如何在高中化學(xué)教學(xué)中開展探究性實(shí)驗(yàn)

趙宇潔

摘? ?要：實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)教學(xué)中不可或缺的一部分，探究性實(shí)驗(yàn)的開展有利于激發(fā)學(xué)生的探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力?；诖?，在高中化學(xué)教學(xué)中，教師要重視探究性實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生提供趣味性的探究課題，引導(dǎo)學(xué)生提出合理的猜想與假設(shè)，利用問題情境激發(fā)學(xué)生的探究欲望，并且設(shè)計(jì)科學(xué)有效的探究方案，規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師還要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入的總結(jié)與反思，從而有效培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)? ?探究性實(shí)驗(yàn)? ?探究思維

探究性實(shí)驗(yàn)是高中化學(xué)教學(xué)的重要組成部分。在設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)的過程中，教師要注重實(shí)驗(yàn)的合理性，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活實(shí)際中值得探究的課題，并且設(shè)計(jì)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究方案，保證實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性。同時(shí)，在學(xué)生開展化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的過程中，教師還要充分發(fā)揮引導(dǎo)者的作用，引導(dǎo)學(xué)生勤于思考、大膽質(zhì)疑、合作交流、自主探究，使學(xué)生建立完善的實(shí)驗(yàn)探究體系。在這種探究性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅能強(qiáng)化實(shí)踐操作能力，還能學(xué)會(huì)利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證自己的假設(shè)，從而提高學(xué)習(xí)效率。

一、選擇趣味性的課題

趣味性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容能夠有效激發(fā)學(xué)生的探究熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與積極性。因此，在開展探究性實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先，教師要選擇趣味性較強(qiáng)的課題，引發(fā)學(xué)生的好奇心，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生探究的積極性，使學(xué)生主動(dòng)了解化學(xué)的奧秘。

例如，在教學(xué)“原電池”部分內(nèi)容時(shí)，筆者設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的電路實(shí)驗(yàn)：將十個(gè)銅鋅原電池進(jìn)行串聯(lián)，并且將MP4連接在電路中。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，MP4就會(huì)播放學(xué)生喜聞樂見的流行歌曲；當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，音樂就會(huì)立即停止。這樣簡(jiǎn)單的電路實(shí)驗(yàn)，不僅能迅速集中學(xué)生的課堂注意力，還能有效激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究與實(shí)驗(yàn)的興趣。在此基礎(chǔ)上，筆者還鼓勵(lì)學(xué)生利用生活中的材料開展實(shí)驗(yàn)，探究原電池的構(gòu)成條件。這種課題具有較強(qiáng)的趣味性與實(shí)踐性，不但能激發(fā)學(xué)生探究化學(xué)知識(shí)的熱情，而且能促使學(xué)生認(rèn)識(shí)生活中的化學(xué)物品，了解化學(xué)常識(shí)，提高學(xué)生理解與記憶化學(xué)知識(shí)的效率。

二、提出合理的猜想與假設(shè)

猜想與假設(shè)是開展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要前提，科學(xué)、有效的猜想與假設(shè)能縮小實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的范圍，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率。在開展探究性實(shí)驗(yàn)之前，化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生提出合理的猜想與假設(shè)，鼓勵(lì)學(xué)生利用自己已經(jīng)掌握的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)自己即將探究的問題進(jìn)行科學(xué)的推理與猜測(cè)。在學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)的過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察、深入分析，充分應(yīng)用自己所掌握的化學(xué)知識(shí)，推測(cè)問題的成因，從而快速找到正確的探究思路，提出科學(xué)的猜想與假設(shè)。這樣才能為之后的探究性實(shí)驗(yàn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

例如，在開展“過氧化鈉與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)前，筆者引導(dǎo)學(xué)生利用質(zhì)量守恒定律來進(jìn)行猜想與假設(shè)。學(xué)生提出了兩個(gè)猜想：第一個(gè)猜想是過氧化鈉與水反應(yīng)能夠產(chǎn)生氫氣與氫氧化鈉，氫氣的燃燒點(diǎn)燃了脫脂棉；第二個(gè)猜想是過氧化鈉與水反應(yīng)生成了氧氣與氫氧化鈉，氧氣能夠支持脫脂棉的燃燒。在此基礎(chǔ)上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己的猜想，設(shè)計(jì)有效的實(shí)驗(yàn)方案，開展探究性實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證自己的猜想。

三、設(shè)計(jì)科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)方案

科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)方案是學(xué)生順利開展探究性實(shí)驗(yàn)的基本保證，能為學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程提供基本的方向指導(dǎo)。在開展探究性實(shí)驗(yàn)的過程中，高中化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)重視探究方案的設(shè)計(jì)，這樣才能為探究性實(shí)驗(yàn)的有序開展提供良好的保障。在設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)方案的過程中，教師要對(duì)實(shí)驗(yàn)中將會(huì)涉及的各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合考量，包括學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平、知識(shí)儲(chǔ)備、教學(xué)內(nèi)容的難易程度以及學(xué)校的客觀實(shí)驗(yàn)條件等。

