初中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效開(kāi)展策略

哈爾濱市第六十九中學(xué) 丁 虹

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，這是從化學(xué)研究的方法、途徑和手段的角度對(duì)化學(xué)特點(diǎn)的歸納?；瘜W(xué)從發(fā)生、發(fā)展到成為一門(mén)科學(xué)， 每一步都離不開(kāi)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的推動(dòng)?！读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》中提出，要充分認(rèn)識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值，積極開(kāi)展科學(xué)探究與實(shí)踐活動(dòng)[1]。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的靈魂，探究性實(shí)驗(yàn)越來(lái)越受到人們的重視。 在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生積極參與、提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析討論和解釋結(jié)論等。 這種學(xué)習(xí)方式提升了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力， 培養(yǎng)了學(xué)生化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，同時(shí)也讓學(xué)生在真實(shí)的科學(xué)探究過(guò)程中學(xué)會(huì)了如何學(xué)習(xí)和思考。

一、探究性學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)

（一）建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為知識(shí)不是被動(dòng)接受的，而是由學(xué)習(xí)者主動(dòng)構(gòu)建的。 在這個(gè)框架下，學(xué)生不能單純作為知識(shí)的接受者，而是要在與現(xiàn)實(shí)世界互動(dòng)的過(guò)程中建立起自己的知識(shí)體系，教師的角色也從傳統(tǒng)的知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和指導(dǎo)者。 在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生需要通過(guò)觀察、實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)來(lái)探索化學(xué)現(xiàn)象，通過(guò)這一過(guò)程，他們能夠深刻地理解化學(xué)概念和原理，并在實(shí)踐中構(gòu)建和鞏固知識(shí)。

（二）探究學(xué)習(xí)模式

探究學(xué)習(xí)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與和自我發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。這種模式通常包括提出問(wèn)題、收集信息、構(gòu)建假設(shè)、測(cè)試假設(shè)、分析數(shù)據(jù)和得出結(jié)論等步驟。 在初中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)中，這種模式鼓勵(lì)學(xué)生提出他們自己的問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)探索這些問(wèn)題，并基于觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)形成結(jié)論。 這種方法培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維、解決問(wèn)題的能力以及化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是探究性學(xué)習(xí)中不可或缺的一部分，尤其是在化學(xué)學(xué)習(xí)中。 學(xué)生通過(guò)親身參與實(shí)驗(yàn)，能夠直接觀察現(xiàn)象，這有助于他們理解抽象的科學(xué)概念及結(jié)論。 在初中化學(xué)課程中，實(shí)驗(yàn)不僅提供了驗(yàn)證理論知識(shí)的機(jī)會(huì)，還提供了一個(gè)平臺(tái)，學(xué)生可以在其中測(cè)試假設(shè)、分析數(shù)據(jù)、練習(xí)科學(xué)方法[2]。這種實(shí)踐活動(dòng)是對(duì)認(rèn)知、操作技能和科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，能促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

二、初中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則

（一）學(xué)生中心原則

學(xué)生中心原則強(qiáng)調(diào)將學(xué)生的需求、興趣和學(xué)習(xí)風(fēng)格作為教學(xué)活動(dòng)的核心。 在初中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)能夠引發(fā)學(xué)生好奇心和探究欲的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)發(fā)現(xiàn)和理解化學(xué)知識(shí)。 鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作來(lái)提升自身的探究能力和科學(xué)素養(yǎng)。教師作為引導(dǎo)者和協(xié)助者，為學(xué)生提供必要的支持，幫助他們?cè)谔剿骰瘜W(xué)世界的過(guò)程中成長(zhǎng)。

（二）知識(shí)與技能并重原則

知識(shí)與技能并重原則認(rèn)為在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅要注重理論知識(shí)的傳授，還要強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)。 這種原則要求教師在教學(xué)中平衡好理論講解與實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)系，確保學(xué)生在掌握必要的化學(xué)知識(shí)的同時(shí)，也能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作來(lái)應(yīng)用這些知識(shí)。 此外，學(xué)生還需要學(xué)習(xí)如何安全地使用實(shí)驗(yàn)器材，準(zhǔn)確收集和分析數(shù)據(jù)，以及批判思考實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（三）探究過(guò)程引導(dǎo)原則

