高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的策略分析

葛麗芳

摘 要：化學(xué)實驗是提升學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)，實現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展、長遠發(fā)展的關(guān)鍵途徑。但在教學(xué)實踐中，受多種因素制約，化學(xué)實驗教學(xué)并未受到應(yīng)有的重視，致使化學(xué)實驗教學(xué)的價值大打折扣。鑒于此，高中化學(xué)教師應(yīng)以學(xué)科素養(yǎng)為導(dǎo)向，貫徹以生為本理念，重新設(shè)計實驗教學(xué)方案，促使學(xué)生在實驗探究中提升科學(xué)探究素養(yǎng)。本文以此為切入點，結(jié)合化學(xué)實驗教學(xué)實踐，對實驗教學(xué)模式進行詳細探究。

關(guān)鍵詞：科學(xué)探究能力；高中化學(xué)實驗；創(chuàng)新能力

高中時期的化學(xué)課程有著較為關(guān)鍵的作用，不僅是學(xué)生對知識進行探究的有效方式，還能夠挖掘?qū)W生的潛能，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)他們形成良好的問題意識，拓寬他們的眼界，增強學(xué)生自身的探究能力。所以，在新課改大背景下，教師需要關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展，提高化學(xué)實驗教學(xué)的有效性，更好地對學(xué)生科學(xué)探究能力開展培養(yǎng)?；诖?，筆者將結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗，就高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的策略進行分析，希望可以為廣大高中化學(xué)教師提供一定的參考和幫助。

一、高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要性

高中化學(xué)實驗教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，這種能力對于他們未來的學(xué)術(shù)和職業(yè)生涯至關(guān)重要。在教學(xué)中，培養(yǎng)科學(xué)探究能力對學(xué)生具有長遠的意義。

（一）提高學(xué)生的實驗設(shè)計和執(zhí)行能力

在化學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生需要設(shè)計和執(zhí)行實驗來觀察化學(xué)現(xiàn)象并得出結(jié)論。通過培養(yǎng)科學(xué)探究能力，學(xué)生將能夠有效地設(shè)計實驗方案，選擇合適的實驗方法，并進行實驗操作。這種培養(yǎng)能力的過程不僅僅是在完成實驗指導(dǎo)書上的步驟，更重要的是理解實驗背后的化學(xué)原理，推斷可能的實驗結(jié)果，并對實驗中出現(xiàn)的問題進行分析和解決。這種能力的培養(yǎng)有助于學(xué)生在未來的學(xué)術(shù)研究和工作中更加獨立和有條理地進行實驗工作[1]。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)分析和解釋能力

科學(xué)探究能力的培養(yǎng)也包括對實驗數(shù)據(jù)的收集、整理、分析和解釋的能力。通過化學(xué)實驗，學(xué)生將有機會學(xué)習(xí)使用各種儀器設(shè)備和技術(shù)手段來獲取數(shù)據(jù)，并學(xué)會對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，以得出科學(xué)結(jié)論。這種分析和解釋數(shù)據(jù)的能力便于學(xué)生理解化學(xué)原理和現(xiàn)象、掌握科學(xué)方法，以及將來從事科學(xué)研究及工程技術(shù)領(lǐng)域工作都具有重要意義。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的解決問題和創(chuàng)新能力

科學(xué)探究能力的培養(yǎng)有助于學(xué)生培養(yǎng)解決問題的能力，包括在實驗過程中面對實驗結(jié)果出現(xiàn)的異?；蛘卟环项A(yù)期時能夠進行分析和解決。此外，培養(yǎng)科學(xué)探究能力還能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓他們能夠提出新穎的實驗方案，嘗試解決尚未解決的問題，并在實驗中不斷探索和發(fā)現(xiàn)。

（四）培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識的能力

通過化學(xué)實驗，學(xué)生將所學(xué)的理論知識與實際操作相結(jié)合，培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識的能力。在實驗中，學(xué)生需要結(jié)合化學(xué)理論知識，選擇合適的實驗方法，合理解釋實驗現(xiàn)象，并根據(jù)實驗結(jié)果得出結(jié)論。這種綜合應(yīng)用知識的能力對于學(xué)生在未來解決實際問題和開展科學(xué)研究時具有重要意義。

二、高中化學(xué)實驗教學(xué)中在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力方面存在的問題

（一）學(xué)生缺乏對實驗的獨立思考能力

部分學(xué)生可能缺乏對實驗的獨立思考能力。他們可能過分依賴教師或?qū)嶒炇謨?，而不愿意進行自主思考和探究。這可能是因為在以往的學(xué)習(xí)過程中，他們更多地接受的是被動的知識灌輸，而缺乏主動探究的機會。這種情況會降低學(xué)生對實驗的熱情和積極性，影響其科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。此外，這也可能導(dǎo)致學(xué)生對化學(xué)實驗過程的獨立思考和創(chuàng)造性的缺失，影響其發(fā)展科學(xué)探究能力的潛力。

