以實驗驅動學生自主探究學習

摘要：利用平時教學過程中生成的問題情景，利用實驗過程中反映出來的問題情景，利用社會生活中遇到的問題情景，利用學生做習題過程中發現的問題情景，來引導學生做實驗，讓學生自主探究學習。

關鍵詞：課程改革；實驗驅動；自主探究學習

文章編號：1005－6629(2007)11－0009－03中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：C

自主探究學習是高中課程、教學改革的重要新理念，同時也是高中課程內容（研究性學習的一個重要組成部分）。近兩年來，我們結合農村教學實際，做了一些促進學生自主探究學習的探索，其主要方法是：以利用各種問題情景實驗驅動學生自主探究學習。下面從四個方面談談我們的做法。

1 利用平時教學過程中生成的問題情景

教學過程實質上是師生對某一知識問題思維碰撞的互動過程。由于師生認知水平不同，所站角度不同，在思維碰撞過程中會出現對同一問題的不同認識，這是教學過程中產生的矛盾，生成的問題。對于那些具有啟迪性、有探究價值的問題，教師要敏銳地抓住契機，不要簡單地把結果告知學生，而應盡可能地創造條件，再現問題情景，及時引導學生利用活動課時間到實驗室做實驗，讓學生親歷結果產生的過程，進行自主探究學習，在分析解決實際問題的實踐中學會學習，使所學知識融會貫通。

在學習鹽類水解平衡知識時，對于像CuSO4、FeCl3等具有顏色的水溶液，在改變條件使平衡發生移動時，同學們對伴隨的現象會提出不同的推測。如向CuSO4溶液中加入表面光亮的鎂片，有的學生認為鎂片上析出紅色的銅，溶液由藍色變為無色；有的學生認為，鎂片上還會有氣泡冒出，其理由是：銅離子水解使溶液呈酸性，鎂與H+發生置換反應。但這種觀點遭到持前面觀點同學的質疑：根據金屬活動順序表，Cu2+的氧化性比H+強，Cu2+應優先反應，不會有H2產生。面對這些問題，我們當時都沒有作出結論性評價，只作了一個評述：同學們都在積極思考問題，并且都有一定的理論依據，但化學反應是復雜的，要想看到反應過程的全部現象，弄清其中化學變化的規律，請利用活動課時間到實驗室做探究性實驗，讓實驗來說明真相。

同學們早早地來到了實驗室。實驗時，他們將表面擦得光亮的鎂片置于盛有CuSO4溶液的試管中，并聚精會神地觀察、記錄現象。有個學生的筆記本上是這樣記的：鎂片置于CuSO4溶液中，鎂片表面立即產生大量氣泡，并將鎂片托起懸浮在溶液中；鎂片表面慢慢變為紅褐色（析出銅）， 同時還有較多紅褐色固體小顆粒懸浮在溶液中，此外溶液中還懸浮有藍色的顆粒狀物質。一段時間后鎂片表面附著較多的銅而沉入試管底部，產生氣泡的速率變慢，且表面上還有藍色固體物質析出。試管中液體顏色由藍色澄清漸變為藍灰色懸濁液。反應停止，靜置較長時間后，試管上層液體變澄清。觀察到各研究性學習小組的實驗記錄大同小異。實驗完畢后，同學們對現象展開了分析討論，認為實驗中必須考慮Cu2+水解平衡問題，最后他們形成了一致的觀點，并按反應的先后順序寫出了變化過程中所發生的化學反應：

有的同學還從原電池的角度分析了產生氫氣速率先慢后快的現象。認為銅析出后附著鎂片上，形成了銅-鎂原電池，從而促進了H+還原生成H2的速率。

由此看，利用教學過程中生成的問題情景來引領學生做實驗，學生在自主探究過程中能主動聯系和應用已學過的知識，對新情景中的具體問題能作出具體的分析，并最終解決了問題，學到了新知識。這種探究學習方法很大程度上改變了學生被動學習的局面，引領著學生展開了真正意義上的自主學習。這種學習方式所產生的效果是課堂上由老師告知結果所無法比擬的。