探究過(guò)程引導(dǎo)原則強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)當(dāng)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中提供指導(dǎo)和支持，幫助學(xué)生了解探究的步驟和方法。 在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，包括幫助學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，制定科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，確保實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性和安全性，以及引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理的分析和解釋。教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題，培養(yǎng)他們的觀察力和思辨能力，從而在實(shí)驗(yàn)探究中形成系統(tǒng)的科學(xué)思維方式[3]。

三、實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略

（一）用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在初中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是非常重要的。這種方法的核心在于將化學(xué)實(shí)驗(yàn)與學(xué)習(xí)內(nèi)容緊密聯(lián)系起來(lái)，從而提高他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。 例如，在統(tǒng)編版化學(xué)教材（五四年級(jí)）八年級(jí)第七單元探究物質(zhì)燃燒條件的實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可以從學(xué)生熟悉的生活場(chǎng)景出發(fā)，比如冬天的爐火或者篝火晚會(huì)上的火堆，來(lái)引入這一主題。通過(guò)學(xué)生熟悉的情境，學(xué)生不僅能夠理解燃燒所需要的條件，還能夠認(rèn)識(shí)到這些化學(xué)反應(yīng)在日常生活中的應(yīng)用和重要性。接下來(lái)教師可以引導(dǎo)學(xué)生討論與燃燒相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題， 如燃燒產(chǎn)生的能量如何被利用、燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響、如何能讓燃料充分燃燒以及如何滅火等。 這種探討不僅僅局限于理論知識(shí)，還包括了對(duì)現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題的思考，使得化學(xué)學(xué)習(xí)變得更加生動(dòng)和實(shí)用。

（二）引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、做出猜想和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想

在初中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生圍繞特定實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題、構(gòu)建假設(shè)，并進(jìn)行預(yù)測(cè)是極為關(guān)鍵的一步。這不僅是科學(xué)方法的核心部分，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如，在講授“稀鹽酸的化學(xué)性質(zhì)”這部分內(nèi)容時(shí)，向稀鹽酸中滴加紫色石蕊溶液， 紫色石蕊溶液變紅了，是稀鹽酸中的哪種粒子使紫色石蕊溶液變紅的呢？教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考稀鹽酸中存在哪些粒子？ 然后進(jìn)行猜想，讓學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究哪個(gè)猜想正確。 再如，講解氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法時(shí)，學(xué)生通過(guò)不同的方法制得氧氣，會(huì)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生氧氣的快慢不一樣，會(huì)提出有哪些因素會(huì)影響氧氣產(chǎn)生的速率這一問(wèn)題。 學(xué)生可以說(shuō)出以下假設(shè)，比如反應(yīng)物的種類(lèi)、反應(yīng)物的純度、反應(yīng)的溫度、催化劑的使用等。 學(xué)生可以通過(guò)小組討論自由交流想法，提出自己的觀點(diǎn)，通過(guò)討論設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

（三）指導(dǎo)學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和步驟

在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師指導(dǎo)學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和步驟是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師在這個(gè)過(guò)程中需要確保學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的每一步都是明確的，目的是清晰的，并且是可以重復(fù)的。這不僅要求教師幫助學(xué)生將一個(gè)寬泛的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還需要指導(dǎo)他們選擇正確的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品、從哪些方面進(jìn)行細(xì)致的觀察以及如何準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，在講授“酸和堿的中和反應(yīng)”這部分內(nèi)容時(shí)，教師可以首先演示并講解書(shū)中的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生明白其中的原理是通過(guò)觀察酚酞溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色，說(shuō)明氫氧化鈉從有到無(wú)，從而證明氫氧化鈉和稀鹽酸發(fā)生了反應(yīng)。 然后可以讓學(xué)生根據(jù)此實(shí)驗(yàn)的原理即證明反應(yīng)物消失了，或者有新物質(zhì)生成，小組討論并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，重新選擇藥品，證明氫氧化鈉和稀鹽酸能發(fā)生反應(yīng)。通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃制定學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生可以從中學(xué)習(xí)到科學(xué)方法的要素，培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維能力。

