初中化學探究性實驗教學研究及案例

新課程倡導探究式的教學方法?；瘜W教師要改變傳統的教學模式，逐步從驗證性實驗教學過渡到探究性實驗教學，要根據學生的知識、能力水平層次，根據教材的重點、難點，合理設計探究實驗方案，使其盡可能貼近生產生活實際，以激發學生的學習興趣，取得良好的教學效果。

一、探究性實驗教學模式

在驗證性實驗教學模式中，學生們用實驗驗證已學過的化學原理、概念或性質，實驗過程是“照方抓藥”，這極大地影響了學生的創新精神和創新能力的培養。

探究性實驗教學的一般過程是：

提出問題：學生在閱讀、觀察、調查中對自然現象、生活現象或實驗現象產生好奇，發現或提出有探究價值的問題。

假設與猜想：在已掌握的化學實驗和實踐經驗的基礎上對所提出的可能性答案，做出猜想與假設。

設計實驗：針對探究目的和條件，設計可行性的操作步驟，以達到預期目標。

動手實驗，獲取實驗事實與證據：正確操作，科學記錄實驗現象及數據，并在實驗中注意觀察、思考。

分析問題，得出結論：將收集到的現象與數據用化學知識加以分析、處理，得出結論，并與假設比較，對與猜測不一樣的現象加以解釋。

教學中教師的引導不是刻意地引出一個唯一的結果，而是讓學生在探究過程中理解科學方法。

二、初中化學探究性實驗類型及教學案例

探究性實驗的研究內容，主要是來自教材中一些容易轉化為運用探究實驗教學方法來進行學習的內容，及將已學過的化學知識應用于解決日常生活、生產中的一些實際問題的內容。初中化學探究性實驗常有如下幾種：

1 探究組成的實驗(如石蠟組成元素的探究，鑒別真假黃金)；

2 探究性質的實驗(如CO₂：與石蕊試液變色原因的探究)；

3 探究變化規律的實驗(如質量守恒定律的探究)；

4 探究物質制備的實驗(如實驗室制取H₂、CO₂：藥品的選取及實驗裝置選擇的探究)；

5 探究反應條件的實驗(如鐵、銅生銹條件的探究，可燃性氣體、粉塵發生爆炸條件的探究)；

6 探究環境質量的實驗(如雨水的ph值測定，污染空氣的SO₂、CO₂的測定等)；

[教學案例一]二氧化碳的實驗室制法藥品選取的探究

1 提出問題

初中化學教材第六單元在講述二氧化碳的實驗室制法時，主要用含碳酸根離子的碳酸鈣和含氫離子的鹽酸溶液來制取，在分析了其原理后，引導學生提出問題：用碳酸鈉能否代替碳酸鈣?稀硫酸能否代替稀鹽酸?

2 猜想與假設

問題激發了學生的思維，他們提出了多種猜想與假設，教師適當地對學生的思路加以引導。

假設一：碳酸鈉也是含有碳酸根離子的物質，它能夠與稀鹽酸反應生成二氧化碳。

假設二：稀硫酸也含有氫離子，它也能夠與碳酸鈣反應生成二氧化碳。

但它們的反應速率如何?反應進行的程度如何?是否適宜用于在實驗室制取CO₂，這也是探究中應考慮的問題。

3 設計實驗，進行驗證

讓學生在提出假設的基礎上，設計出實驗方案，教師檢查學生的實驗設計，給予適當的指導。

實驗一：用大理石和稀鹽酸反應——能反應，放出二氧化碳，速率適中。

實驗二：用碳酸鈉和稀鹽酸反應——能反應，放出二氧化碳，瞬間完成。

實驗三：用大理石和稀硫酸反應——能反應，放出二氧化碳，但很快停止。

(實驗步驟略，學生觀察現象并記錄)

4 解釋與結論

讓學生分組分析、討論實驗現象(引導學生查閱資料)。假設一、假設二都是正確的，但實驗二盡管能反應放出二氧化碳，可是反應速度太快，不易控制，實驗三中碳酸鈣與稀硫酸能反應，但由于生成的CaSO₄微溶，覆蓋在大理石的表面，阻止了反應的繼續進行。從而得出結論：不宜用稀硫酸代替稀鹽酸或用Na₂CO₃，代替大理石制取二氧化碳。

[教學案例二]關于測定空氣中氧氣體積分數的實驗條件的探究

初中化學教材第一單元[實驗2-1]，用紅磷作為燃燒物在密閉容器中燃燒消耗氧氣的方法，測定一定體積的空氣中氧氣所占的體積分數。教師通過演示實驗，得出氧氣約占空氣體積的1／5的結論。本課題的教學，可以設計為開放的實驗探究課。

1 提出問題

能在空氣中燃燒的可燃物很多，為什么一定要選磷?能否用其它可燃物替代磷?