例如，在驗(yàn)證“過氧化鈉和水反應(yīng)的產(chǎn)物”這一實(shí)驗(yàn)的過程中，很多學(xué)生提出過氧化鈉與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是氧氣或氫氣的假設(shè)，這證明很多學(xué)生已經(jīng)充分掌握了氧氣與氫氣相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。因此，筆者設(shè)計(jì)了以下的實(shí)驗(yàn)方案：首先，分別將少量過氧化鈉粉末加入兩支試管中；其次，使用膠頭滴管將水滴入其中；最后，一個(gè)學(xué)生將帶有火星的小木條放置到試管的中下部，觀察木條是否復(fù)燃，另一個(gè)學(xué)生用拇指將試管口堵住，并且將其接近火焰，在將拇指松開的過程中，觀察是否有爆鳴聲出現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)方案有三個(gè)優(yōu)勢(shì)：第一，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間較短，學(xué)生能夠快速驗(yàn)證自己的猜想；第二，實(shí)驗(yàn)過程較為簡(jiǎn)單，對(duì)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備與實(shí)驗(yàn)操作水平要求較低，能增強(qiáng)學(xué)生開展探究性實(shí)驗(yàn)的自信心；第三，實(shí)驗(yàn)過程中所使用的藥品量少，安全性較高，并且實(shí)驗(yàn)儀器較為簡(jiǎn)單，對(duì)客觀實(shí)驗(yàn)條件要求較低，大部分學(xué)生都能完成實(shí)驗(yàn)。

再如，在設(shè)計(jì)氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法探究方案的過程中，由于氯氣有一定的毒性，因此，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平有一定的要求。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生需要正確地選取儀器、藥品，并且對(duì)于實(shí)驗(yàn)步驟的安排、裝置的拆卸安裝、酒精燈的使用方法、氣體的檢驗(yàn)與收集以及尾氣處理等工作，都需要進(jìn)行妥善的處理。完善的實(shí)驗(yàn)方案能夠?qū)W(xué)生的探究性實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行全方位的指導(dǎo)，有效提升學(xué)生的實(shí)踐探究能力。因此，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程中，對(duì)于危險(xiǎn)性較高的實(shí)驗(yàn)，教師可以利用多媒體設(shè)備來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，將抽象的化學(xué)反應(yīng)過程具象化地展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生能夠充分了解化學(xué)反應(yīng)的過程，從而深化學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解。

四、創(chuàng)設(shè)問題情境

（一）利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境

高中學(xué)生的好奇心較強(qiáng)，容易對(duì)新奇的事物與現(xiàn)象產(chǎn)生濃厚的興趣。因此，高中化學(xué)教師應(yīng)當(dāng)充分把握學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，通過趣味性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)問題情境，使學(xué)生對(duì)問題產(chǎn)生探究的興趣，進(jìn)而全身心投入探究性實(shí)驗(yàn)。例如，在開展“鈉與水的反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)的過程中，首先，筆者將幾滴酚酞溶液滴入燒杯里的水中，然后，將綠豆大小的一小塊鈉放進(jìn)水中，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生在觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)鈉浮于水面，并且熔融為銀白色的小球，在不斷游動(dòng)的過程中甚至?xí)l(fā)出“嘶嘶”的聲音，而燒杯里的水也變成了紅色。由此，筆者通過趣味性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出問題：“鈉與水發(fā)生反應(yīng)出現(xiàn)了什么特殊的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？為什么鈉會(huì)融化且浮于水面呢？為什么水會(huì)變成紅色？這其中發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)？”這一系列的問題能創(chuàng)設(shè)問題情境，有效激發(fā)學(xué)生探究的熱情，此時(shí)，筆者就適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生開展“鈉與水反應(yīng)產(chǎn)物的驗(yàn)證和鈉的還原性”的探究實(shí)驗(yàn)。

（二）利用生活現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境

化學(xué)知識(shí)與生活息息相關(guān)，認(rèn)識(shí)生活中的化學(xué)現(xiàn)象是高中化學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)。在高中化學(xué)教學(xué)中開展探究性實(shí)驗(yàn)，教師應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的化學(xué)現(xiàn)象，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到現(xiàn)實(shí)生活與化學(xué)知識(shí)之間的聯(lián)系，并應(yīng)用自己所掌握的化學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題?；诖耍處熆梢岳蒙钪械恼鎸?shí)案例，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情境，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、自主探究、細(xì)心觀察的能力。

例如，在引導(dǎo)學(xué)生開展“二價(jià)鐵的還原性”的探究性實(shí)驗(yàn)的過程中，首先，筆者提出了生活化的問題：“削了皮的蘋果放置在空氣中會(huì)產(chǎn)生怎樣的變化？”這個(gè)問題很多學(xué)生都能回答得出來：“蘋果在削皮之后放置在空氣中，會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽攸S色?！痹诖嘶A(chǔ)上，筆者追問：“為什么會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象？如果是蘋果汁，會(huì)發(fā)生上述變化嗎？是什么原因造成的呢？”這些問題能創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生開展生活化的探究性實(shí)驗(yàn)，從而深入探究二價(jià)鐵的還原性和二價(jià)鐵轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵的條件。通過生活現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境，不僅能使學(xué)生快速融入探究情境中，還能引導(dǎo)學(xué)生了解化學(xué)知識(shí)在生活實(shí)際中的應(yīng)用，讓學(xué)生能夠?qū)W以致用。

