高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)研究

張艷波

《中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出：“中學(xué)化學(xué)教育必須以創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)”；“要讓學(xué)生學(xué)得生動(dòng)、主動(dòng)，讓學(xué)生親自體驗(yàn)、手腦并用，讓學(xué)生應(yīng)用新技術(shù)、獲取新信息，讓學(xué)生參與教學(xué)、嘗試成功”。化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)更有利于學(xué)生進(jìn)行化學(xué)探究性學(xué)習(xí)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是化學(xué)學(xué)科中最主要的探究方式，也是化學(xué)學(xué)習(xí)中重要的學(xué)習(xí)方式。

1 對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)概念的界定

探究性實(shí)驗(yàn)是由教師、學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段，探究未知的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或數(shù)據(jù)，并在獲得現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以問(wèn)題為核心的教學(xué)，這種教學(xué)方式，為學(xué)生提供了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的機(jī)會(huì)。學(xué)生可以通過(guò)搜集、查閱大量的資料，尋求解決問(wèn)題的途徑；設(shè)計(jì)解決問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)方案；通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察分析……最后將問(wèn)題解決?；瘜W(xué)探究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是不同性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，探究性實(shí)驗(yàn)是以探究問(wèn)題和任務(wù)帶動(dòng)的，學(xué)生可以充分發(fā)揮主動(dòng)性和自主性。

1.1 實(shí)驗(yàn)選題

探究性實(shí)驗(yàn)的選題范圍很廣，可以來(lái)源于教學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象和疑難問(wèn)題，如碳酸鈉、硫酸鎂、氯化鈉導(dǎo)電性差異的探究；也可以是對(duì)教材中學(xué)生未知的理論事先進(jìn)行探究，使學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)提高探究而獲得，如探究不同組成的鹽溶液的酸堿性等；還可以是與生活和環(huán)境密切相關(guān)的現(xiàn)象或事物等的探究，如制作番茄電池、探究原電池的工作原理等。

1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕y(tǒng)領(lǐng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)步驟的實(shí)施。探究性實(shí)驗(yàn)的目的是在假設(shè)的指引下獲取支持假設(shè)或推翻假設(shè)的科學(xué)實(shí)證，從而驗(yàn)證假設(shè)，在這個(gè)目的指引下，實(shí)驗(yàn)者更重視獲取對(duì)假設(shè)有用的實(shí)驗(yàn)信息。

1.3 實(shí)施實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)步驟是實(shí)驗(yàn)者對(duì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程進(jìn)行控制的有序過(guò)程。探究性實(shí)驗(yàn)的步驟在實(shí)驗(yàn)者的設(shè)計(jì)中占有主要的地位，什么樣的實(shí)驗(yàn)步驟取決于實(shí)驗(yàn)者對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡睦斫獬潭?，以及?duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的假想的細(xì)致程度。實(shí)驗(yàn)者在自己的假設(shè)中通過(guò)創(chuàng)新思維活動(dòng)設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)步驟并完成操作，既有對(duì)步驟的期望也有對(duì)操作精確度的自我要求，目標(biāo)直指獲得假設(shè)的成功。

1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)

探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果評(píng)價(jià)相當(dāng)注重整體的評(píng)價(jià)，包括選題、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)成果等幾個(gè)重要方面，它注重過(guò)程的評(píng)價(jià)和學(xué)生在此過(guò)程中的活動(dòng)表現(xiàn)評(píng)價(jià)。

2 教師在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所起的作用

2.1 提出探究任務(wù)或問(wèn)題——?jiǎng)?chuàng)設(shè)問(wèn)題情境

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的第一要素和實(shí)施環(huán)節(jié)是：學(xué)生必須有一個(gè)明確的任務(wù)，或者在某一情境中自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。教師創(chuàng)設(shè)一定的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題；或教師直接提出問(wèn)題，使學(xué)生明確探究任務(wù)，是開(kāi)展探究性實(shí)驗(yàn)的前提。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的直觀性、生動(dòng)性和變化性使其自身充滿(mǎn)了探究的懸念，易引起學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)和探究興趣。利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境是探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中最重要的創(chuàng)設(shè)途徑之一，其適用范圍很廣，如元素化合物及其反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)探究；按一定要求制備物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（裝置、藥品、操作）；證明概念、理論或習(xí)題的有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究；聯(lián)系實(shí)際解決生活問(wèn)題、趣味實(shí)驗(yàn)的探究等等。

2.2 搜集信息和分析問(wèn)題——調(diào)控探究過(guò)程

在學(xué)生自主進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)階段，教師的主要角色是組織者和指導(dǎo)者。高中學(xué)生需要得到外界的幫助和支持，教師作為教學(xué)的重要資源，應(yīng)根據(jù)具體的探究活動(dòng)和學(xué)生的行為特點(diǎn)給予指導(dǎo)和幫助。