2 利用實驗過程中反映出來的問題情景

很多化學實驗因反應條件或試劑濃度、試劑加入順序的不同而產生不同的現象，有的甚至與教材中的敘述相出入，以這種在實驗過程中反映出來的問題作為情景，及時引導學生再做探究性實驗，讓學生在重做實驗過程中發現問題，分析問題，并運用所學知識來解決問題，從而深化認識化學反應的本質及其變化規律，在實驗過程中培養學生辨證唯物主義的思想意識和科學探究的方法。

教材中介紹了將NaOH溶液滴入鋁鹽溶液中所產生的現象，并且學生實驗時也親手做了，親眼看了，對Al(OH)3的兩性有感性認識。如果將這兩種溶液的滴加順序反向時其現象如何呢？讓學生帶著這個問題再做探究實驗，結果實驗現象恰恰相反，即鋁鹽溶液滴入到NaOH溶液里，雖然也有沉淀生成，但生成的沉淀即刻溶解了，得到澄清的溶液。滴入一定量后，溶液中開始產生沉淀，且沉淀量逐漸增加。面對眼前的實驗現象，同學們進行著積極的思考和熱烈的討論，并寫出了與實驗現象相對應的化學方程式：

通過引導學生做鋁鹽溶液與強堿溶液順反向互滴的實驗，不僅使學生對 Al(OH)3 的兩性認識更清晰，而且還認識了另一類鋁鹽（偏鋁酸鹽）的有關性質——鋁鹽與偏鋁酸鹽兩溶液混合可生成Al(OH)3。

3利用社會生活中遇到的問題情景

在介紹微量元素對人體生理功能的重要調節作用時，我們抓住社會上少數不法分子為了賺錢，竟敢用工業用鹽冒充加碘鹽來殘害自已同胞的這個社會問題作為情景，激勵學生如何利用所學化學知識來幫助普通老百姓識別市售加碘鹽的真偽，以此打擊不法商人，維護人民群眾的根本利益，使黨和政府的惠民政策落到實處。為了讓學生能結合實際開展實質性的研究活動，我們事先有意介紹了市售加碘鹽的化學組份（KIO3）及其性質(在酸性條件下表現出氧化性)，提醒學生要把研究的基點放在尋常百姓家庭的廚房里，即利用廚房里的現有材料來組織和設計實驗方案，且操作要簡便，現象要明顯，靈敏度要高，以便其研究成果容易被推廣。

問題提出后，同學們的研究興趣很高，在近一周的課外時間里，同學們都在討論和驗證實驗方案的可行性，經歷著設計——驗證——失敗，再設計——再驗證——再失敗的過程。盡管屢試屢敗，但同學們沒有失去信心，反而愈挫愈勇，從中吸取教訓，不斷改進。最后有的同學聯系到I2遇淀粉變藍的特征性質，設想用KI制成淀粉試紙來檢測食鹽中KIO3的存在。即將食鹽樣品先溶解在白醋中，攪拌后取液體滴在KI淀粉試紙上，若試紙變藍，說明是加碘食鹽，否則是假冒偽劣商品。同學們再次到實驗室用實驗室的NaCl化學純和市售加碘鹽做對比性驗證實驗時，實驗終于成功了！隨后同學們將KI淀粉試紙帶回家進行實地檢測，其試紙變藍的現象均十分明顯(本地區食用鹽中沒有發現假冒產品)。后來研究性學習小組的同學將研究設計方案和制作的試紙送當地工商所檢驗，工商所工作人員拿出不同樣品讓學生測試，檢驗結果與實際完全相符，實驗設計方案受到工商所領導和技術人員的充分肯定。師生們經過進一步完善實驗并整理成文“一張神奇的試紙——是否加碘鹽一測就靈”，并將該設計方案郵寄到國家發改委辦公廳，建議國家在食鹽包裝袋的塑料口上夾封一條KI淀粉試紙，印上同學們撰寫的使用說明書，這樣，不法分子就沒有可乘之機，老百姓的權益就可得到有效的維護。國家發改委辦公廳很快回了信，對師生的檢測設計給予了充分肯定，并高度贊揚師生們的社會責任感和主人翁精神，表示將研究師生們的建議。