（三）利用異?，F(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境

異?，F(xiàn)象是激發(fā)學(xué)生好奇心與求知欲的重要切入點(diǎn)?；瘜W(xué)現(xiàn)象的產(chǎn)生與多種因素有關(guān)，受客觀條件的影響，化學(xué)實(shí)驗(yàn)很容易出現(xiàn)異?，F(xiàn)象?；诖?，高中化學(xué)教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境，促使學(xué)生開展類比性的實(shí)驗(yàn)，拓寬學(xué)生思維的渠道。

例如，在教學(xué)“氨氣的水溶解性”部分內(nèi)容時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生開展噴泉實(shí)驗(yàn)。首先，在干燥的圓底燒瓶中充入氨氣，并且用有滴管和玻璃管的塞子塞緊瓶口，滴管中需要事先吸入水。然后，將燒瓶倒置，并將玻璃管插入有少量酚酞溶液的燒杯中，輕微擠壓滴管，保證少量水能夠進(jìn)入燒瓶中。上述實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛞l(fā)噴泉現(xiàn)象，但是在實(shí)踐過程中，也有的裝置沒有引發(fā)噴泉現(xiàn)象。由此，筆者將沒有引發(fā)噴泉現(xiàn)象的裝置提供給學(xué)生，并提出問題：“為什么這個(gè)裝置沒有產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象呢？找出問題所在，并試著找出每個(gè)操作步驟對(duì)整體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的影響?！边@些問題能引導(dǎo)學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行充分的分析與探究，從而有效培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

五、規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)過程是高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的核心環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)探究能力的重要環(huán)節(jié)。高中化學(xué)教師需要注重實(shí)驗(yàn)過程，規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作行為。這樣既能保證學(xué)生的課堂參與度，凸顯學(xué)生的主體地位，也能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的安全。首先，在探究性實(shí)驗(yàn)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生細(xì)致觀察、認(rèn)真推理、發(fā)現(xiàn)問題、整理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)論證，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。其次，在探究性實(shí)驗(yàn)中，教師要指導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作流程，并反思自身的實(shí)驗(yàn)過程是否規(guī)范，這對(duì)于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作水平至關(guān)重要。例如，在進(jìn)行過濾操作的過程中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生遵循“一貼、二低、三靠”的原則，并且引導(dǎo)學(xué)生思考：“假如沒有這樣做，會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？”再如，與氣體制備、反應(yīng)、收集相關(guān)的裝置都需要檢驗(yàn)其氣密性，不同的實(shí)驗(yàn)所用的裝置也有所不同。在檢查裝置氣密性的過程中，學(xué)生也需要運(yùn)用不同的方式進(jìn)行檢驗(yàn)。有的要運(yùn)用液差法進(jìn)行檢驗(yàn)，有的要運(yùn)用加熱法進(jìn)行檢驗(yàn)，等等。

六、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的總結(jié)與反思

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的總結(jié)與反思環(huán)節(jié)是引導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行抽象化總結(jié)的關(guān)鍵階段，能升華學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)，促使學(xué)生從直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中掌握抽象的化學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的化學(xué)技能。在歸納總結(jié)的過程中，高中化學(xué)教師可以將學(xué)生分成多個(gè)小組，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位，討論探究性實(shí)驗(yàn)的成果。在此過程中，教師要給每個(gè)學(xué)生提供發(fā)言的機(jī)會(huì)，并且及時(shí)糾正學(xué)生出現(xiàn)的錯(cuò)誤。同時(shí)，對(duì)于學(xué)生不了解的知識(shí)點(diǎn)也需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，開闊學(xué)生的視野。教師還要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行反思，比如，猜想與假設(shè)是否合理、實(shí)驗(yàn)方案是否可行、實(shí)驗(yàn)過程是否存在不足、需要采取哪些措施進(jìn)行改進(jìn)等。學(xué)生在交流與探討的過程中，也需要對(duì)自己所表述的內(nèi)容進(jìn)行反思，接受他人給出的有用建議，改進(jìn)自己的不足，從而有效強(qiáng)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

總之，在高中化學(xué)教學(xué)中，教師要認(rèn)識(shí)到探究性實(shí)驗(yàn)的重要價(jià)值，引導(dǎo)學(xué)生選擇具有趣味性的探究課題、提出合理的猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)探究方案，完成化學(xué)探究的過程。在此過程中，教師要充分發(fā)揮自身的指導(dǎo)作用，規(guī)范學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作行為，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師還要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，不斷提升學(xué)生的實(shí)踐探究能力，促使學(xué)生養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣。

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（作者單位：江西省南昌市第二中學(xué)）

本文系江西省基礎(chǔ)教育研究課題“新教材背景下高中化學(xué)情境教學(xué)法與探究性實(shí)驗(yàn)有機(jī)融合案例研究——以人教版必修課程教學(xué)為例”（課題編號(hào)：NCHX 2022—058）的階段性研究成果。