高中化學(xué)教學(xué)中“實(shí)驗(yàn)
——探究”模式探索

陳天云

（張家港高級(jí)中學(xué)　江蘇　張家港　215600）

高中化學(xué)教學(xué)中“實(shí)驗(yàn)
——探究”模式探索

陳天云

（張家港高級(jí)中學(xué)江蘇張家港215600）

“實(shí)驗(yàn)——探究”模式是將直觀教學(xué)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)相結(jié)合，通過探究，獲取新知識(shí)的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)范型。該模式突出教學(xué)的探索性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)感知和對(duì)過程的親自體驗(yàn)，凸顯發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和探究教學(xué)的結(jié)合，從而促成科學(xué)素養(yǎng)的提高。

“實(shí)驗(yàn)——探究”模式；發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)；探究教學(xué)；科學(xué)素養(yǎng)

新課程改革業(yè)已跨過十個(gè)年頭，隨著改革不斷深入，“實(shí)驗(yàn)——探究”式教學(xué)作為科學(xué)素養(yǎng)的有效培養(yǎng)途徑，已得到廣大教師的認(rèn)同并堅(jiān)定不移地踐行著。但大家對(duì)“實(shí)驗(yàn)——探究”式教學(xué)的具體理解不盡相同，本文主要就其模式以及具體如何融入常態(tài)課堂進(jìn)行討論。

一、關(guān)于“實(shí)驗(yàn)——探究”模式的認(rèn)識(shí)與理解

“實(shí)驗(yàn)——探究”模式是將直觀教學(xué)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)相結(jié)合，通過探究獲取新知識(shí)的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)范型。從教學(xué)目標(biāo)看，引導(dǎo)學(xué)生通過感知實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)生長(zhǎng)、技能鍛煉、思維發(fā)展、能力提高、方法習(xí)得和素養(yǎng)達(dá)成。從教學(xué)過程看，突出教學(xué)的探索性，強(qiáng)調(diào)三維目標(biāo)在探究過程中的統(tǒng)一。從教學(xué)方式看，凸顯發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和探究教學(xué)的結(jié)合。從教學(xué)元素看，探究?jī)?nèi)容可以源于又高于教材，同時(shí)彰顯教師“導(dǎo)”與學(xué)生“主”的辯證統(tǒng)一。

二、關(guān)于“實(shí)驗(yàn)——探究”模式的探索與實(shí)踐

［模式一］問題→討論→實(shí)驗(yàn)→分析歸納→結(jié)論→應(yīng)用

此模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探索主動(dòng)獲取第一手感性認(rèn)識(shí)材料，進(jìn)而加以分析習(xí)得新知識(shí)點(diǎn)，最后進(jìn)行歸納總結(jié)形成新知識(shí)塊。該模式對(duì)學(xué)生思維深刻性的要求并不高，多適用于物理性質(zhì)方面的開放式探究教學(xué)。

［案例1］金屬Na的物理性質(zhì)

（1）教學(xué)目標(biāo)

認(rèn)識(shí)Na的物理性質(zhì)；鍛煉動(dòng)手操作和實(shí)驗(yàn)觀察能力，提高思維的敏捷性和理解性；培養(yǎng)探索研究的精神。

（2）教學(xué)過程

教學(xué)程序（師生活動(dòng)）

［問題］鈉元素分布廣，在海水中儲(chǔ)量豐富，然而直到19世紀(jì)初人類才首次制得金屬鈉，那么鈉到底有怎樣的性質(zhì)呢？

［討論］同為金屬，鈉的物理性質(zhì)會(huì)不會(huì)和常見的鐵、鋁類似呢？

［實(shí)驗(yàn)］觀察保存在煤油中的鈉，用鑷子從試劑瓶中取出一塊，用濾紙吸干表面的煤油，放在玻璃片上，觀察其表面，再用小刀從中間切開，觀察鈉的“真面目”，并注意切面的變化。

