淺談實驗探究題的認識及其教學啟示

王曉林 衷明華

(韓山師范學院化學系，廣東 潮州 521041)

化學是一門以實驗為基礎的自然學科。實驗不僅是研究物質性質的有效方法，還是培養(yǎng)學生能力、發(fā)展智力的手段和途徑。

表 近十年高考化學熱點知識統(tǒng)計

從上表可知，近十年高考對實驗探究題的重視。一方面這是國家對學生探究能力的考察，另一方面為了促進教師改變以往“告訴——驗證——應用”的教學模式，轉為以學生為主導的，使學生化被動為主動，讓其在課堂上真正做到親身體驗。教師通過調動學生的各種感官，以一種生動的表象來提高學生的學習興趣，來提高學生觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，鍛煉學生綜合分析、遷移創(chuàng)新等的思維方式，以達到培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的最終目的。因此，培養(yǎng)學生實驗探究能力是高考的一個重要環(huán)節(jié)。

考場如戰(zhàn)場，要想在考場上游魚得水，就要知己知彼，方能百戰(zhàn)不殆。近年來實驗探究題目的命題形式多種多樣，如看圖說話、表格式、獨自探究式等，但這都要求學生要有扎實的雙基知識、基本操作技能，具有準確的表達能力和分析綜合、解決問題的能力，還要大膽創(chuàng)新、知識遷移，做到融會貫通地運用知識。例如：

(2013·重慶理綜·27)(15分)某研究小組利用下圖裝置探究溫度對CO還原Fe2O3的影響(固定裝置略)。

圖 探究溫度對CO還原Fe2O3的影響(固定裝置略)

⑴MgCO3的分解產(chǎn)物為____。

⑵裝置C的作用是____。

處理尾氣的方法為____。

⑶將研究小組分為兩組，按題27圖裝置進行對比實驗，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置D加熱，反應產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物)，兩組分別用產(chǎn)物進行以下實驗。

表 兩組分別用產(chǎn)物進行實驗

①乙組得到的黑色粉末是____。

②甲組步驟1中反應的離子方程式為____。

③乙組步驟4中，溶液變紅的原因為____；溶液褪色可能的原因及其驗證方法為____。

④從實驗安全考慮，題圖裝置還可采取的改進措施是____。

參考答案與解析：

⑴MgO、CO2(實驗原理的考察)

⑵CO2、點燃(綠色化學：除雜與尾氣處理)

⑶①Fe；②Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O；③Fe2+被氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+遇SCN-顯紅色；假設SCN-被Cl2氧化，向溶液中加入KSCN溶液，若出現(xiàn)紅色，則假設成立(其它合理答案均可給分)

④在裝置BC之間添加裝置E防倒吸(其它合理答案均可給分)

(此題為開放性探究題，考察學生實驗設計、知識遷移的能力)

二、教學啟示

1.把握出題方向

實驗探究題主要考察考生正確的基本實驗操作及實驗原理，觀察實驗現(xiàn)象、實驗結果，處理實驗數(shù)據(jù)、得出結論的能力，處理安全問題，識別和繪制典型的實驗裝置圖，設計簡單的實驗方案等方面的內容。尤其是在當今環(huán)境受到越來越多的關注，實驗探究題也向著綠色化學這一方向前進。若考生把握好命題方向，便能更快速地調動大腦儲存的信息，做到又快又對地答題。

2.有意識地在課堂上培養(yǎng)學生的探究能力

2.1 示范性操作。

我們知道，學生獨立操作實驗一般要先完成這樣的一個經(jīng)歷：先模仿練習階段，繼而過渡到有指導的獨立操作實驗，最終才能達到完全獨立操作階段。[1]因此，教師的演示操作應力求準確、規(guī)范。如：酒精燈的使用、玻璃儀器的加熱操作等都應該按照程序去操作。這不僅讓學生在實驗中掌握基本操作，同時這也是實驗安全和成功的保證。