（二）對實驗操作的機械化執(zhí)行

部分學(xué)生可能存在對實驗操作的機械化執(zhí)行，而缺乏對實驗結(jié)果的深入思考和分析的問題。這可能是因為他們將實驗看作是完成任務(wù)的手段，而非是一種科學(xué)探究的過程。這種機械化執(zhí)行實驗的行為會導(dǎo)致學(xué)生忽視實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析以及結(jié)論推斷的重要性。這會限制學(xué)生對化學(xué)知識的深度理解和科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。此外，這種機械化執(zhí)行實驗的行為也容易導(dǎo)致學(xué)生對實驗中可能出現(xiàn)的問題視而不見，損害其在實驗中培養(yǎng)科學(xué)探究能力的機會。

（三）實驗設(shè)備不足

部分學(xué)校實驗條件有限，實驗設(shè)備不足，這也制約了對學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。由于實驗設(shè)備的不足，學(xué)生可能無法進行一些較為復(fù)雜或者關(guān)鍵的實驗，無法全面地理解化學(xué)原理和實驗方法。這會導(dǎo)致學(xué)生僅停留在實驗現(xiàn)象的觀察層面，而無法深入探究實驗背后的原理和機理。這種情況下，學(xué)生的科學(xué)探究能力難以得到有效的培養(yǎng)和提升。

（四）安全意識薄弱

部分學(xué)生在化學(xué)實驗中可能存在安全意識薄弱的問題，他們可能忽視實驗操作過程中的安全規(guī)范，甚至出現(xiàn)了一些安全事故。這可能導(dǎo)致學(xué)生以及他人的受傷，同時也會影響到學(xué)生對實驗的積極性和參與度。安全意識薄弱會顯著減弱學(xué)生參與實驗的信心和熱情，影響其科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。因此，解決安全意識薄弱的問題對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力至關(guān)重要。

三、高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的優(yōu)化策略

在高中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力是至關(guān)重要的。這種能力不僅有助于他們更好地理解化學(xué)知識，還能培養(yǎng)他們的批判性思維、解決問題的能力以及實驗設(shè)計和執(zhí)行的技能。

（一）強調(diào)實驗設(shè)計和方案討論

高中化學(xué)實驗中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，強調(diào)實驗設(shè)計和方案討論是非常重要的一環(huán)。這個過程能夠幫助學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)思維和實驗技能，讓他們學(xué)會獨立思考、設(shè)計實驗、解決問題。尤其在高中化學(xué)的教學(xué)中，氧化還原反應(yīng)實驗是一個非常重要的內(nèi)容，通過這個實驗，學(xué)生能夠更深入地理解氧化還原反應(yīng)的基本原理和應(yīng)用[2]。

結(jié)合高中化學(xué)“氧化還原反應(yīng)”實驗來分析具體的實驗設(shè)計和方案討論，以便幫助學(xué)生更好地理解和掌握實驗科學(xué)探究能力的培養(yǎng)過程。在進行氧化還原反應(yīng)實驗時，首先需要明確實驗的目的。通過氧化還原反應(yīng)實驗，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到氧化還原反應(yīng)的基本原理，了解不同金屬元素和非金屬元素之間的氧化還原規(guī)律，同時培養(yǎng)他們分析實驗數(shù)據(jù)、提出假設(shè)并設(shè)計實驗驗證的能力。

為了達到這一目的，實驗設(shè)計和方案討論應(yīng)該包括以下幾個方面：1.實驗材料和試劑的準備：在氧化還原反應(yīng)實驗中，通常會用到金屬片（例如鋅片、銅片）、酸性溶液（如鹽酸）、基性溶液（如氫氧化鈉溶液）以及指示劑（如溴甲酚綠）。學(xué)生在進行實驗前需要設(shè)計實驗步驟，并準備好所需的材料和試劑。2.實驗步驟的設(shè)計：確定好實驗的具體步驟是非常重要的。例如，學(xué)生可以設(shè)計將鋅片與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，再利用生成的氫氣還原溴水的實驗步驟。在設(shè)計實驗步驟時，學(xué)生需要考慮到操作的安全性和實驗過程的合理性，同時也要注重實驗數(shù)據(jù)的記錄和觀測。3.實驗數(shù)據(jù)的記錄和觀測：在實驗過程中，學(xué)生需要仔細記錄實驗數(shù)據(jù)并進行觀測。例如，在進行氧化還原反應(yīng)實驗時，學(xué)生可以記錄下反應(yīng)的起始時間、生成的氣體體積變化、溶液顏色的變化等觀測數(shù)據(jù)。4.結(jié)果分析與討論：實驗完成后，學(xué)生需要對實驗數(shù)據(jù)進行分析，并結(jié)合理論知識進行討論。例如，他們可以根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算出反應(yīng)的生成物質(zhì)量、判斷氧化還原反應(yīng)的進行程度等。同時，也可以討論實驗中可能存在的誤差和改進方法。通過以上實驗設(shè)計和方案討論的具體做法，學(xué)生將能夠在實驗中培養(yǎng)出科學(xué)探究的能力，不僅可以更深入地了解氧化還原反應(yīng)的原理，同時也能夠鍛煉出獨立思考、數(shù)據(jù)分析和實驗設(shè)計的能力。這些能力對于他們未來的學(xué)習(xí)和科研探究都非常重要。

