化學實驗課中的探究性學習

【摘要】化學實驗是新課程標準下化學教學內容的重要組成部分，是學習的重要內容和有效方式。在新課程標準下“化學實驗課也是實施全面化學教育的一種很有效的教學形式”本文著重從化學實驗課教學形式、化學實驗課模式和化學實驗課思維的角度，探究化學實驗課的教學路子，從而加強實踐活動和探究活動，培養學生的創新精神和實踐能力。

【關鍵詞】實驗課；探究；創新

實驗課在化學學習中有著舉足輕重的作用，化學實驗課不僅是學生學習的手段和方法，還是培養學生科學品質、提高科學能力的重要途徑，更是培養學生創新發展的手段。面對新課標，教師如何通過實施實驗教學，全面提高學生的科學素養?下面談談自己的一些體會。

一、要探究化學實驗課教學形式，增強問題意識

問題是激發學生探究意識的起點，是驅動學生學習活動的動因，所以增強學生的問題意識是培養學生科學探究能力的關鍵。在化學實驗教學中如何引導學生發現問題呢?化學實驗在對學生形成理解、鞏固知識，培養實驗能力，學習科學方法，養成科學態度等方面具有不可替代的作用，然而教材中有些實驗裝置或操作卻存在美中不足的地方。這些不足往往是問題的切入點。在實驗教學中，積極引導學生有意識地尋找和發掘研究對象的缺點，如裝置不美觀、不方便、不安全等，實驗操作中的不經濟、不安全、不簡便、不環保等，以克服這些缺點和不足為問題的突破口，優化實驗方案，激發創意。

針對蘇教版化學必修一中實驗室制取氯氣的裝置，我引導學生從中發現問題，找到探究點：

1 實驗裝置在制備氯氣中可能會產生什么后果?(思維：在產生氣體的過程中，燒瓶內壓強增大，滴加濃鹽酸受阻；優化：在燒瓶和漏斗間連接一段橡皮管)

2 使用該裝置能否收集到純凈的氣體?(思維：混有氯化氫氣體；優化：在制取和收集裝置之間連接一個盛有飽和食鹽水的洗氣瓶)

3 裝置吸收尾氣時易產生什么后果?(思維：產生負壓，使氫氧化鈉溶液倒吸；優化：導管末端連接一個倒扣漏斗；創新：人造噴泉)

4 為避免3產生的后果能否用其他物質代替氫氧化鈉溶液?(創新：木炭代替溶液，用木炭、竹炭去除室內甲醛)

通過實際操作，學生的認知發生了沖突，學生發現了操作中的不足，在激疑、思維的過程中，不斷優化實驗方案，這樣既深化了化學知識，又激發了學生的創造潛能。

二、要探究化學課的實驗模式，培養學生的創新能力

設計化學實驗即根據問題由學生運用有關的化學知識和技能，確定恰當的實驗方案從而解決問題的過程。在化學實驗教學中教師要精心組織學生進行開放性實驗，引導學生對實驗選題要多提出問題，從多角度設問，訓練思維的變通和創新能力。

1 模型啟發，拓展創新。實驗模型是實驗創新設計的原動力。圖1是蘇教版化學必修一進行銅與濃硝酸的反應裝置。該裝置可以通過分液漏斗旋鈕適當控制反應速率，但不能隨時調控反應的發生與停止。針對這一問題引導學生從反應物的狀態人手聯想其他制氣裝置，學生在積極的思考討論中想到了實驗室制取氫氣的簡易裝置(如圖2)，該裝置的工作原理是利用壓差和重力的作用，使液體和固體及時接觸、及時分離。利用它的工作原理引導學生思考設計出用機械法控制固體和液體的接觸與分離來取代壓強對反應的調控，從而達到隨時調控反應的發生與停止的目的如(圖3)。實驗時可將粗銅絲往下壓，使固體與液體接觸反應；要終止反應可將粗銅絲往上拉，使固體與液體脫離反應。在模型中感受知識規律，通過知識的延伸、拓展，實現知識的應用創新設計。

2 突破常規，求異創新。教師在應用教材教學時，要指導學生學會求同存異，實驗創新。如噴泉實驗，噴泉的產生是由內外壓強差引起。教材中的噴泉實驗模型(如圖4)，燒瓶內的氨氣遇水減少，壓強減小，外界壓強大于內部壓強，噴泉即可形成。在引導學生分析噴泉成因時，提出通過增大燒瓶外壓強產生壓強差形成噴泉的設想，學生在積極思考討論過程中設計了許多方案，如圖5是其中的一種，在錐形瓶中通過產生氣體增大燒瓶外部壓強，或相對減少燒瓶內氣體壓強，進一步形成噴泉。兩種噴泉實驗模型看似不同，但產生的原理一樣，通過對比實驗學生不僅深刻理解了化學知識，而且思維的廣闊性和靈活性也得到了鍛煉，同時又能引導學生聯想到人造噴泉和火山噴發現象，從而加強了學生運用化學實驗解決問題的能力。

三、要創設探究性的實驗方式，形成科學的學習方法

化學教材中有許多驗證性實驗，在教學中如果能設計成探究性實驗，讓學生通過實驗探究由感性認識上升到理性認識，從而深化知識的內涵。如銅與濃硝酸反應的性質實驗，傳統的實驗裝置可以讓學生根據裝置里紅棕色氣體來感悟濃硝酸的性質：濃硝酸被銅還原成NO₂。但有些學生提出疑義：若還原產物是NO我們也會看到紅棕色氣體，因為NO會與裝置中的氧氣反應生成紅棕色氣體NO₂；另外濃硝酸的還原產物中會不會含有少量NO?

為了使學生準確認識濃硝酸的還原產物，首先根據資料引導學生分析、探究以下問題：

(1)NO與NO₂有什么區別和關系?

(2)如何在反應裝置中防止O₂的干擾?

(3)如何消除尾氣對空氣的污染?

【資料】①NO+NO₂+2OH-=2NO_2-H₂O②氣體液化溫度：NO₂，21℃，NO-152℃

學生間相互交流，提出許多設想，綜合學生的建議與思考，我們一起設計出下面的實驗裝置(已按連接順序排列)：

為防止反應產生的NO被氧化，設計裝置A鼓入N₂驅趕裝置中的空氣；為了探究產物中含有NO₂設計裝置A(燒瓶內為紅棕色氣體)；為進一步探究還原產物中含少量NO，設計裝置C(U型管內NO₂液化、氣體為無色)——裝置D(通入O₂后出現紅棕色氣體)；為防止污染，設計成封閉式裝置和尾氣吸收裝置E；為防止裝置E中再次產生NO，在設計裝置D操作中要通入過量的O₂。

從性質中挖掘問題，通過設計探究性實驗來認識物質的性質，這種有意識的開展實驗教學，可以讓學生在問題中積極主動的探究解決方案，并從中體驗科學探究的過程。激發學習化學的興趣，促進學習方法的改變和智能的發展，通過實驗探究，讓學生感受創新的艱辛和喜悅，增強成就感和自覺創新的意識。

運用化學實驗可以使學生更好的學習化學，理解化學和領悟化學，同時又能培養學生較強的學習能力，鍛煉他們的思維，開闊他們的視野，提高他們的科學素養。

(作者單位：江蘇省沛縣第四中學)