化學(xué)教學(xué)中探究性實驗的研究

孟憲來

《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)新精神和實踐能力為重點”;“要讓學(xué)生學(xué)得生動、主動，讓學(xué)生親自體驗、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”?；瘜W(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗教學(xué)更有利于學(xué)生進(jìn)行化學(xué)探究性學(xué)習(xí)，化學(xué)實驗探究是化學(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。

一、教師在探究性實驗教學(xué)中所起的作用

1.提出探究任務(wù)或問題——創(chuàng)設(shè)問題情境

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

化學(xué)實驗的直觀性、生動性和變化性使其自身充滿了探究的懸念，易引起學(xué)生的問題意識和探究興趣。利用化學(xué)實驗創(chuàng)設(shè)問題情境是探究性實驗教學(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)的實驗設(shè)計（裝置、藥品、操作）;證明概念、理論或習(xí)題的有關(guān)實驗探究;聯(lián)系實際解決生活問題、趣味實驗的探究等等。

2.搜集信息和分析問題——調(diào)控探究過程

在學(xué)生自主進(jìn)行探究性實驗階段，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)具體的探究活動和學(xué)生的行為特點給予指導(dǎo)和幫助。

除在化學(xué)實驗操作技能方面的指導(dǎo)外，還需在學(xué)生參與探究性實驗的學(xué)習(xí)過程、探究過程中意外情況的處理、通過評價促進(jìn)學(xué)生的探究等方面予以指導(dǎo)和幫助。例如探究過程中如何提出猜想與假設(shè)、如何設(shè)計實驗方案、如何處理實驗數(shù)據(jù)，教師要通過搜集各類信息并分析相關(guān)的問題，來幫助學(xué)生更好地進(jìn)行探究性實驗。

3.表達(dá)和交流——組織結(jié)果評價

交流環(huán)節(jié)是對探究性實驗的總結(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。

二、實施探究性實驗教學(xué)的策略

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)知識的集合體，這些知識大多設(shè)計了實驗證明，但并不是把知識的生成過程還原為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程，這為我們的探究性實驗教學(xué)提供了很豐富的資源。如課本講了濕潤的氯氣具有漂白作用，但沒講干燥的氯氣、氯化氫是否具有漂白作用，在這里可以引導(dǎo)學(xué)生提出問題，進(jìn)行假設(shè)或猜想、驗證猜想、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)問題、解決問題的能力。

案例：由氯氣溶于水形成氯水，探究氯水的成分和性質(zhì)，推測可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

①觀察氯水的顏色，小心聞其氣味。

推測1：氯水中含有Cl2分子。

實驗驗證：將氯水滴入KI-淀粉溶液中，出現(xiàn)特殊的藍(lán)色。（教師提示：有I2析出）

②用pH試紙或藍(lán)色石蕊試紙測氯水的酸堿性。

推測2：氯水呈酸性可能有鹽酸存在。

實驗驗證：在氯水中滴加AgNO3溶液，析出白色沉淀。再滴入數(shù)滴稀HNO3，白色沉淀不溶解。

③發(fā)現(xiàn)藍(lán)色石蕊試紙在氯水中先變紅后變白。

推測3：氯水可能有漂白作用，氯水具有氧化性。

實驗驗證：a.將紅色布條投入干燥的氯氣中，無明顯變化;氯水滴在紅色布條上，布條褪色。b.將氯水慢慢滴入少量含酚酞的NaOH溶液中至pH≤7，溶液褪色;上述溶液中反滴NaOH至過量，溶液不變紅。說明氯水的漂白是氧化作用。按氯水的組成和已有HCl生成的事實推測，有可能生成了具有氧化性的HClO。

④日光照射盛滿氯水的倒置的圓底燒瓶，有氣體生成。

推測4：HClO在光照條件下分解，放出難溶于水的O2。

實驗驗證：取漂白粉[Ca（ClO）2]或其它次氯酸鹽適量，加稀鹽酸，生成HClO溶液。繼而做光照實驗，與氯水比較。氯水加入NaOH溶液，做漂白性實驗。

結(jié)論：氯水中含Cl2分子，具有刺激性氣味;氯氣溶于水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成HCl和HClO，既有酸性，又有漂白性。反應(yīng)方程式為Cl2 + H2O HCl + HClO。

2.對課本實驗的改進(jìn)和探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力

如課本上提到噴泉實驗僅簡單介紹，也只提供了一種實驗方法。為此，教師將該問題設(shè)計成一次探究活動，事先給出幾個提示性問題，讓全班同學(xué)圍繞這些問題通過互聯(lián)網(wǎng)收索，查閱中學(xué)化學(xué)教育教學(xué)類的報刊雜志、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，提出假設(shè)并設(shè)計實驗方案，方法越多越好

3.從大量的試題中尋找探究性實驗的素材

高考和各種模擬試題中有大量的不斷翻新的試題，這些題目中蘊含著很多探究性實驗教學(xué)的切入點，如次氯酸使氫氧化鈉的酚酞試液褪色原因的探究等等。對這些問題的實驗探究不僅能提高實驗技能，而且對思維能力、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（Na2S？nH2O）在空氣中的變化，某興趣小組的實驗步驟及現(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，攪拌后得無色澄清溶液。③取少量該溶液加入過量鹽酸中，有氣體放出，且溶液保持澄清。

i. 請你根據(jù)上述記推測所放出氣體的成分可能是（至少寫出三種） 。

ii. 若所放出氣體為兩種氣體的混合氣體，請使用品紅溶液、濃溴水、澄清石灰水三種試劑設(shè)計一個組合實驗分析該混合氣體的組成，簡要寫出實驗方案、現(xiàn)象和結(jié)論。

iii. 如果要檢驗硫化鈉晶體是否被氧化生成了硫酸鈉，請簡要說明檢驗的方法、現(xiàn)象和結(jié)論（可在興趣小組實驗的基礎(chǔ)上設(shè)計實驗）：

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

iiii. 取題中實驗③后所得溶液，加入BaCl2溶液，若有沉淀出現(xiàn)說明生成了Na2SO4;若無沉淀，則說明沒有生成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)出來的，學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的心理機制或途徑是同化，學(xué)生是知識的接受者;在發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)內(nèi)容是以問題的形式間接呈現(xiàn)出來的，學(xué)生學(xué)習(xí)的心理機制或途徑是順應(yīng)，學(xué)生是知識的發(fā)現(xiàn)者。通過實驗探究是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的一種重要形式，能使學(xué)生體驗科學(xué)家的探究過程，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。

參考文獻(xiàn)：

[1]殷登會.對中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)改革的思考[J]，寧夏教育科研，2007，（1）：58.