［觀察］鈉沉于煤油底部，剛?cè)〕鰰r(shí)表面灰暗，易被切割，切開后切面顯銀白色并很快變暗。

［分析］鈉沉于煤油底部說明鈉的密度比煤油大，易被切割說明其質(zhì)地軟，切面顏色說明鈉的“真面目”是銀白色的，而很快變暗是被氧化的緣故。

［結(jié)論］鈉是一種銀白色金屬，易被氧化，質(zhì)軟，密度比煤油大（后續(xù)做了鈉與水的反應(yīng)之后再對(duì)密度和熔點(diǎn)作補(bǔ)充）。

［應(yīng)用］簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)室鈉的保存方法及理由？查閱資料了解工業(yè)上鈉是如何保存的？

［模式二］問題→討論→實(shí)驗(yàn)→科學(xué)抽象→結(jié)論→應(yīng)用

此模式強(qiáng)調(diào)在實(shí)驗(yàn)探究的過程中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行抽象思維，進(jìn)而概括出對(duì)物質(zhì)的本質(zhì)及其變化規(guī)律的新認(rèn)識(shí)。其中，科學(xué)抽象包括表征性抽象及更深層次的原理性抽象。該模式對(duì)學(xué)生思維深刻性、獨(dú)創(chuàng)性要求較高，多適用于化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)原理方面的指導(dǎo)探究式教學(xué)。

［案例2］沉淀轉(zhuǎn)化的一般規(guī)律和實(shí)質(zhì)

（1）教學(xué)目標(biāo)

認(rèn)識(shí)沉淀轉(zhuǎn)化的一般規(guī)律，理解沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)；通過定性判斷和定量計(jì)算兩種途徑進(jìn)行科學(xué)抽象，提高抽象思維能力；培養(yǎng)科學(xué)探究的精神。

（2）教學(xué)過程

教學(xué)程序（師生活動(dòng)）

［問題］在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要將一種沉淀轉(zhuǎn)化為其他沉淀，那么，沉淀轉(zhuǎn)化有沒有規(guī)律，其實(shí)質(zhì)是什么呢？

［實(shí)驗(yàn)］向試管中加入0.5mL 0.1mol/LAgNO3溶液，再滴加0.5mL 0.1 mol/L NaCl溶液，振蕩、觀察現(xiàn)象；再向其中滴入0.5mL 0.1mol/L KI溶液，振蕩、觀察現(xiàn)象，最后再向其中加入0.5mL 0.1 mol/L Na2S溶液，再振蕩。

［觀察］開始產(chǎn)生白色沉淀，然后轉(zhuǎn)化為黃色沉淀，最終沉淀變?yōu)楹谏?/p>

［討論］已知:25℃時(shí)，AgCl、AgI、Ag2S的溶解度分別為1.5×10-4g、2.1×10-7g、1.3×10-16g，分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因。

［分析］一開始生成AgCl沉淀；當(dāng)?shù)渭覭I溶液時(shí)，溶液中的Ag+和I-結(jié)合生成了更難溶的AgI，由于溶液中Ag+濃度減小，促進(jìn)了AgCl的溶解，最終AgCl全部轉(zhuǎn)化為AgI。同理，由于Ag2S的溶解度比AgI更小，當(dāng)?shù)渭覰a2S溶液時(shí)，AgI轉(zhuǎn)化為Ag2S。

［結(jié)論］一般來說，溶解能力較強(qiáng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解能力較弱的物質(zhì)。

［引導(dǎo)］以上是大家根據(jù)相關(guān)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)作出的定性判斷，能否以定量計(jì)算的方式進(jìn)一步分析沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)呢？試以AgCl轉(zhuǎn)化為AgI為例說明。

［分析］生成AgCl沉淀后，溶液中c（Ag+）=≈1.03×10-5mol/L，在加入KI溶液后，? c（Ag+）.c（I-）=（1.03×10-5×2/3）×（0.1×1/3）≈2.29×10-7＞Ksp（AgI）=8.51×10-17，Ag+和I-不斷結(jié)合生成AgI，使AgCl的溶解平衡不斷移動(dòng)，最終轉(zhuǎn)化為AgI；同理，AgI轉(zhuǎn)化為Ag2S也可以用定量計(jì)算的方法證實(shí)。

［結(jié)論］沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動(dòng)。

［應(yīng)用］鍋爐水垢中含有CaSO4，會(huì)影響鍋爐使用壽命并帶來安全隱患，可將其轉(zhuǎn)化為易處理的CaCO3，試查閱相關(guān)數(shù)據(jù)分析原理。

