實施探究性實驗教學(xué),提高學(xué)生的綜合素質(zhì)

洛桑 李偉 周勇

［摘要］化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，為更好地掌握該課程的內(nèi)容，通過開設(shè)探索性實驗來激發(fā)知識的興趣點(diǎn)，調(diào)動自主學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)科學(xué)的思維方法和創(chuàng)新能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。分析化學(xué)作為實踐性很強(qiáng)的學(xué)科，它的實驗部分占有很大的比重，為達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，從根本上改變原有的以教師在課堂只灌輸書本內(nèi)容，學(xué)生機(jī)械性地接受知識為中心的教學(xué)模式。在該課程開設(shè)的過程中，提倡以問題為中心，探討為核心的研究性學(xué)習(xí)，結(jié)合化學(xué)學(xué)科自身特點(diǎn)，充分利用實驗教學(xué)平臺，開展課堂“探究性實驗”教學(xué)活動，啟發(fā)學(xué)生主觀能動思維，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神、創(chuàng)新能力。幾年來我們在探究性實驗教學(xué)方面作了一些探討，取得了初步成果，有了一些粗淺體會。

［關(guān)鍵詞］探究性實驗理解實施效果主要特點(diǎn)

［中圖分類號］G642［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）10-0039-03一、探究性實驗的內(nèi)在含義

1.從本質(zhì)上講探究研究對象的未知性是探究性實驗的涵義，該方法著重探討它具有的組成、屬性以及變化特征，與其他相關(guān)聯(lián)對象的一種實驗。跟驗證性實驗相比，其特征是在課程設(shè)計時，一般在實驗階段教師依據(jù)學(xué)生的課程內(nèi)容實際設(shè)計實驗課題，明確實驗?zāi)康牟⑻岢鼍唧w要求，用人為的因素去干擾或擾動研究對象，讓學(xué)生根據(jù)實驗?zāi)康膭邮植僮魍瓿?，從中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象和結(jié)果，總結(jié)出其規(guī)律性認(rèn)識的實驗。

2.實施探究性實驗?zāi)康脑谟谂囵B(yǎng)學(xué)生獨(dú)立探究能力，使學(xué)生受到較系統(tǒng)的、科學(xué)的學(xué)習(xí)方法訓(xùn)練。在實施探索性實驗教學(xué)過程中，首先，要求教師把握正確的設(shè)計指導(dǎo)理念，思維判斷方法更加開闊；其次，學(xué)生具有強(qiáng)烈的求知欲和良好的專業(yè)素養(yǎng)，才能充分發(fā)動學(xué)生的創(chuàng)造潛力，學(xué)生在探究過程中確實體驗到科學(xué)研究的苦衷和愉悅，從而達(dá)到學(xué)生自覺開展創(chuàng)新、創(chuàng)造活動的目的。

3.在探究性實驗實施過程中，首先，探究性實驗內(nèi)容設(shè)計要 “新穎”，以“新穎”的設(shè)計理念刺激學(xué)生的探求欲望，才會激發(fā)學(xué)生對探究的興趣，才使得它與主體原有的“定勢”相矛盾，才能產(chǎn)生認(rèn)識上的不協(xié)調(diào)和沖突。其次，創(chuàng)設(shè)引發(fā)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)上不平衡，內(nèi)心造成懸念的問題情境，從而喚起學(xué)生求知愿望，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

二、探究性實驗在化學(xué)教學(xué)中的作用

（一）通過開展探究性實驗，增強(qiáng)學(xué)生的主觀能動性

實踐教學(xué)平臺對培養(yǎng)學(xué)生主觀能動性方面起著特別重要的作用。在進(jìn)行探究性實驗過程中，應(yīng)該明確主體學(xué)生的特殊地位和作用，通過操作平臺引導(dǎo)主題學(xué)生直接進(jìn)入實驗探究性活動的情景中去，直觀地參與、了解、體驗探究活動全過程，發(fā)揮其主觀能動性，以增長主題的探究創(chuàng)造才能。因此，探究性實驗通過突顯其實驗過程不斷深化實驗的探究功能，培養(yǎng)學(xué)生在探究中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，主動適應(yīng)現(xiàn)代知識快速更新的要求。