（四）促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象分析

在確立了實(shí)驗(yàn)計(jì)劃之后， 學(xué)生的參與變得尤為關(guān)鍵。教師應(yīng)確保所有學(xué)生都有機(jī)會(huì)進(jìn)行親身實(shí)踐，這樣不僅可以加深他們對(duì)化學(xué)概念的理解，還能夠提高他們運(yùn)用科學(xué)工具和技術(shù)的能力。 在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，教師要對(duì)學(xué)生進(jìn)行監(jiān)督確保他們遵循安全原則，同時(shí)也要鼓勵(lì)他們獨(dú)立思考和解決問(wèn)題。 學(xué)生也需要學(xué)會(huì)如何收集數(shù)據(jù)、如何記錄數(shù)據(jù)、 如何使用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)方法來(lái)分析數(shù)據(jù)。例如，在講授“影響燃燒劇烈程度的因素”這部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生可能需要測(cè)試不同條件下的燃燒反應(yīng)，如改變氧氣濃度、可燃物的種類(lèi)、可燃物與氧氣的接觸面積以及溫度等。教師的任務(wù)是確保學(xué)生能夠準(zhǔn)確地利用實(shí)驗(yàn)儀器操作，正確地執(zhí)行實(shí)驗(yàn)步驟， 并且能夠有效地記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果。此外，數(shù)據(jù)分析是此階段的另一個(gè)重要組成部分。教師需要指導(dǎo)學(xué)生如何分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，幫助他們理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)之間的關(guān)系。 例如，在用紅磷測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中，教師可以讓學(xué)生分析進(jìn)入到集氣瓶中水的體積小于五分之一或大于五分之一的原因，引導(dǎo)他們探究這些現(xiàn)象背后的科學(xué)原理。 這不僅涉及對(duì)數(shù)據(jù)的解讀，還包括對(duì)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的偏差或誤差的理解。

（五）引導(dǎo)學(xué)生討論、交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，討論與交流環(huán)節(jié)是學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的重要組成部分。教師在這一環(huán)節(jié)的職責(zé)是創(chuàng)造一個(gè)開(kāi)放的交流平臺(tái)，讓學(xué)生能夠自由地表達(dá)自己對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解，分享自己在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的觀察和體會(huì)[4]。這種交流不僅限于正確答案的呈現(xiàn)，更重要的是鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己的思考過(guò)程，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的邏輯、操作過(guò)程中的發(fā)現(xiàn)、對(duì)結(jié)果的解釋，以及對(duì)問(wèn)題的分析。通過(guò)這樣的討論，學(xué)生能夠從不同角度理解問(wèn)題，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新能力。例如，在利用鎂條燃燒實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系時(shí)，學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有天平平衡的，有天平指針向左偏轉(zhuǎn)的，也有天平指針向右偏轉(zhuǎn)的，不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)生令學(xué)生充滿好奇。此時(shí)教師可以讓學(xué)生進(jìn)行討論和交流，分享他們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不同解釋，學(xué)生可以從同伴的分享中獲得新的見(jiàn)解，同時(shí)也能根據(jù)教師的提示和同學(xué)間的思維碰撞，對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行修正和完善，從而得出正確的結(jié)論。

探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在初中化學(xué)教育中扮演著越來(lái)越重要的角色， 不僅培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)化學(xué)科學(xué)的興趣和熱情，還鍛煉了他們的實(shí)驗(yàn)技能、 批判性思維和解決問(wèn)題的能力。教師為學(xué)生提供了一個(gè)真實(shí)的科學(xué)探究環(huán)境，將學(xué)生置于實(shí)驗(yàn)的中心，激發(fā)他們的好奇心，引導(dǎo)他們提出問(wèn)題、制定計(jì)劃、執(zhí)行實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在這樣的環(huán)境中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)到知識(shí)，更重要的是學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)的方法，即如何通過(guò)觀察、思考、實(shí)驗(yàn)和討論來(lái)獲取和構(gòu)建知識(shí)。