加強(qiáng)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生能力高效發(fā)展

摘 要：化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，而化學(xué)實(shí)驗(yàn)又是化學(xué)教學(xué)中有效的教學(xué)方式之一。實(shí)驗(yàn)探究可以提高學(xué)生的發(fā)散思維能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力等，同時(shí)又可以提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生終身學(xué)習(xí)提供必要條件。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究；原電池工作原理；科學(xué)素養(yǎng)

高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“高中化學(xué)新課程應(yīng)有利于學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力?！被瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能在化學(xué)教學(xué)中的作用是其他教學(xué)手段不能替代的，課堂上落實(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，完善化學(xué)實(shí)驗(yàn)功能，對(duì)學(xué)生能力的提高有很好的促進(jìn)作用。

探究實(shí)驗(yàn)具有未知性、探索性、開(kāi)放性等特點(diǎn)，加強(qiáng)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有利于學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，形成較強(qiáng)的問(wèn)題意識(shí)。學(xué)生通過(guò)提出問(wèn)題—猜想—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—?jiǎng)邮謱?shí)驗(yàn)—分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象—得出結(jié)論，這樣的教學(xué)過(guò)程有利于真正發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，使之自主掌握學(xué)習(xí)策略，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

本文結(jié)合“原電池的工作原理及其應(yīng)用”的教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勱P(guān)于加強(qiáng)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)、促進(jìn)學(xué)生能力高效發(fā)展的一些做法和思考。

一、創(chuàng)設(shè)積極的學(xué)習(xí)情境，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力

一堂課，教師如果不想方設(shè)法讓學(xué)生進(jìn)入情緒高昂狀態(tài)，而急于傳授知識(shí)，可能這種知識(shí)只能讓學(xué)生產(chǎn)生冷漠的態(tài)度，而沒(méi)有投入真感情，這樣就容易疲倦。創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境導(dǎo)入新課能促使學(xué)生形成學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，快速進(jìn)入學(xué)習(xí)情境，為新知識(shí)的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是原電池的工作原理及其應(yīng)用，理論知識(shí)涉及到能量的轉(zhuǎn)變，較抽象、難理解，使學(xué)生感到枯燥乏味。教師以“水果電池”導(dǎo)入新課。（水果電池：在一顆葡萄上分別插入一小段的鋅片和銅片，把鋅片和銅片的另一端通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接在電流計(jì)的兩極。）讓學(xué)生產(chǎn)生聯(lián)想，發(fā)散思維，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激起學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的愿望，引領(lǐng)學(xué)生以一種輕松愉悅的心情進(jìn)入新的學(xué)習(xí)情境中。

二、鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，勇于質(zhì)疑，培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題的能力

偉大的物理學(xué)家愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“提出問(wèn)題比解決問(wèn)題更重要?！碧岢鰡?wèn)題是思維的開(kāi)始，小疑則小進(jìn)，大疑則大進(jìn)。在課堂教學(xué)中，教師除了要讓學(xué)生學(xué)會(huì)解決問(wèn)題外，也應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題。

本節(jié)課引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中提出問(wèn)題，大膽設(shè)想，主動(dòng)探求問(wèn)題的本質(zhì)。水果電池的導(dǎo)入引起了學(xué)生的認(rèn)知沖突，學(xué)生從已有的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，結(jié)合自己的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，對(duì)水果電池裝置電流計(jì)的偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生了疑惑，該裝置對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起了誘發(fā)作用，誘發(fā)學(xué)生提出問(wèn)題——該裝置為什么會(huì)產(chǎn)生電流？接著，結(jié)合學(xué)生所掌握的物理化學(xué)常識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想產(chǎn)生電流的原因，過(guò)程如下：

電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)—裝置中產(chǎn)生電流—出現(xiàn)電子定向移動(dòng)—反應(yīng)要得失電子—該反應(yīng)必須是氧化還原反應(yīng)—化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。繼而學(xué)生猜想產(chǎn)生電流的原因——該裝置必須發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

“該裝置為什么會(huì)產(chǎn)生電流？”水果電池實(shí)驗(yàn)給學(xué)生帶來(lái)意想不到的感官刺激，激發(fā)了學(xué)生的好奇心，并給學(xué)生帶來(lái)奇思妙想，啟發(fā)學(xué)生思考，學(xué)生對(duì)此產(chǎn)生疑惑，激活探索欲望，繼而渴望解決問(wèn)題。課堂上形成積極的認(rèn)知氛圍和情感氛圍，學(xué)生的學(xué)習(xí)就會(huì)變得積極、主動(dòng)，學(xué)生漸漸進(jìn)入自我驅(qū)動(dòng)的探究性學(xué)習(xí)狀態(tài)中。