（二）通過開展探究性實驗，能夠樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度

探究性化學(xué)實驗?zāi)苡行У貛訉W(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，促使學(xué)生學(xué)好分析化學(xué)奠定好的基礎(chǔ)。例如：酸堿滴定操作部分的難點(diǎn)是形成半滴，也即懸掛在酸（堿）式滴定管出口管嘴上的溶液輕輕轉(zhuǎn)動旋塞，用錐形瓶內(nèi)壁將其沾落，再用洗瓶吹洗，為了提高滴定終點(diǎn)的準(zhǔn)確度，必須具備很高的操作技巧，才能在滴入后使溶液顏色達(dá)到轉(zhuǎn)變點(diǎn)，確定滴定的終點(diǎn)。假如再次向溶液中加入半滴，那么溶液顏色就會加深，這就表明滴定終點(diǎn)退后，引入滴定誤差。通過以準(zhǔn)確度高和靈敏度高的實驗為例，加以訓(xùn)練，讓學(xué)生真正認(rèn)識到分析化學(xué)實驗對“量”的嚴(yán)格要求，正確地樹立量的概念，減少系統(tǒng)誤差。結(jié)合多媒體教學(xué)演示，從直觀角度加深了對理論知識點(diǎn)的掌握 ，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好該課程的信心。

（三）通過實施探究性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力

面向二十一世紀(jì)的分析化學(xué)教學(xué)，要求學(xué)生掌握基本理論和基本技能的同時，培養(yǎng)知識靈活運(yùn)用所學(xué)知識的能力，以適應(yīng)應(yīng)用型人才的需求。探究性試驗?zāi)軌蛘{(diào)動學(xué)生實際動手操作的積極性，由教師被動引入變?yōu)閷W(xué)生主動參與，跟隨老師的教學(xué)設(shè)計思路，各自分工的基礎(chǔ)上學(xué)生獨(dú)立完成所有實驗科目，從中加深對理論知識的認(rèn)識。從實驗的基本操作抓起，根據(jù)學(xué)生特點(diǎn)分類指導(dǎo)和強(qiáng)化基本操作訓(xùn)練，達(dá)到提高實驗技能等各項素質(zhì)的目標(biāo)。例如：配制一定量的標(biāo)準(zhǔn)溶液這一基礎(chǔ)性實驗，有助于學(xué)生練習(xí)使用電子天平稱量、容量瓶定容、移液管轉(zhuǎn)移等的基本操作；如果僅僅依靠教師的動手操作或在黑板上畫圖講解是不夠的，還需要每個學(xué)生親身參與訓(xùn)練才會達(dá)到預(yù)期的目的。最近這幾年，隨著基礎(chǔ)實驗條件的改善，注重對學(xué)生實際動手能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)方面取得了良好的效果。

（四）通過實施探究性實驗，提高學(xué)生分析、思考和解決問題的能力

目前，分析化學(xué)實驗教材往往片面強(qiáng)調(diào)操作上的共性，而忽略了其特殊規(guī)律性。學(xué)生為了應(yīng)付考核會過于死記硬背問題，缺乏創(chuàng)造性地解決問題。假定思維方法上體現(xiàn)突出發(fā)散性、探究性，可以達(dá)到提高學(xué)生解決實際問題的能力。例如：在進(jìn)行設(shè)計性實驗 “混合堿滴定”的教學(xué)過程中，學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)資料，利用（理論）公式計算，初步測定等手段制定（設(shè)計）實驗方案。在選用雙指示劑法滴定時，第一計量點(diǎn)的產(chǎn)物為NaHCO3，故第一計量點(diǎn)pH值由NaHCO3決定，選用酚酞作為指示劑終點(diǎn)顏色如何判斷？在第二計量點(diǎn)的產(chǎn)物為CO2的飽和水溶液，故第二計量點(diǎn)pH值由H2CO3決定，選用甲基橙作為指示劑終點(diǎn)是否提前？變色是否明顯？對于上述問題應(yīng)如何解決？造成一定的認(rèn)知懸念后學(xué)生操作完成。對于第一計量點(diǎn)顏色的問題，學(xué)生通過公式計算NaHCO3水溶液的pH值 （理論計算 pH=8.32），現(xiàn)場加入了2滴酚酞，此時溶液顯無色，說明第一終點(diǎn)的顏色為無色。隨著時間的推移（約2小時以后），細(xì)心的學(xué)生發(fā)現(xiàn)NaHCO3水溶液中酚酞的顏色已經(jīng)變成了淺粉色。對于這個問題學(xué)生產(chǎn)生好奇，針對性地提出解決方案，然后通過驗證實驗得出的結(jié)果是：NaHCO3水溶液的pH值會隨放置時間的延長而增加，其原因是NaHCO3的聚合，因而導(dǎo)致酚酞的顏色會加深。對于第二計量點(diǎn)終點(diǎn)提前且顏色不明顯的問題，通過分析查明原因得出CO2易形成過飽和溶液導(dǎo)致酸度增高，終點(diǎn)略為過早，加之指示劑變色不明顯；為此，臨近終點(diǎn)時，劇烈震動溶液加速H2CO3的分解，提高指示劑敏銳度，達(dá)到提高準(zhǔn)確度的目的。

通過該實驗的探究，使學(xué)生理解并掌握了“混合堿滴定”的基本原理，激發(fā)了學(xué)生對實驗課的興趣（好奇性），在提高學(xué)生分析、思考、解決問題能力的同時培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。更重要的是引導(dǎo)學(xué)生勇敢地對已知事物提出疑問，克服了以往對老師的依賴性，用查閱資料等手段拓寬知識面，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新意識。