（二）提倡實驗結(jié)果分析和結(jié)論推斷

高中化學(xué)教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的實驗科學(xué)探究能力，其中實驗結(jié)果分析和結(jié)論推斷是至關(guān)重要的一環(huán)。在教學(xué)中，教師可以通過多種具體做法來引導(dǎo)學(xué)生進行實驗結(jié)果分析和結(jié)論推斷[3]。

結(jié)合高中化學(xué)的“焰色反應(yīng)”實驗進行詳細闡述。1.數(shù)據(jù)收集和整理：教師可以要求學(xué)生詳細記錄每組實驗的條件、實驗現(xiàn)象和相關(guān)數(shù)據(jù)。例如，在“焰色反應(yīng)”實驗中，學(xué)生應(yīng)該記錄不同金屬鹽在燒杯中燃燒后產(chǎn)生的顏色以及金屬離子的名稱。2.數(shù)據(jù)比對和歸納：學(xué)生在實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，比對不同組別的實驗數(shù)據(jù)，尋找規(guī)律和差異。例如，在“焰色反應(yīng)”實驗中，學(xué)生可以比對不同金屬鹽所產(chǎn)生的顏色，歸納出不同金屬離子對焰色的影響。3.利用工具進行數(shù)據(jù)處理：教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生使用圖表、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等工具，更直觀地對實驗結(jié)果進行分析。在“焰色反應(yīng)”實驗中，學(xué)生可以制作條形圖或者餅狀圖，直觀展示不同金屬鹽的顏色分布情況。

推斷結(jié)論：1.規(guī)律總結(jié)：學(xué)生在分析實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，進行規(guī)律總結(jié)，提煉出實驗現(xiàn)象背后的科學(xué)原理。例如，在“焰色反應(yīng)”實驗中，學(xué)生可以通過實驗結(jié)果推斷不同金屬離子對焰色的影響規(guī)律。2.原因探究：學(xué)生可以根據(jù)實驗結(jié)果，探究產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因，進行深入推理和思考。在“焰色反應(yīng)”實驗中，學(xué)生可以推斷金屬離子的電子結(jié)構(gòu)和能級躍遷對焰色產(chǎn)生的影響。3.結(jié)果驗證：學(xué)生可以提出自己的假設(shè)，通過進一步的實驗或者文獻查閱，驗證自己的推斷和結(jié)論。在“焰色反應(yīng)”實驗中，學(xué)生可以進一步實驗不同條件下的焰色變化，驗證自己的結(jié)論。通過上述具體做法，可以幫助學(xué)生在實驗過程中系統(tǒng)地進行結(jié)果分析和結(jié)論推斷，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力和實踐能力。教師在實驗教學(xué)中應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生積極參與實驗，引導(dǎo)他們運用科學(xué)思維和方法進行實驗數(shù)據(jù)的分析和推斷，提高他們的實驗科學(xué)探究能力。

（三）鼓勵自主實驗和問題解決

高中化學(xué)實驗教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，鼓勵自主實驗和問題解決。當涉及具體實踐時，可以結(jié)合高中化學(xué)中的“粗鹽提純”實驗作為例子進行分析。在這個實驗中，學(xué)生可以通過一系列步驟，探究物質(zhì)分離技術(shù)和溶液制備方法，同時培養(yǎng)他們的自主探究和問題解決能力。

在進行“粗鹽提純”實驗時，教師可以為學(xué)生提供一個基本的實驗?zāi)繕?，例如“通過提純混合物中的鹽，掌握晶體的制備方法和溶液的分離技術(shù)”，而后，鼓勵學(xué)生自主探究實驗步驟和解決問題的方法。學(xué)生可以根據(jù)自己的理解和實驗條件，設(shè)計提純鹽的具體步驟，如溶解混合鹽在水中、過濾去除雜質(zhì)、結(jié)晶得到純凈鹽等。