三、指導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力

培養(yǎng)和提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力是化學(xué)新課程的目標(biāo)之一，學(xué)生要學(xué)會(huì)針對(duì)具體問(wèn)題找到具體的解決方案。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案是實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，因此方案設(shè)計(jì)過(guò)程中必須做到一絲不茍，嚴(yán)肅認(rèn)真，任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都有可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的失敗甚至發(fā)生實(shí)驗(yàn)事故。

對(duì)于原電池的形成條件，教師引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：銅片、鋅片、稀硫酸、導(dǎo)線(xiàn)、電流計(jì)。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1：將鋅片和銅片分別插入稀硫酸中，觀察現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2：將插入稀硫酸的鋅片和銅片互相接觸，觀察現(xiàn)象。

分析1：對(duì)比實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2，探究條件“形成閉合回路”。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)3：將銅片和鋅片插入稀硫酸中，用導(dǎo)線(xiàn)將電流計(jì)的兩端分別連接在銅片和鋅片上，觀察現(xiàn)象。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)4：將銅片和銅片插入稀硫酸中，用導(dǎo)線(xiàn)將電流計(jì)的兩端分別連接在兩段銅片上，觀察現(xiàn)象。

分析2：對(duì)比實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4，探究條件“自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)”。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)5：將鋅片和鋅片插入稀硫酸中，用導(dǎo)線(xiàn)將電流計(jì)的兩端分別連接在兩段鋅片上，觀察現(xiàn)象。

分析3：對(duì)比實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)5，探究條件“活潑性不同的兩個(gè)電極”。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)6：將鋅片和銅片插入蔗糖溶液中，用導(dǎo)線(xiàn)將電流計(jì)的兩端分別連接在銅片和鋅片上，觀察現(xiàn)象。

分析4：對(duì)比實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)6，探究條件“電解質(zhì)溶液”。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)癥下藥，通過(guò)各種有效途徑找到解決問(wèn)題的主要思路，本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)要設(shè)計(jì)出控制單一變量的方案，培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，要求學(xué)生認(rèn)真對(duì)待每一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，不能有半點(diǎn)馬虎。

四、有序組織學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力

培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力是高中化學(xué)教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，百說(shuō)不如一做，通過(guò)自己的實(shí)踐活動(dòng)獲得成果，可以體會(huì)到學(xué)習(xí)的價(jià)值。教師通過(guò)化學(xué)教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生體會(huì)到知識(shí)來(lái)源于實(shí)踐。

原電池原理的探究實(shí)驗(yàn)從提出問(wèn)題到猜想，再到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，都是為實(shí)踐做鋪墊，通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，筆者給學(xué)生足夠的時(shí)間和空間動(dòng)手、觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)在操作實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3的過(guò)程中，出現(xiàn)了預(yù)想之外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象——除了銅片上產(chǎn)生氣泡外，鋅片上也出現(xiàn)了氣泡。實(shí)踐出真知，只有實(shí)踐才有發(fā)言權(quán)，光靠預(yù)想是想不出真理的。當(dāng)然，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，必須消除主觀性，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，才不會(huì)錯(cuò)過(guò)任何一個(gè)發(fā)現(xiàn)真理的機(jī)會(huì)。

五、引導(dǎo)學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生分析能力

分析能力是每個(gè)人在學(xué)習(xí)與生活中必須掌握的技能，對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，學(xué)生進(jìn)行任何一個(gè)實(shí)驗(yàn)都離不開(kāi)對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析。實(shí)驗(yàn)分析能力是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的體現(xiàn)，不善于分析實(shí)驗(yàn)將阻礙學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。分析問(wèn)題的關(guān)鍵要緊扣問(wèn)題的精髓，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，不能停留在現(xiàn)象表面。

本節(jié)課學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作、觀察、記錄，得到以下六個(gè)現(xiàn)象：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1：鋅片上有氣泡。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象2：銅片上有氣泡，鋅片上也有氣泡。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象3：銅片上有氣泡，鋅片上也有氣泡，電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象4：兩個(gè)電極都不產(chǎn)生氣泡，電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象5：兩個(gè)電極都不產(chǎn)生氣泡，電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象6：兩個(gè)電極都不產(chǎn)生氣泡，電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，筆者引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)以上六個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行討論比較、綜合分析，特別是實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)3出現(xiàn)了預(yù)想外的現(xiàn)象，不僅銅片上連鋅片上也有氣泡，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因。

師：實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)3中銅片和鋅片都產(chǎn)生了氣泡，銅片上有氣泡是因?yàn)闅潆x子在銅片上得到電子轉(zhuǎn)化成氫氣，而鋅片上為什么會(huì)有氣泡呢？

生：氫離子也在鋅片上得到電子轉(zhuǎn)化為氫氣。

師：你們結(jié)合實(shí)驗(yàn)2設(shè)想一下，如果實(shí)驗(yàn)2中銅片無(wú)限的縮小，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？