（五）通過實施探究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生的對比、分析、推理的能力

在教學(xué)中，提高學(xué)生獲取知識能力的方法并不是單一的，教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生采用對比、總結(jié)、歸納、推理等方法來進(jìn)行接受知識能力的訓(xùn)練。此方法對開發(fā)學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上記憶能起到很好的作用，同時學(xué)生對新知識的理解更加深刻，做到所學(xué)知識的消化、吸收和靈活運(yùn)用。例如，在常用的氧化還原滴定法教學(xué)中，沿用上述方法，對比高錳酸鉀法和重鉻酸鉀法各自的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，歸納、總結(jié)出兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用條件，對學(xué)生掌握該內(nèi)容知識點(diǎn)起到非常重要的作用；該方法不僅優(yōu)化教學(xué)方式，更重要的是提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

（六）通過探究性實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識

現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，使人類的生存環(huán)境受到了破壞。煤、天然氣、石油等含碳化燃料所排放出的有害氣體、城市汽車擁有量大增造成的尾氣等污染了空氣；空氣污染會引起酸雨，將影響人類、動植物及建筑物；含氟化合物的排放破壞了地球表面的臭氧層；電池和塑料的使用破壞了土壤的結(jié)構(gòu)；化肥的任意使用、生活污水的排放污染了水源。針對以上各種污染現(xiàn)象，通過探究其原因，設(shè)計創(chuàng)新性實驗，提出合理化建議和處理方法減少環(huán)境污染，從而培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識。

三、實施探究性實驗教學(xué)的特點(diǎn)

（一）有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣

嘗試性地開展探究性實驗教學(xué)對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣起到良好的效果。孔子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！迸d趣是最好的老師，只要學(xué)生對學(xué)習(xí)的對象有興趣，一切問題就迎刃而解。而設(shè)計有趣的化學(xué)實驗就能激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣，眾所周知，實驗過程中產(chǎn)生的興趣在整個認(rèn)知興趣中占有較重的比例；只有當(dāng)學(xué)生通過親自探究其現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和規(guī)律時所形成的興趣，才具有一定的穩(wěn)定性和持久性。實踐證明，實施“探究性實驗教學(xué)”模式既可促使學(xué)生形成對化學(xué)學(xué)習(xí)的持久興趣，同時又可激發(fā)學(xué)生的求知欲。

（二）有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性

“探究性實驗教學(xué)”模式徹底打破了課堂上教師滿堂灌，實驗操作只看不動手的格局，學(xué)生不再是被動接受知識的對象，而是教師給予學(xué)生足夠的空間和時間自己設(shè)計實驗方案與小組內(nèi)同學(xué)相互協(xié)作，共同完成實驗，對得出的實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，提出各自的見解，只有在這樣的學(xué)習(xí)氛圍中，學(xué)生就能真正感受到自己是學(xué)習(xí)的主人，是課堂（實驗）教學(xué)活動的主體，才會激發(fā)其主動參與的熱情，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”。

（三）有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往是教師滿堂講，學(xué)生被動聽。缺乏師生之間的互動交流，沒有充分利用探究性思維活躍課堂氣氛，致使學(xué)生偏向死記硬背，理解能力下降，嚴(yán)重地扼殺了學(xué)生的 “創(chuàng)造性思維”。眾所周知，在對未知領(lǐng)域的探索過程中，只有探求者（學(xué)生）主動親臨其境，發(fā)現(xiàn)問題并積極地去思考、探索，才有可能會迸發(fā)出更多的智慧和靈感，也就能夠培養(yǎng)出具有較強(qiáng)創(chuàng)造性思維能力的學(xué)生。“探究性實驗教學(xué)”模式確實能給學(xué)生提供主動探求知識的寬松環(huán)境，讓他們各自在愉悅情緒下，潛力得到充分發(fā)揮，思維更加活躍，才有可能啟迪創(chuàng)新思維。

四、總結(jié)

化學(xué)學(xué)科的總體特點(diǎn)是以實驗為基礎(chǔ)，通過開設(shè)更多的實驗課程來加深理論知識的理解、掌握和運(yùn)用。分析化學(xué)本身的實踐部分內(nèi)容的比重很大，通過開設(shè)探索性實驗，用最直觀的方法來幫助學(xué)生建立基本理論知識體系，利用設(shè)計內(nèi)容新穎、綜合性強(qiáng)、貼近實際的實驗課程，啟發(fā)學(xué)生主觀能動性，提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神、創(chuàng)新能力。這樣探索性實驗就真正做到了以學(xué)生全面發(fā)展為本，拓展個性發(fā)展空間，優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量。

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［責(zé)任編輯：碧瑤］