［模式三］問題→討論→假設(shè)→展開實(shí)證→結(jié)論→應(yīng)用

此模式強(qiáng)調(diào)在部分實(shí)驗(yàn)事實(shí)和科學(xué)理論的基礎(chǔ)上對(duì)未知現(xiàn)象、性質(zhì)或規(guī)律提出假說，并采用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、理論檢驗(yàn)等手段展開實(shí)證。該模式可以讓學(xué)生很好的體會(huì)科學(xué)探究的過程、方法，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)這一最高法庭的意義，多適用于理論課和學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的指導(dǎo)探究式教學(xué)。

［案例3］苯酚鈉溶液中通入CO2的產(chǎn)物探究

（1）教學(xué)目標(biāo)

掌握苯酚鈉與CO2的反應(yīng)產(chǎn)物，認(rèn)識(shí)苯酚的酸性強(qiáng)弱；體會(huì)探究的步驟、方法和過程，培養(yǎng)思維的深刻性、批判性和靈活性；樹立正確唯物觀。

（2）教學(xué)過程

教學(xué)程序（師生活動(dòng)）

［問題］向苯酚鈉溶液中通入CO2可以觀察到溶液變渾濁，確定一種產(chǎn)物是苯酚，那么另一種產(chǎn)物到底為何物？

［討論］眾說紛紜，有的認(rèn)為是Na2CO3，有的認(rèn)為是NaHCO3，更多的學(xué)生認(rèn)為要具體視通入CO2的量而定。

［假設(shè)］依據(jù)討論進(jìn)行歸納，提出三種假設(shè)。假設(shè)1:是Na2CO3；假設(shè)2:是NaHCO3；假設(shè)3:與通入CO2的量有關(guān)，少量生成Na2CO3，過量轉(zhuǎn)化為NaHCO3，量適中時(shí)也可能是兩者的混合物。那么，該如何證實(shí)？

［討論］有學(xué)生提出選用CaCl2溶液，但很快有人反對(duì)，理由是事實(shí)上碳酸氫鈣的溶解度不大，隨即有學(xué)生提出改用BaCl2溶液，這下幾乎沒有人反對(duì)。那么，就用實(shí)驗(yàn)來證明一下吧！

［實(shí)驗(yàn)］學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，取兩支小試管，分別加入1mL 1mol/L Na2CO3溶液和1mL 1mol/L NaHCO3溶液，再分別滴加少量1mol/L BaCl2溶液。

［觀察］都有白色沉淀生成，說明上述方案不可行。

［引導(dǎo)］大家不要被如何檢驗(yàn)產(chǎn)物到底是Na2CO3還是NaHCO3這個(gè)問題本身所束縛，可以改變一下策略，直接求證不行，就選用間接證實(shí)的辦法，從物質(zhì)共存的角度可以尋求突破嗎？

［討論］可以設(shè)計(jì)一組苯酚與Na2CO3或NaHCO3溶液能否共存的實(shí)驗(yàn)。

［實(shí)驗(yàn)］取兩支小試管，分別加入少量渾濁的苯酚溶液，向其中一支滴加1mol/LNa2CO3溶液，另一支滴加1mol/LNaHCO3溶液，邊滴邊振蕩。

［觀察］前者溶液變澄清，后者依然渾濁。

［分析］苯酚與Na2CO3溶液不能共存，與NaHCO3溶液能共存，所以產(chǎn)物中不可能有Na2CO3。事實(shí)上，25℃時(shí)，Ka（苯酚）=1.3×10-10，Ka2（H2CO3）=5.61×10-11，苯酚比電離出H+的能力更強(qiáng)。

［總結(jié)］苯酚鈉溶液中通CO2生成的是苯酚與NaHCO3，且與通入CO2的量無關(guān)。

［應(yīng)用］設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明鹽酸、碳酸、苯酚的酸性依次減弱，請(qǐng)畫出簡(jiǎn)易裝置圖，標(biāo)明所用試劑并寫出相關(guān)反應(yīng)方程式。

