淺談高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的類型

游莉琴

摘 要：化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，離不開(kāi)對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入有效探究。在高中化學(xué)的教學(xué)中，使用實(shí)驗(yàn)來(lái)探究是一種常用的教學(xué)手段，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有著非常重要的作用。文章對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)的常見(jiàn)類型進(jìn)行研究歸納，以期促進(jìn)新課程改革背景下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深入發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；探究性實(shí)驗(yàn)；類型

一、高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的常見(jiàn)類型

（一）驗(yàn)證型探究實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證型探究實(shí)驗(yàn)，是在教師導(dǎo)向下提出探究問(wèn)題、做出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)的探究過(guò)程。對(duì)高一上學(xué)期的新生來(lái)說(shuō)，掌握的化學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)比較薄弱，知識(shí)的橫向聯(lián)系和綜合運(yùn)用能力不足，在思維能力上直觀思維大于抽象思維，記憶能力大于分析能力。此時(shí)，要求學(xué)生直接應(yīng)用實(shí)驗(yàn)探究的模式來(lái)學(xué)習(xí)，那是對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力估計(jì)太高，脫離了學(xué)生的實(shí)際，導(dǎo)致上課是為了形式而探究，浪費(fèi)了時(shí)間卻不能完成教學(xué)任務(wù)，難以收到好的教學(xué)效果。高一新生的特點(diǎn)是比較活躍，上進(jìn)心強(qiáng)，很容易被激發(fā)出學(xué)習(xí)的興趣。教師要善于利用學(xué)生的這個(gè)特點(diǎn)，為他們創(chuàng)造一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的臺(tái)階，指明探究的方向，讓學(xué)生在啟發(fā)、引導(dǎo)下對(duì)假設(shè)進(jìn)行探究。這種探究方式有點(diǎn)偏向于驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，但又不同于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是已經(jīng)直接知道結(jié)果，只為了單純地驗(yàn)證結(jié)果是否準(zhǔn)確。驗(yàn)證型探究實(shí)驗(yàn)是不知結(jié)果，在教師的引導(dǎo)下產(chǎn)生某個(gè)結(jié)論而進(jìn)行探究驗(yàn)證的過(guò)程，它更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生思維能力和實(shí)驗(yàn)的操作能力。

學(xué)生討論：檢驗(yàn)O2：用帶火星的木條靠近，觀察是否復(fù)燃；檢驗(yàn)SO42-，用氯化鋇溶液，觀察是否產(chǎn)生白色沉淀。但氯化鋇也會(huì)和SO32-反應(yīng)，產(chǎn)生白色沉淀。所以，解決方案：先用過(guò)量的鹽酸檢驗(yàn)SO32-（若有SO32-，過(guò)量的鹽酸也能除去SO32-），再用氯化鋇溶液檢驗(yàn)SO42-的存在。

學(xué)生設(shè)計(jì)的探究步驟：

（1）如圖1安裝裝置，讓過(guò)量的二氧化硫和過(guò)氧化鈉反應(yīng)。

（2）反應(yīng)完全后，用帶火星的木條靠近D裝置的試管口，觀察。

（3）檢驗(yàn)C裝置的固體產(chǎn)物。取少量固體于試管中，加水溶解。滴加過(guò)量稀鹽酸，觀察。再滴加氯化鋇溶液，觀察。

現(xiàn)象：用帶火星的木條靠近時(shí)不復(fù)燃；滴加過(guò)量稀鹽酸時(shí)無(wú)氣泡產(chǎn)生；再滴加氯化鋇溶液時(shí)產(chǎn)生白色沉淀。

在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，教師要認(rèn)真關(guān)注學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，對(duì)學(xué)生的規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，結(jié)合要探究的目標(biāo)，展開(kāi)分析，得出正確的結(jié)論。所以，在學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱，無(wú)法自己構(gòu)建完整的化學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決問(wèn)題的情況下，教師的導(dǎo)向就非常重要了。教師可以通過(guò)導(dǎo)向把難的、復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、細(xì)分化，把抽象、難入手的探究實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)來(lái)探究，既符合高一新生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)效率，又能培養(yǎng)學(xué)生的分析推理能力、解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)，為設(shè)計(jì)型探究實(shí)驗(yàn)的實(shí)施作鋪墊。