除在化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能方面的指導(dǎo)外，還需在學(xué)生參與探究性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過(guò)程、探究過(guò)程中意外情況的處理、通過(guò)評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生的探究等方面予以指導(dǎo)和幫助。例如探究過(guò)程中如何提出猜想與假設(shè)、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，教師要通過(guò)搜集各類(lèi)信息并分析相關(guān)的問(wèn)題，來(lái)幫助學(xué)生更好地進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)。

2.3 表達(dá)和交流——組織結(jié)果評(píng)價(jià)

交流環(huán)節(jié)是對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和提升，一般是在學(xué)生進(jìn)行充分地探究之后，由師生共同完成的。教師作為組織者和引導(dǎo)者，其主導(dǎo)作用也非常重要。

3 實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略

3.1 充分挖掘教材中的資源，培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的興趣

教材是化學(xué)知識(shí)的集合體，這些知識(shí)大多設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)證明，但并不是把知識(shí)的生成過(guò)程還原為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，這為我們的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了很豐富的資源。如課本講了濕潤(rùn)的氯氣具有漂白作用，但沒(méi)講干燥的氯氣、氯化氫是否具有漂白作用，在這里可以引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題，進(jìn)行假設(shè)或猜想、驗(yàn)證猜想、得出結(jié)論，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

3.2 對(duì)課本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力

如課本上提到噴泉實(shí)驗(yàn)僅簡(jiǎn)單介紹，也只提供了一種實(shí)驗(yàn)方法。為此，教師將該問(wèn)題設(shè)計(jì)成一次探究活動(dòng)，事先給出幾個(gè)提示性問(wèn)題，讓全班同學(xué)圍繞這些問(wèn)題通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)收索，查閱中學(xué)化學(xué)教育教學(xué)類(lèi)的報(bào)刊雜志、歷年高考題、教學(xué)和教材參考資料等，結(jié)合自己原有的知識(shí)，提出假設(shè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，方法越多越好。

3.3 從大量的試題中尋找探究性實(shí)驗(yàn)的素材

高考和各種模擬試題中有大量的不斷翻新的試題，這些題目中蘊(yùn)含著很多探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的切入點(diǎn)，如次氯酸使氫氧化鈉的酚酞試液褪色原因的探究等等。對(duì)這些問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)探究不僅能提高實(shí)驗(yàn)技能，而且對(duì)思維能力、觀察能力、表達(dá)能力等的提高都有積極作用。

例題：為了探究硫化鈉晶體在空氣中的變化，某興趣小組的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象記錄如下：①將少量硫化鈉晶體置于表面皿上，暴露在空氣中。②三天后將樣品放入盛水的燒杯中，攪拌后得無(wú)色澄清溶液。③取少量該溶液加入過(guò)量鹽酸中，有氣體放出，且溶液保持澄清。

（1）請(qǐng)你根據(jù)上述記推測(cè)所放出氣體的成分可能是（至少寫(xiě)出三種） 。

（2）若所放出氣體為兩種氣體的混合氣體，請(qǐng)使用品紅溶液、濃溴水、澄清石灰水三種試劑設(shè)計(jì)一個(gè)組合實(shí)驗(yàn)分析該混合氣體的組成，簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案、現(xiàn)象和結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)方案 可能的現(xiàn)象和相應(yīng)的結(jié)論

（3）如果要檢驗(yàn)硫化鈉晶體是否被氧化生成了硫酸鈉，請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明檢驗(yàn)的方法、現(xiàn)象和結(jié)論（可在興趣小組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)）：

參考答案： ①H2S ②SO2 ③CO2 ④H2S、CO2 ⑤SO2、CO2

取題中實(shí)驗(yàn)后所得溶液，加入BaCl2溶液，若有沉淀出現(xiàn)說(shuō)明生成了Na2SO4；若無(wú)沉淀，則說(shuō)明沒(méi)有生成Na2SO4。

從教育心理學(xué)的角度看，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式有接受和發(fā)現(xiàn)兩種。在接受學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)內(nèi)容是以定論的形式直接呈現(xiàn)出來(lái)的，學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的心理機(jī)制或途徑是同化，學(xué)生是知識(shí)的接受者；在發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)內(nèi)容是以問(wèn)題的形式間接呈現(xiàn)出來(lái)的，學(xué)生學(xué)習(xí)的心理機(jī)制或途徑是順應(yīng)，學(xué)生是知識(shí)的發(fā)現(xiàn)者。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的一種重要形式，能使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家的探究過(guò)程，理解科學(xué)概念和科學(xué)探究的本質(zhì)，優(yōu)化學(xué)生思維品質(zhì)，提高科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)習(xí)能力的一種有效的方法。