三、關(guān)于“實(shí)驗(yàn)——探究”模式的實(shí)踐后反思

1、落實(shí)探究課題:課題內(nèi)容要與學(xué)生的認(rèn)知水平相符，這樣開展探究活動(dòng)才能讓學(xué)生有“根”可抓，并在“根”基上實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力的生長(zhǎng)。如果探究課題太唐突，難度過大，實(shí)際上也就脫離了學(xué)生的心理基礎(chǔ)，一切成了“空中樓閣”。

2、凸顯思維培養(yǎng):“實(shí)驗(yàn)——探究”模式最大的特點(diǎn)是利用實(shí)驗(yàn)突出教學(xué)過程的探索性，強(qiáng)調(diào)三維目標(biāo)在探究過程中的統(tǒng)一。而三維目標(biāo)中的核心變量是學(xué)生的思維，所以教師應(yīng)該把思維能力、方法作為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一個(gè)落腳點(diǎn)。上述所舉案例即凸顯了思維培養(yǎng)，如歸納、抽象、假設(shè)、間接求證、微觀想象等。

3、把握教師“導(dǎo)”與學(xué)生“主”的辯證統(tǒng)一:在探究過程中最突出的一對(duì)矛盾即所探究的內(nèi)容、規(guī)律、結(jié)論是教師已知的，但對(duì)學(xué)生來說是未知的，這一矛盾決定了教師的主導(dǎo)地位和學(xué)生的主體地位，而不能反過來。所以，一方面需要教師權(quán)衡好“導(dǎo)”的度:如果教師的主導(dǎo)性發(fā)揮過度，就可能轉(zhuǎn)向單向傳輸知識(shí)的行為；如果沒有適時(shí)適度的引導(dǎo)組織，又會(huì)使探究過程失控，失去方向性和有序性。另一方面，讓學(xué)生在主動(dòng)感知實(shí)驗(yàn)、親自體驗(yàn)探究、積極開發(fā)思維的過程中，確保其主體地位，甚至要允許學(xué)生“出錯(cuò)”，試誤是體現(xiàn)學(xué)生主體性的重要方面。

4、堅(jiān)持“實(shí)驗(yàn)——探究”為教學(xué)服務(wù):這實(shí)際上是“教實(shí)驗(yàn)”還是“用實(shí)驗(yàn)教”的問題，在一些常態(tài)課堂中，往往出現(xiàn)把實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)成一個(gè)流程走過場(chǎng)的情況，教師或?qū)W生只是做完了實(shí)驗(yàn)，而沒有滲透過程方法的教學(xué)，實(shí)驗(yàn)和教學(xué)似乎是割裂的。我們應(yīng)該堅(jiān)持“實(shí)驗(yàn)——探究”為教學(xué)服務(wù)，與三維目標(biāo)融為一體，使學(xué)生不僅習(xí)得知識(shí)技能，更在探究過程中獲得思想、方法、情感等科學(xué)素養(yǎng)的提升。另外，上述“實(shí)驗(yàn)——探究”的三種模式并非孤立的，也不是一成不變的，而是融會(huì)貫通的。要使“實(shí)驗(yàn)——探究”更好的為教學(xué)服務(wù)，就應(yīng)該靈活運(yùn)用不同模式，一堂課中可以有不同模式的運(yùn)用，甚至一個(gè)微型探究課題也可以融合不同的模式，進(jìn)而優(yōu)化教學(xué)，以便更好地服務(wù)于教學(xué)。

［1］范杰主編.化學(xué)實(shí)驗(yàn)論（第1版）［M］.太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社，2001：127-130

［2］王忠林.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索（第1版）［M］.北京：人民教育出版社，2005：125-132

［3］林肅浩，陸燕海.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)疑難問題探究（第1版）［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，2013：171-172

［4］王祖浩，張?zhí)烊糁骶?高中化學(xué)教學(xué)參考書有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)（選修）（第1版）［M］.南京：江蘇教育出版社，2010：66-67

［5］陳天云.高中化學(xué)教學(xué)中“實(shí)驗(yàn)——演繹”模式探索［J］.化學(xué)教與學(xué)，2013，（10）：11-12

1008-0546（2015）10-0087-03

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10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.031