（二）設(shè)計(jì)型探究實(shí)驗(yàn)

學(xué)生進(jìn)入高一下學(xué)期后，已學(xué)完《化學(xué)1》的必修內(nèi)容，在教師的指導(dǎo)下，能完善元素及其化合物知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。這時(shí)教師可以引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的探究，特別是做設(shè)計(jì)型的探究實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)型探究實(shí)驗(yàn)的一般教學(xué)模式是：教師布置探究任務(wù)（目的）→學(xué)生分組討論或查閱資料→提出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案→實(shí)驗(yàn)探究→實(shí)驗(yàn)結(jié)論→教師點(diǎn)評(píng)。探究的內(nèi)容可以是教材知識(shí)、生活中的化學(xué)知識(shí)、生產(chǎn)中的化學(xué)知識(shí)、試劑的選擇、反應(yīng)后的產(chǎn)物、儀器的安裝、定量定性的探究、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，等等。

1.探究反應(yīng)后的產(chǎn)物

[案例2]設(shè)計(jì)探究濃硫酸和碳反應(yīng)后的產(chǎn)物

教師引導(dǎo)：從濃硫酸的強(qiáng)氧化性分析，濃硫酸和碳反應(yīng)后的產(chǎn)物可能有哪些？寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。

教師引導(dǎo)：針對(duì)探究目標(biāo)、順序，討論選用的試劑 、儀器，完成儀器的安裝。

學(xué)生討論后設(shè)計(jì)出如圖2裝置圖。

教師指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)探究、觀察現(xiàn)象、分析，得出結(jié)論：濃硫酸和碳反應(yīng)后生成水、二氧化硫、二氧化碳。

2.探究實(shí)驗(yàn)裝置的創(chuàng)新

[案例3]設(shè)計(jì)完成探究二氧化硫性質(zhì)的簡(jiǎn)易裝置

教師引導(dǎo)：

（1）選什么試劑制二氧化硫？如何加快反應(yīng)速率？

（2）比較二氧化硫和空氣的密度大小，制二氧化硫的裝置安裝在什么位置合適？

（3）二氧化硫有什么性質(zhì)？選什么試劑來(lái)探究比較合適？

（4）二氧化硫有毒，如何減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程的污染？

學(xué)生分析交流：

（1）用硫酸和亞硫酸鈉反應(yīng)來(lái)制二氧化硫。在反應(yīng)中利用了硫酸的酸性（H+），可通過(guò)增大氫離子的濃度來(lái)加快反應(yīng)速率，所以選用濃度大的硫酸。但濃度太大，如98%的濃硫酸也不合適。因?yàn)?8%的濃硫酸大部分是以分子形式存在，它電離出的H+ 很少，氫離子的濃度小，所以選用70%左右的濃硫酸比較合適。

（2）制SO2、H2S，都需用固體和液體反應(yīng)，可用膠頭滴管和一根中下部開(kāi)洞的小試管組合作為反應(yīng)器，如圖3裝置圖所示。SO2的密度大于空氣、H2S，所以制SO2的反應(yīng)器安裝的位置要高于其他的反應(yīng)物所在的位置。

（3）二氧化硫有氧化性、還原性、漂白性，能和水反應(yīng)。從反應(yīng)現(xiàn)象明顯的角度選擇試劑：

探究氧化性：硫化氫（用稀硫酸和硫化亞鐵制?。?/p>

探究還原性：溴水、酸性高錳酸鉀；

探究漂白性：品紅溶液、鮮花；

探究和水的反應(yīng)：石蕊試液。

（4）因?yàn)槎趸蛴卸?，設(shè)計(jì)整套實(shí)驗(yàn)都在一個(gè)密閉的廣口瓶中進(jìn)行，多余的SO2用氣球收集。參加反應(yīng)的溶液有多種，先用濾紙浸透溶液，再分別沾在廣口瓶的不同位置上參加反應(yīng)，如圖3裝置圖所示。

