xiàn)象：①加熱初期，Cu片表面逐漸變黑；②繼續(xù)加熱，有大量刺激性氣味產(chǎn)生，形成墨綠色濁液，試管底部灰白色沉淀；③再加熱，管中出現(xiàn)白霧，濁液澄清，灰白色沉淀，Cu片消失；④冷卻、靜置，將試管中液體倒入另一支盛水試管中，管壁發(fā)燙，溶液略帶藍(lán)色，將灰白色固體倒入水中，形成藍(lán)色溶液。然后鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)查閱資料，最后一起討論解釋現(xiàn)象。

4.注重實(shí)驗(yàn)的改革創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造思維和創(chuàng)造能力

教材中有些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作方法雖然都是經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證了的，但實(shí)際操作中仍存在著這樣或那樣的不足，為體現(xiàn)科學(xué)方法是需要?jiǎng)?chuàng)新而且是可以創(chuàng)新的，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)其不足之處加以改進(jìn)，這樣既符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，又能促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)理論、化學(xué)知識(shí)的理解和掌握，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

例如，由于NO極易與空氣中的氧氣化合而生成紅棕色的NO2氣體，學(xué)生難以從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上直觀地得出稀硝酸與銅反應(yīng)生成無(wú)色的NO，通過(guò)改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖)就可以克服上述缺點(diǎn)。打開(kāi)分液漏斗活塞，用稀硝酸裝滿U型管，將管內(nèi)空氣排除，然后關(guān)閉活塞進(jìn)行反應(yīng)，生成的NO氣體將稀硝酸排入右端的漏斗中，避免了生成的NO氣體與空氣中氧氣接觸的可能，而且將NO氣體的制備與性質(zhì)熔為一體，既可以清楚地看到實(shí)驗(yàn)的主要產(chǎn)物：無(wú)色不溶于水的NO氣體和藍(lán)色的硝酸銅溶液。當(dāng)打開(kāi)分液漏斗的活塞時(shí)，又可演示NO與氧氣反應(yīng)生成紅棕色NO2氣體，避免了NO2氣體對(duì)空氣形成污染，且該裝置能重復(fù)使用。

總之，化學(xué)實(shí)驗(yàn)是理論和實(shí)踐的結(jié)合點(diǎn)，是體現(xiàn)人的認(rèn)識(shí)過(guò)程從思維到再創(chuàng)造應(yīng)用的最生動(dòng)典范?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)只要真正體現(xiàn)探究式的教學(xué)模式，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生以積極求實(shí)的態(tài)度，刻苦鉆研的精神，敢于提出問(wèn)題、大膽假設(shè)，就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分喚起學(xué)生的思維，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

［1]教育部.全日制化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）［M].北京:北京師范大學(xué)出版社，2003

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［3]王祖浩.化學(xué)問(wèn)題設(shè)計(jì)與問(wèn)題解決［M].北京:高等教育出版社，2003

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1008-0546（2011）01-0068-03

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.01.030