2.2 啟發(fā)誘導式鍛煉學生的學科思維。

教師一方面應根據(jù)學生已掌握的學科知識，讓學生獨立完成實驗。實驗中多引導學生自主學習，自主研究，有學會問，改變過去“菜譜式”“驗證式”的化學實驗為指導探究、引導創(chuàng)新、自我設計實驗方案的化學實驗。實驗中培養(yǎng)學生會觀察想象記錄數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)的好習慣。當然，在自主的前提下，還要進行合作學習。只有通過獨立分析問題、自主探究的親身體驗才能很好地與伙伴進行合作討論，進而得出結論以及自我反思和學習借鑒。合作有利于創(chuàng)新思維的形成。另一方面，教師在演示實驗中，不僅要介紹儀器名稱、用途、使用方法及裝置原理，還要重點引導學生對觀察到的現(xiàn)象積極思考，采用演示啟發(fā)、問題引發(fā)、討論引發(fā)等多種方式來激發(fā)學生實驗的能動性。[2]如，Na與水反應生成Na(OH),那么Na與CuSO4的反應又生成什么呢？生成Cu單質？Cu(OH)2沉淀？如果沒有控制好Na的用量，會不會產(chǎn)生不同的實驗現(xiàn)象？實驗證明，Na與CuSO4的反應本質是Na先與水反應生成Na(OH)，再由Na(OH)與CuSO4反應生成Cu(OH)2沉淀。如果Na用量過少的話，沉淀不明顯，但如果用量過多的話，鈉與水反應放出大量的熱，至使生成的硫酸銅沉淀分解成黑色的氧化銅沉淀。學生通過帶著問題進行實驗，情感體驗更加深刻，對知識的掌握更加深刻。

2.3 解放課堂，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神。

鼓勵學生對實驗進行改善，例如，氨氣的制取與性質是高中化學一個重要知識點。課本介紹氨氣的制取和性質，存在以下缺陷: 1)制取NH3實驗的準備工作復雜，實驗耗時長;2)預先準備好的NH3容易泄漏，導致噴泉實驗效果不理想;3)NH3暴露在空氣中，污染環(huán)境，不符合綠色化學的理念。教師則可以引導學生根據(jù)實驗原理進行改良實驗。如利用壓強關系，改變噴泉實驗的實驗裝置。

圖 改進后的實驗裝置

關閉K2打開K1、K3，開啟分液漏斗的活塞,向具支試管中緩慢滴加濃氨水,此時具支試管中有大量氣泡產(chǎn)生,同時②號燒杯中的漏斗口有氣體逸出。繼續(xù)滴加濃氨水至②號燒杯中的漏斗口不再有氣體逸出，而是出現(xiàn)比較明顯的倒吸現(xiàn)象，證明此時燒瓶中氨氣已經(jīng)集滿，停止滴加濃氨水。關閉K1、K3，在將膠頭滴管中的蒸餾水擠入圓底燒瓶后,緩緩打開K2并控制水的流量,使圓底燒瓶中出現(xiàn)紅色的小噴泉。[3]

3．現(xiàn)代技術的課堂運用

傳統(tǒng)的實驗室實驗往往會受到實驗室空間、實驗藥品、實驗安全性、分子微觀結構等因素的制約，因此虛擬實驗在這種情況下可以為教學帶來極大的便利。虛擬實驗是利用計算機技術模擬現(xiàn)實中某一領域的知識，通過系統(tǒng)的交互性來完成實驗研究。虛擬實驗采用虛擬現(xiàn)實技術(VR)來模擬虛擬現(xiàn)實環(huán)境，用已設計的軟件來模擬現(xiàn)實環(huán)境中的真實實驗，實驗者可以像在真實環(huán)境中一樣來操作實驗，并對實驗結果進行分析[4]。把虛擬實驗應用到課堂上，就像把3D電影所帶來的視覺享受帶到了課堂，不僅可以形象真實的反應了某些肉眼觀察不到的實驗微分結構和反應原理、反應歷程，還大大提高了學生學習的興趣，培養(yǎng)學生自學的能力，發(fā)展其探究精神。同時，由于有些化學試劑的昂貴或者實驗條件難以控制、接觸有毒物質等因素，常使實驗難以進行，例如在王水溶解黃金的實驗、H2的燃燒等，但是如果使用虛擬實驗則大大降低實驗的成本，縮短實驗時間，提高課堂實驗的安全性。

不管怎樣，一位優(yōu)秀的人民教師應該不斷提高自身素質，充分利用信息技術等資源，與時俱進，真正落實面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來的素質教育。

[1]馬志成.化學實驗探究教學研究與實踐.

[2]衷明華主編.中學化學實驗教學研究.暨南大學出版社.

[3]王曼麗,潘伯銀,趙錕.噴泉實驗裝置的改進設計.遵義師范學院.

[4]趙紅喜.虛擬實驗在中學化學實驗教學中的應用研究.