課堂實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐與思考

盧光建

（南京民辦實(shí)驗(yàn)學(xué)校 江蘇 南京 210019）

一、問題的提出

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)研究的重要方法，也是化學(xué)教學(xué)的重要手段。教師可以通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)展現(xiàn)化學(xué)現(xiàn)象，反映化學(xué)規(guī)律，驗(yàn)證化學(xué)理論；學(xué)生可以在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行觀察、質(zhì)疑、思考、分析、綜合、概括等具體思維活動，在體驗(yàn)知識的形成和發(fā)展過程中，形成科學(xué)的思維習(xí)慣和方法。

近幾年，高考非常重視對實(shí)驗(yàn)的考查。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)題可以很好地考查學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)、綜合分析問題的能力和解決實(shí)際問題的能力。而考查內(nèi)容絕不是課本上的一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，考查方式也絕不是對一個(gè)知識點(diǎn)的簡單問答。高考越來越重視對一個(gè)實(shí)驗(yàn)的深層次的探究及其應(yīng)用，所以探究性實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)課堂教學(xué)中的地位越來越突出，作用也越來越明顯。以下教學(xué)案例很好地說明了這個(gè)問題：

【案例】Al（OH）3的兩性

場景1：

教師首先演示實(shí)驗(yàn)3—7制取Al（OH）3和實(shí)驗(yàn)3—8驗(yàn)證Al（OH）3的兩性（人教版化學(xué)必修1第三章第二節(jié)P58），并隨時(shí)引導(dǎo)學(xué)生注意觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。然后分析現(xiàn)象，說明Al（OH）3在酸或強(qiáng)堿溶液里都能溶解，它是兩性氫氧化物。

學(xué)生根據(jù)教師的要求進(jìn)行觀察、記錄，并回答相關(guān)問題。

場景2：

實(shí)驗(yàn)情景：取適量 Al2（SO4）3溶液于試管中，往Al2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先看到白色膠狀沉淀，然后沉淀逐漸溶解。

提出問題：如何在實(shí)驗(yàn)室制取Al（OH）3?

實(shí)驗(yàn)方案：①用Al2（SO4）3溶液和適量的NaOH溶液。

②用 Al2（SO4）3溶液和氨水。

實(shí)驗(yàn)探究：①取適量 Al2（SO4）3溶液于試管中，往Al2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先看到白色膠狀沉淀，沉淀剛出現(xiàn)溶解后停止滴加NaOH溶液。

②取適量 Al2（SO4）3溶液于試管中，往 Al2（SO4）3溶液中逐滴加入氨水，先看到白色膠狀沉淀，氨水過量沉淀不溶解。

學(xué)生質(zhì)疑：用NaOH制取Al（OH）3時(shí)NaOH的量如何控制？NaOH加多了用HCl返滴會如何？

實(shí)驗(yàn)探究：取適量 Al2（SO4）3溶液于試管中，往Al2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先看到白色膠狀沉淀，繼續(xù)滴加NaOH溶液，沉淀溶解，然后滴加鹽酸，又出現(xiàn)白色沉淀，繼續(xù)滴加沉淀又消失。

交流評價(jià)：學(xué)生在討論、交流基礎(chǔ)上獲得共識：Al（OH）3能與鹽酸和強(qiáng)堿反應(yīng)而不與弱堿反應(yīng)。

得出結(jié)論：Al（OH）3在酸或強(qiáng)堿溶液里都能溶解，它是兩性氫氧化物。

對比以上兩個(gè)教學(xué)場景我們不難發(fā)現(xiàn)，場景1為典型的演示實(shí)驗(yàn)，教師操作演示，學(xué)生觀察、思考，過程流暢，課堂條理清晰，教學(xué)效果也比較明顯。但這種模式顯然不能很好地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，學(xué)生最終是被動的記憶實(shí)驗(yàn)結(jié)論，學(xué)生無法真切的感受實(shí)驗(yàn)。場景2為探究性實(shí)驗(yàn)，在教師精心設(shè)計(jì)下，學(xué)生提出問題，優(yōu)化演示實(shí)驗(yàn)，從而讓學(xué)生成為實(shí)驗(yàn)的主體，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中質(zhì)疑、討論、綜合、解疑，不但獲得了理解的、鞏固的知識，更使整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程充滿了探究性、思考性，同時(shí)也使學(xué)生學(xué)會了基本實(shí)驗(yàn)方法。