教師點(diǎn)評(píng)、指導(dǎo)學(xué)生組合安裝實(shí)驗(yàn)儀器。

設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)探究模式的實(shí)施，要求教師給學(xué)生設(shè)置一個(gè)問(wèn)題情境，利用學(xué)生已有知識(shí)，啟發(fā)學(xué)生理清思路，明確探究的方向、設(shè)計(jì)探究的步驟，然后組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。在實(shí)驗(yàn)中教師要先引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，對(duì)現(xiàn)象展開(kāi)討論并產(chǎn)生質(zhì)疑，再引導(dǎo)學(xué)生釋疑，得出明確結(jié)論，這是探究的核心；不能只做實(shí)驗(yàn)，有疑不釋疑，違背了探究的目的。通過(guò)有效的探究，激發(fā)學(xué)生參與的熱情，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高學(xué)生小組合作的能力、知識(shí)綜合運(yùn)用能力。

（三）有關(guān)化學(xué)小制作的探究實(shí)驗(yàn)

化學(xué)是一門(mén)非常有意思的自然科學(xué)，人們的衣食住行都離不開(kāi)它。教師可以通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生圍繞身邊的學(xué)習(xí)、生活、生產(chǎn)等完成一些化學(xué)小制作的探究，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)?；瘜W(xué)小制作的設(shè)計(jì)不宜過(guò)繁、過(guò)難，材料、試劑要容易取得的，實(shí)驗(yàn)要容易成功的。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、方法可以是教師提供的，也可以是小組討論出來(lái)的，還可以是上網(wǎng)搜索到的。如制作小小噴泉、水果電池、變色龍（溶液酸堿性的改變使指示劑顏色發(fā)生變化），用家庭生活用品做原電池、電解池。在學(xué)生做化學(xué)小制作的探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要給學(xué)生布置一個(gè)明確的探究任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生圍繞這個(gè)任務(wù)去討論、思考，培養(yǎng)學(xué)生的分析、思考能力和小組的合作能力。學(xué)生的思維是非?；钴S的，會(huì)表現(xiàn)出驚人的創(chuàng)造能力和創(chuàng)新能力，甚至遠(yuǎn)超過(guò)其平時(shí)在課堂上的表現(xiàn)和測(cè)試出的成績(jī)。在教師的導(dǎo)向下，學(xué)生充滿好奇心和熱情，能全身心地投入到化學(xué)小制作的探究實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)歷認(rèn)識(shí)—實(shí)踐—障礙—再認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐—改進(jìn)的學(xué)習(xí)過(guò)程。學(xué)生在探究化學(xué)小制作的過(guò)程中可能會(huì)遇上沒(méi)達(dá)到預(yù)定結(jié)果的情況，教師要耐心引導(dǎo)學(xué)生分析原因，進(jìn)一步理解化學(xué)原理，找出更好的解決方法，從而提高學(xué)生自主分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

（四）在課外完成的探究實(shí)驗(yàn)

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，但在教學(xué)中課時(shí)是有限的，所以，我們?cè)O(shè)計(jì)了一些實(shí)驗(yàn)，讓有興趣的學(xué)生在課外進(jìn)行探究，滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，進(jìn)一步提高化學(xué)能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在課外完成的探究實(shí)驗(yàn)是根據(jù)學(xué)生的年齡特征、學(xué)習(xí)的階段而設(shè)置的有趣味性又便于探究的實(shí)驗(yàn)，它是以學(xué)生自愿參加為主體、教師為輔導(dǎo)的一種教學(xué)方式。為保證在課外能成功完成探究實(shí)驗(yàn)，要求試劑、儀器就近、就簡(jiǎn)取材，而且安全可靠、趣味直觀。如課外探究金屬性的比較：銅、鋁、鋅、鐵；花生油在不同溶劑中的溶解性、水解能力等。

二、研究的意義

針對(duì)不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生、不同的實(shí)驗(yàn)探究目的要求，要選擇設(shè)計(jì)不同類型的探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中學(xué)會(huì)思考、分析，掌握最有效的學(xué)習(xí)方法；通過(guò)形象、生動(dòng)、直觀的實(shí)驗(yàn)探究方式，在親自動(dòng)手實(shí)踐中感受化學(xué)的魅力；增進(jìn)對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，學(xué)以致用，提高解決問(wèn)題的能力，從而提高核心素養(yǎng)。所以，筆者認(rèn)為研究實(shí)驗(yàn)探究的課題、總結(jié)實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)的類型有很強(qiáng)的實(shí)踐意義。

參考文獻(xiàn)：

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