2 提出假設

學生通過討論提出了多種假設：木炭、硫、鎂條、蠟燭都能在空氣中燃燒，消耗氧氣，可替代磷。

3 設計實驗，進行論證

將支持不同假設的學生分成幾個小組，按課本的實驗裝置(可改進)進行實驗。(實驗儀器：玻璃鐘罩、燃燒匙、膠塞、水槽。提示：可燃物要過量。)

實驗中，分別用紅磷、木炭、硫、鎂條、蠟燭作燃燒物，在密閉的玻璃鐘罩內燃燒，冷卻后觀察，放紅磷的玻璃鐘罩內水位上升約1／5，放鎂條的玻璃鐘罩內水位上升超過1／5，其余的玻璃鐘罩內水位無明顯變化。

4 解釋與結論

讓學生分析討論實驗現象。用木炭、硫、鎂條、蠟燭作燃燒物的實驗并沒有達到預期目的，說明相關的假設均不正確。原因是：木炭、硫、蠟燭燃燒消耗氧氣的同時，又生成了其它氣體，鐘罩內氣體總體積幾乎沒有變化，而鎂是活潑金屬，除了與氧氣反應之外，還與氮氣反應(在教師引導下查閱資料)。所以在測定空氣中氧氣體積分數的實驗中，選擇燃燒物的條件是：生成物應該是固體的；燃燒后不改變空氣中其它氣體的成分。

[教學案例三]校園里不同地點二氧化碳的相對含量的實驗探究

1 提出問題

空氣中的二氧化碳約占空氣總體積的0.03％，但在我們周圍的環境中，可能引起二氧化碳含量變化的因素很多，不同地點空氣中二氧化碳的含量是否一樣?生活、學習環境中應如何注意保持良好的空氣質量?

2 提出假設

學生討論后，提出了各自的猜想和假設。

假設一：各地CO₂含量基本相同，因為人呼吸等需要O₂放出CO₂，但植物的光合作用吸收CO₂并放出O₂。

假設：各地含量有所不同，因為不同環境中人的活動密度、空氣流通狀況不同。

3 設計實驗，進行論證

讓學生結合自己所掌握的知識提出各自實驗方案，進行分組討論，教師適當指導，最后得出理論上可行、操作上簡單的實驗方案：用堿液吸收法測定各地C02的相對含量。

具體操作：分三個小組，每小組各取一個干凈的250ml細口瓶(橡皮塞密封性能良好)，分別注入50.0ml相同濃度的稀氨水，滴入幾滴酚酞作指示劑，塞上橡皮塞。然后在同一時間里分別到花園、教室和宿舍三個地點，用50ml注射器多次抽取空氣注入細口瓶中(每次均抽滿50ml空氣)，不斷振蕩細口瓶，直至溶液剛好完全褪色，記錄抽取空氣的次數。

實驗記錄數據(實驗中不考慮校園環境受其它酸性氣體的影響，不作CO₂定量測定，只對CO₂相對含量作比較)：

(取樣時間均為2005年3月2日17時10分)

4 實驗結論

人群密集、空氣流動較差的地方，CO₂濃度較大。要保持良好的學習和生活環境，應該注意經常打開門窗，保持通風。

三、值得注意和進一步研究的一些問題

1 探究活動必須在學生已掌握基本知識和理論的基礎上進行。

2 探究應是適度、有目的的，而不是漫無邊際、毫無目的的。

3 初中化學探究實驗，教師應給予必要的、適當的引導，避免隨意性和盲目性。

4 初中生的知識水平、精力及學習時間都是有限的，探究應主要圍繞課本知識進行，不宜過分擴大探究領域。

5 危險性較大，對個體的危害和對環境的污染較大的化學實驗一般不適合學生探究。

在實踐中可以發現，學生自己提出適宜探究的內容和問題是開展探究性教學的難點。如何更好地開展探究式教學，仍需要我們繼續努力探討。

責編 王學軍