二、實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐

探究性實(shí)驗(yàn)是一個(gè)因校、因地、因課題而制宜的復(fù)雜的施教過程，如何結(jié)合校情和生源情況有效地實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要從實(shí)際出發(fā)在行動中不斷研究。

探究性實(shí)驗(yàn)的一般過程為：

由提出問題 （教師或?qū)W生）→制訂實(shí)驗(yàn)方案→分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象→提出質(zhì)疑→改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案→得出結(jié)論→反思與評價(jià)（注：本文把“制訂實(shí)驗(yàn)方案→分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象→提出質(zhì)疑→改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案→得出結(jié)論”歸結(jié)為“實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”）。

其探究活動的核心應(yīng)該是“提出問題”、“實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”和“反思與評價(jià)”三個(gè)環(huán)節(jié)。

1.提出問題

提出問題是化學(xué)教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對后續(xù)教學(xué)活動的展開和效果影響很大?！皢栴}”是指學(xué)生根據(jù)已有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，需要研究解決的疑難和矛盾。在實(shí)驗(yàn)探究過程中需要學(xué)生提出問題，并需要通過實(shí)踐來求證和檢驗(yàn)“問題”。要做到問題提得好，首先要弄清楚問題的性質(zhì)和任務(wù)。探究性實(shí)驗(yàn)本身就是引導(dǎo)后續(xù)活動向一定方向展開，要求“問題”具有科學(xué)性、趣味性、思考性，有一定的價(jià)值，能有效地吸引學(xué)生，激發(fā)學(xué)生解決問題的興趣。因此，實(shí)驗(yàn)探究的開展，不僅需要學(xué)生具備一定的邏輯思維能力，而且還要具有一定的想象能力，敢于大膽的提出問題和猜想。這對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力有著重要的作用。教師對學(xué)生提出的問題不要做太多的評價(jià)，但是要引導(dǎo)他們對種種問題進(jìn)行整理歸納，對學(xué)生因知識上的欠缺而產(chǎn)生不切實(shí)際的問題要給予必要的啟發(fā)，為學(xué)生提出恰當(dāng)?shù)膯栴}鋪路搭橋。一般來說，課堂教學(xué)中的問題大致分為導(dǎo)向性問題、形成性問題、評價(jià)性問題?？梢赃\(yùn)用歸納法、演繹法、分類法、類比法等方法引導(dǎo)學(xué)生提出問題?，F(xiàn)以歸納法為例予以說明。在用純堿溶液清洗油污時(shí)，加熱可以增強(qiáng)其去污能力，為什么？食鹽和氯化銨溶液能不能清洗油污呢？明確問題，分析討論，CO32-與H2O電離產(chǎn)生的H＋結(jié)合成弱電解質(zhì)，使得溶液中 c（OH-）大于 c（H＋），所以溶液顯堿性，堿性條件下油污發(fā)生水解生成易溶于水的物質(zhì)，從而達(dá)到去除油污的作用。而NH4＋與H2O電離產(chǎn)生的OH-結(jié)合成弱電解質(zhì)，使得溶液中 c（OH-）小于 c（H＋），溶液顯酸性。歸納問題，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證問題的正確性，明確適用范圍并形成理論體系，應(yīng)用于解決實(shí)際問題。

2.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

任何“問題”都必須通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，最終把“問題”變成可行的、具體的實(shí)驗(yàn)方案，那就需要在選擇實(shí)驗(yàn)用品和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟上不斷去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的首要環(huán)節(jié)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。在教學(xué)中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有重要意義，首先可以激發(fā)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生根據(jù)自己所學(xué)的知識，在教師啟發(fā)下，獨(dú)立地設(shè)計(jì)出各種實(shí)驗(yàn)方案，成功地解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)問題，從而產(chǎn)生成功后的喜悅，激發(fā)起更大的學(xué)習(xí)熱情，成為進(jìn)一步學(xué)習(xí)的強(qiáng)勁動力。其次，可以培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，更大地發(fā)揮他們的創(chuàng)造性。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、敢于創(chuàng)新的精神，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案后，首先要討論其安全性、可行性、簡約性。對有些不能解決的問題教師要及時(shí)給予點(diǎn)撥，激活學(xué)生思路的中斷點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生克服思維定勢，尋找解決問題的方法。在點(diǎn)撥學(xué)生時(shí)，不宜多講更不能代勞，只要把關(guān)鍵的問題點(diǎn)到即可。如果學(xué)生設(shè)計(jì)的方案存在明顯的問題，但實(shí)驗(yàn)也是安全可操作的，不妨讓學(xué)生在“問題”中發(fā)現(xiàn)“問題”，尋找解決方法，這樣比老師直接指出“問題”更能激發(fā)學(xué)生的求知欲。