在實驗過程中，學(xué)生可能會遇到一些問題，如溶解度、結(jié)晶條件、溶液的過濾等。在這些情況下，教師可以啟發(fā)學(xué)生主動尋找解決問題的方法，或者提供相關(guān)的實驗技巧和知識。當學(xué)生遇到結(jié)晶速度太慢的問題時，可以引導(dǎo)他們思考如何提高結(jié)晶速度，如加熱溶液、攪拌溶液等方法。此外，教師還可以鼓勵學(xué)生對實驗結(jié)果進行分析和總結(jié)。在“粗鹽提純”實驗中，學(xué)生可以通過稱量、觀察晶體形態(tài)等方法，判斷實驗結(jié)果的純度，并思考實驗過程中可能存在的誤差和改進方法。這種分析和總結(jié)能力的培養(yǎng)，有助于學(xué)生形成科學(xué)思維和實驗探究的習(xí)慣。

除此之外，教師可以鼓勵學(xué)生展開更深入的思考，例如從實驗應(yīng)用和環(huán)境保護的角度，探討鹽類的提純在日常生活中的實際意義，以及在實踐中如何減少對環(huán)境的影響等。這樣的思考有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和綜合應(yīng)用能力。在評價學(xué)生的實驗?zāi)芰r，可以注重對其實驗設(shè)計的合理性、問題解決的能力、實驗數(shù)據(jù)分析的深度和對實驗結(jié)果的思考等方面進行評價，而不僅僅是實驗結(jié)果的好壞。綜上所述，通過“粗鹽提純”實驗教學(xué)，學(xué)生可以通過自主實驗和問題解決，培養(yǎng)實驗科學(xué)探究的能力，同時也提高他們的實驗技能和科學(xué)素養(yǎng)，為他們將來的學(xué)習(xí)和科學(xué)研究打下堅實的基礎(chǔ)。

（四）多媒體技術(shù)輔助教學(xué)

高中化學(xué)實驗是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和實踐操作能力的重要環(huán)節(jié)。在教學(xué)過程中，多媒體技術(shù)的運用可以有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加教學(xué)內(nèi)容的形象性和直觀性，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。在教學(xué)中，多媒體技術(shù)的應(yīng)用不僅豐富了教學(xué)手段，還提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，促進了學(xué)生的全面發(fā)展。因此，教師在日常的教學(xué)中應(yīng)該不斷探索多媒體技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用，提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。

例如，在“氯離子的檢驗”實驗教學(xué)中，“氯離子的檢驗”是高中化學(xué)實驗中常見的一種實驗，下面將結(jié)合這一實驗，介紹多媒體技術(shù)在教學(xué)中的具體應(yīng)用。1.制作PPT：教師可以在PPT中插入氯離子檢驗的實驗流程圖、氯離子檢驗試劑的圖片和相關(guān)反應(yīng)方程式，讓學(xué)生直觀了解實驗的操作步驟和反應(yīng)原理。2.視頻展示：在PPT中嵌入氯離子檢驗的視頻，展示實驗現(xiàn)象和實驗過程，讓學(xué)生對實驗操作有深入的了解。3.3D模擬演示：利用多媒體技術(shù)制作氯離子和檢驗試劑之間的化學(xué)反應(yīng)的3D模擬視頻，展示離子間的相互作用過程，幫助學(xué)生理解氯離子檢驗的原理。4.虛擬實驗軟件：引導(dǎo)學(xué)生使用虛擬實驗軟件進行氯離子檢驗的模擬操作，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析能力。通過以上多媒體技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生可以更加生動直觀地理解“氯離子的檢驗”實驗的原理和操作步驟，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)實驗的興趣，提高學(xué)生的實驗操作能力和科學(xué)探究能力。

結(jié)束語

綜上所述，科學(xué)探究能力在高中化學(xué)實驗教學(xué)中的培養(yǎng)是教學(xué)改革的重要方向之一。化學(xué)是一門注重實驗的學(xué)科，在教材中有很多實驗內(nèi)容，借助化學(xué)實驗培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，引領(lǐng)學(xué)生深入理解與掌握化學(xué)反應(yīng)原理等知識，使學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中樹立科學(xué)觀念。同時，借助實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究思維與觀察能力，學(xué)生在動手操作中會經(jīng)歷化學(xué)知識形成過程，激發(fā)潛在學(xué)習(xí)興趣，感悟化學(xué)學(xué)科特有的樂趣與魅力。

參考文獻

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