同學們在這次研究性學習中，不僅將所學知識結合實際服務于社會，更使同學們體驗到科學探究的艱辛與樂趣，培養了學生的互助合作意識和社會責任感。

4 利用學生練習過程中發現的問題情景

市場上有些劣質資料，在一定程度上干擾了學生對知識的正確理解和掌握，有些“問題習題”長時間沒有得到更正，年復一年地誤導著學生，使學生無所適從。對那些學生反映集中的“問題習題”，我們應在教學過程中把它當成反面教材進行細致剖析，讓學生認識其錯誤所在，還其知識的本來面目，從而維護知識的科學性。對于有些可用實驗來探究澄清的問題，教師不要簡單地進行否定，而應利用這種問題情景，引領學生做實驗，讓學生自主探究，使學生懂得不盲從于書中的答案，不輕信權威的解釋，遇到問題多問幾個為什么，能通過做實驗來論證的問題可讓學生親自動手做實驗，用事實說話，讓學生自主探究知識。

有這樣一道實驗填空題：實驗室用FeSO4樣品配制FeSO4溶液時，其操作是：向盛有蒸餾水的燒杯中加入一定量的硫酸，再將樣品置于其中，攪拌溶解；然后加入過量的還原性鐵粉（或螺旋狀鐵絲圈），振蕩，靜置，上層清液即為所要配制的FeSO4溶液。以上操作中，加入硫酸的目的是_________;

加入過量還原性鐵粉 （或螺旋狀鐵絲圈） 的作用是_________________。

給出的答案是：防止Fe2+水解；防止Fe2+氧化。

這個答案顯然不符合客觀實際。于是我們引領學生做配制FeSO4溶液的實驗，讓學生在實驗中發現問題和認識問題。實驗前提醒學生做對比實驗，即分別以蒸餾水和加了硫酸的蒸餾水為溶劑溶解FeSO4樣品，觀察所配溶液是否相同，并分析原因。

學生做實驗時，用蒸餾水和加了硫酸的蒸餾水分別溶解FeSO4樣品，觀察到所得溶液的澄清度不同，酸化了的溶液是澄清的，未酸化的溶液明顯渾濁。通過學生之間的分析討論， 認為渾濁物應是FeSO4 放置過程中被空氣（水） 氧化后形成的Fe(OH)3， 其反應的化學方程式為：

然后又進行了有Fe3+存在的驗證實驗，取上述所配對比溶液于兩支小試管中，各加入2滴KSCN溶液，發現溶液均顯紅色(酸化的溶液顏色則深一些)。由此證實了上述的分析是正確的。是此，配制FeSO4溶液時將蒸餾水先用硫酸酸化，其主要目的是溶解FeSO4樣品在放置過程中氧化產生的雜質Fe(OH)3， 而不是答案所說的防止Fe2+的水解。

隨后同學們再向用硫酸酸化的那支試管的溶液中加入過量的還原性鐵粉（或螺旋狀鐵絲圈）， 振蕩，靜置，取上層清液少許于另一小試管中，再加入2滴KSCN溶液，溶液不顯紅色。由此可知，后來加入過量的還原性鐵粉（或螺旋狀鐵絲圈）的作用有三：一是反應掉FeSO4樣品氧化過程中生成的Fe3+；二是將酸化時過量的硫酸反應完(若有酸存在，會加快Fe2+的氧化變質：4Fe2++O2+4H+ 4Fe3+

+2H2O)；三是防止所配的FeSO4溶液在放置時被氧化。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。”