例如：Fe2＋的檢驗(yàn)，學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案：①用NaOH溶液，如看到先生成白色沉淀，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色可證明含有Fe2＋；②在溶液中先加氯水，再加KSCN溶液，溶液變?yōu)檠t色，證明原溶液中含有Fe2＋。從學(xué)生提出的方案不難看出，第①種方案可行，但第②種方案存在明顯的問題，這時(shí)可以不指出方案存在的問題，可以先給學(xué)生兩瓶溶液（分別含 Fe2＋和Fe3＋），讓學(xué)生按第②種方案完成實(shí)驗(yàn)，結(jié)果現(xiàn)象一樣。這時(shí)再告知學(xué)生這兩瓶溶液的成分，學(xué)生很快意識到實(shí)驗(yàn)方案有問題。經(jīng)過學(xué)生討論和再次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，學(xué)生修正第②種實(shí)驗(yàn)方案：先加KSCN溶液，看到溶液無明顯現(xiàn)象，再加氯水，看到溶液變成血紅色證明含有Fe2＋。

在實(shí)驗(yàn)與探究活動過程中，教師的作用是支持者和輔導(dǎo)者。這一階段的核心原則是，要給學(xué)生提供盡可能多的時(shí)間和機(jī)會，運(yùn)用多種形式和手段鼓勵和促動、參與和協(xié)作、支持和幫助、指導(dǎo)和監(jiān)督每一個(gè)學(xué)生小組甚至是每一個(gè)學(xué)生積極主動、富有成效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究過程。教師如果只做指揮者、控制者、替代者或旁觀者都是不合適的。

3.反思與評價(jià)

當(dāng)學(xué)生通過對問題的探究，發(fā)現(xiàn)了事物間新的規(guī)律和聯(lián)系，獲取了新的知識和認(rèn)識之后，必然需要經(jīng)歷一個(gè)整合和反思的過程。教師在這個(gè)階段，一方面要特別注意學(xué)生前面的探究活動過程和解釋推論中存在的問題、暴露的偏差認(rèn)識。另一方面應(yīng)注意對學(xué)生在知識與技能、過程與方法以及情感態(tài)度價(jià)值觀等方面的收獲和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行全面的、具體的、有針對性的評價(jià)。

反思與評價(jià)應(yīng)該貫穿于整個(gè)教學(xué)過程之中。反思與評價(jià)可以是隨機(jī)的，依教學(xué)活動而展開；也可以在最后階段進(jìn)行總結(jié)性的反思與評價(jià)。學(xué)生的自我反思是最關(guān)鍵的，學(xué)生的自我評價(jià)和小組內(nèi)的相互評價(jià)是最重要的，教師給予的有針對性的指導(dǎo)性評價(jià)是必不可少的。

教師對學(xué)生的探究性實(shí)驗(yàn)的評價(jià)，要以學(xué)生的發(fā)展為本，注重學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體性、開放性和創(chuàng)造性。對學(xué)生的評價(jià)要與學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展同步，及時(shí)反饋，與時(shí)俱進(jìn)。要有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)中獲得成功的體驗(yàn)，有利于學(xué)生的全面發(fā)展。教師既要引導(dǎo)學(xué)生針對自己探究和學(xué)習(xí)的結(jié)果進(jìn)行評價(jià)，更需要對學(xué)生的建構(gòu)過程、探究活動的態(tài)度、方式和效果、合作的情況、學(xué)習(xí)的感受以及在前面的教學(xué)過程中各個(gè)方面的表現(xiàn)進(jìn)行反思總結(jié)。

三、探究性實(shí)驗(yàn)在實(shí)施過程中的思考

探究性實(shí)驗(yàn)主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?chuàng)新能力、分析問題和解決問題的能力，在實(shí)施的過程中必須注意以下幾個(gè)問題：