生：類(lèi)似于鋅片上含有雜質(zhì)銅。

至此學(xué)生理解了實(shí)驗(yàn)2與實(shí)驗(yàn)3出現(xiàn)預(yù)想外的現(xiàn)象是由于實(shí)驗(yàn)中用的鋅片含有雜質(zhì)，如果換成純的鋅片，純鋅片上就不會(huì)再產(chǎn)生氣泡了。實(shí)驗(yàn)分析過(guò)程中學(xué)生做到點(diǎn)面結(jié)合，前后聯(lián)系，牢牢把握六個(gè)現(xiàn)象的內(nèi)在關(guān)系，通過(guò)兩兩對(duì)比發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì)，最終歸納小結(jié)形成原電池的條件：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，兩個(gè)活潑性不同的電極，電解質(zhì)溶液，形成閉合回路。

之后，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)，對(duì)該設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反思，討論實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。

六、實(shí)驗(yàn)反思與改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是素質(zhì)教育中最具活力的課題，實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)就是在原有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的一種創(chuàng)新做法。實(shí)驗(yàn)探究不僅是為了培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，而且要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到它是獲取知識(shí)的一種有效途徑，所以開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn)不僅要注重過(guò)程和方法，也要注重結(jié)果。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不夠完善時(shí)，教師一定要給與適度的引導(dǎo)，使學(xué)生在原有的基礎(chǔ)上再前進(jìn)一步。

本節(jié)課學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了單液原電池的缺點(diǎn)（兩個(gè)電極現(xiàn)象互相干擾）。為此，筆者提供雙液原電池與單液原電池對(duì)比的相關(guān)信息給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)原裝置進(jìn)行改進(jìn)。

生：?jiǎn)我涸姵刂袃蓚€(gè)電極的反應(yīng)現(xiàn)象互相干擾，不利于觀察。

師：雙液原電池與單液原電池相比所具備的優(yōu)點(diǎn)（由現(xiàn)象的比較到本質(zhì)的比較）有利于最大程度地將能量轉(zhuǎn)化為電能；可以獲得單純的電極反應(yīng)，便于分析兩電極上的現(xiàn)象。

師：在原裝置的基礎(chǔ)上，利用下列提供的材料設(shè)計(jì)新的原電池，便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：銅片、鋅片、ZnSO4溶液、CuSO4溶液、鹽橋（瓊脂+飽和氯化鉀溶液）、電流計(jì)、導(dǎo)線(xiàn)（單液原電池和雙液原電池的裝置圖如下）。

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雙液原電池跟單液原電池相比，具有便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有利于將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。學(xué)生反思提出問(wèn)題后，教師引導(dǎo)學(xué)生在原有裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，增加實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性，避免因裝置的缺陷產(chǎn)生不良后果，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成精益求精的學(xué)習(xí)習(xí)慣，實(shí)驗(yàn)反思與實(shí)驗(yàn)改進(jìn)既可以鞏固已有知識(shí)基礎(chǔ)，又能夠促使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用知識(shí)，不斷思考，不斷創(chuàng)新，不斷完善。

七、布置家庭實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力

家庭實(shí)驗(yàn)來(lái)源于生活，應(yīng)用于生活，能夠促使學(xué)生注意觀察日常生活的一些化學(xué)現(xiàn)象，運(yùn)用化學(xué)知識(shí)解釋身邊的化學(xué)現(xiàn)象，利用化學(xué)知識(shí)解決身邊的化學(xué)問(wèn)題，學(xué)以致用。

本節(jié)課中，筆者引導(dǎo)學(xué)生利用生活中常見(jiàn)的材料設(shè)計(jì)水果電池。（實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：水果有桔子、番茄、檸檬或其他水果，金屬有鐵絲、銅絲、鋁片等，其他有石墨、電極燈泡、小刀、導(dǎo)線(xiàn)若干。）家庭實(shí)驗(yàn)以常見(jiàn)的化學(xué)物質(zhì)作為原料，使學(xué)生產(chǎn)生一種親切感。在以實(shí)驗(yàn)結(jié)論為指導(dǎo)的前提下，學(xué)生根據(jù)自己的喜好、興趣設(shè)計(jì)不同類(lèi)型的裝置，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。“冰凍三尺，非一日之寒”，家庭實(shí)驗(yàn)的趣味性能保持并不斷提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。

總之，學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的綜合能力在實(shí)驗(yàn)探究中得到培養(yǎng)和提高。除此之外，探究實(shí)驗(yàn)還能提高學(xué)生的心理承受能力，增強(qiáng)自信心。如果實(shí)驗(yàn)失敗，學(xué)生可以從事實(shí)出發(fā)，客觀分析實(shí)驗(yàn)失敗的各種因素，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；同時(shí)從失敗中吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在失敗中成長(zhǎng)，還能提高學(xué)生的抗挫能力，以更好地適應(yīng)社會(huì)。如果實(shí)驗(yàn)成功，學(xué)生就會(huì)有成就感，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性，堅(jiān)定學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的信心。