1.注意實(shí)驗(yàn)本身的科學(xué)性

探究性實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性非常強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作程序和方法與化學(xué)理論知識、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究方法必相一致。在整個(gè)探究過程中，要著重培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法。

2.注意實(shí)驗(yàn)探究的易參與性

活動是發(fā)展的基礎(chǔ)，成功的參與是學(xué)生發(fā)展的必要條件。因此探究實(shí)驗(yàn)要以學(xué)生為主體，讓所有學(xué)生都能參與其中，這就必須保證探究實(shí)驗(yàn)的層次性、難度和表達(dá)方式等要適合全體學(xué)生的心智發(fā)展水平，以保證學(xué)生在過程中都能處于有效的活躍狀態(tài)。所以探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容既要是書本知識的升華，也應(yīng)與日常生活、生產(chǎn)實(shí)踐和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，不能超越學(xué)生的年齡特征和知識范圍。

3.注意實(shí)驗(yàn)探究的驅(qū)動性

好的學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)任務(wù)應(yīng)當(dāng)首先使學(xué)生感興趣，愿意做。興趣是積極探究某種事物的認(rèn)識傾向，是對事物本身或事物未來的結(jié)果感到需要的情緒表現(xiàn)。因而探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要考慮其驅(qū)動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒處于高漲狀態(tài)，使學(xué)習(xí)過程成為一個(gè)滿足好奇心和學(xué)習(xí)需要的主動過程。這就要求探究的內(nèi)容要有新穎性、奇特性，以使其具有真正吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的力量，而不是靠外在的壓力來驅(qū)使學(xué)生學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容除來源課本外，還可選用有關(guān)日常生活、環(huán)境、軍事、能源、生產(chǎn)等實(shí)際中的問題，通過探究來解決與人類自身緊密聯(lián)系的問題，從而有利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣，發(fā)展學(xué)生的特長，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動機(jī)，增長他們對新知識的探求欲和探索未知領(lǐng)域的創(chuàng)造欲。

4.注意探究內(nèi)容的可生成性

探究實(shí)驗(yàn)的最終目的是產(chǎn)生高效的學(xué)習(xí)，促使學(xué)生全面發(fā)展。探究的內(nèi)容一要看在學(xué)生發(fā)展過程中所起的作用以及在整個(gè)課程學(xué)習(xí)中的地位和價(jià)值；二要在具體的探究中促進(jìn)學(xué)生各方面的發(fā)展，提高活動的遷移價(jià)值，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，創(chuàng)造更大的發(fā)展可能。具體來講，成功探究實(shí)驗(yàn)一定可以使學(xué)生產(chǎn)生許多有意義、有價(jià)值的新問題，可以使學(xué)生產(chǎn)生流連忘返、意猶未盡的感覺。

著名的化學(xué)教育家戴安邦先生曾說：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)施全面的化學(xué)教育的一種最有效的教學(xué)形式?！痹诟咧谢瘜W(xué)探究教學(xué)過程中，教師的職責(zé)不在于傳授給學(xué)生多少化學(xué)知識，教師要回歸一個(gè)激勵思考的引導(dǎo)者、交換意見的參與者、組織活動的協(xié)調(diào)者的角色。探究性實(shí)驗(yàn)提倡學(xué)生主動設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、有目的的探究實(shí)驗(yàn)，不提倡照方抓藥式的實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)所提供給學(xué)生的活動空間和主動學(xué)習(xí)的機(jī)會遠(yuǎn)遠(yuǎn)要比一般的演示實(shí)驗(yàn)活動多而豐富。進(jìn)行有效的實(shí)驗(yàn)探究不能只滿足于動手做，一定要鼓勵學(xué)生積極地進(jìn)行主動的思考，重視歸納與概括、分析與解釋、反思與評價(jià)。

［1］ 劉知新.化學(xué)教學(xué)論［M］.北京：高等教育出版社，2009：213，221，226，233

［2］ 吳俊明，王祖浩.化學(xué)學(xué)習(xí)論［M］.南寧：廣西教育出版社，1996：269

［3］ 袁孝鳳.中學(xué)化學(xué)研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)模式研究［J］.化學(xué)教學(xué)，2001，（10）

［4］ 鄭長龍.化學(xué)實(shí)驗(yàn)及其教學(xué)改革——探究的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2002，（1）