化學探究性實驗與學生知識體系的構建

“以實驗為基礎”是化學學科的基本特征。化學實驗是化學學科教育的基礎，是化學教育的源泉，是訓練科學方法的有效途徑，是形成化學知識體系的必由之路。探究性實驗是化學教學的重要組成部分，是一種學習者將客觀知識從外部轉入學習者內部的有效教學手段，更是培養學生科學素養的重要環節，在中學化學教學中占有相當重要的位置。

學習化學離不開實驗，學習者更應當親自參與實踐，但以何種形式實驗，這些實驗如何引導學習者構建內部的知識體系，是教師設計實驗和指導實驗時必須考慮的問題。

一、高中學生化學知識體系構建的重要性

建構化學知識體系是學生對既有的知識體系進行再創造、再加工以獲得新的意義、新的理解的過程，它有著無限的利用潛能，對今后的學習有著重要的指導意義，其價值具體體現如下:第一，構建知識體系，學生可以從整體上認知客觀現象，能夠更準確地判斷事物的本質特征和矛盾的主要方面;第二，良好的知識體系層次分明，使化學知識的理解內化和應用具有流暢性，有利于學生調整化學知識結構，形成自己個性化的“知識樹”，以適應學生內部化學知識發展過程的需要;第三，有利于明晰概念，更深層次地理解化學概念內涵，加深對化學知識的記憶、消化和吸收;第四，使化學知識升華，在理解的基礎上應用化學知識，溫故而知新，書本上的化學理論知識才能成為應用中活化的化學知識。

對化學知識構建的完善與否，直接關系到整個化學知識結構所能達到的優化和豐富程度，間接影響學生今后能力發展空間。因此，高中化學教學活動包括實驗探究要高度重視化學知識體系建構。

二、化學探究性實驗與學生個體知識體系構建的關系

所謂化學探究性實驗就是通過化學實驗來進行的一種探究活動，是一種融合邏輯和想象、綜合運用化學科學知識、實驗技能與方法而展開的活動。它是在未知實驗結果的前提下，學生根據特定問題的需要，在假設的指引下獲取支持或推翻假設的科學實證，以化學實驗為載體探究科學結論。可以說，化學探究性實驗是科學探究在化學實驗教學中的具體化，是在化學實驗教學中落實科學素養目標的重要途徑，也是以實驗為基礎的化學教學觀的具體體現。

化學探究性實驗與學生個體知識體系構建有如下關系:第一，化學實驗建立在化學理論知識的明晰之上，通過預設多種多樣的探究活動，可以使學習者在理解的基礎上應用化學知識來指導實踐，引領學生進一步豐富和發展化學知識體系;第二，化學探究實驗將學習者置于首要仲裁者的位置，教師只是引導者，在決定化學實驗探究目的、如何探究、得出什么實驗結論等方面，學生建構性地思考化學探究內容并反思性地思考化學實驗過程，這更有益于促進其對化學知識的再認識和更深層次的領悟;第三，化學探究實驗有時可以采用分組形式，借助探究過程促進學習者交流與討論，在接受他人的觀點同時，也能形成和維護自己的觀點，重構化學知識體系;第四，學生只有構建并完善化學知識體系，才能更深刻地理解知識，靈活地運用化學知識，才能使知識更好地發揮效能，指導化學實驗探究活動，提高學生化學實驗探究能力。

由此可見，開展化學探究性實驗能夠有效促進個體化學知識體系的構建，而構建化學知識體系又可以指導探究性實驗，為其提供了系統的化學理論知識，二者相輔相成，共同促進學生多方面的發展。

三、化學探究性實驗對個體知識體系構建的作用

學生化學知識體系的構建不是空中樓閣，也不可能通過大量記憶化學事實性知識自發形成，它需要學生積極主動的探究實驗這一載體，深刻理解和掌握有關的化學知識和核心概念，在對知識的理解、應用中不斷概括提煉而形成。化學探究性實驗對個體知識體系構建有著不可替代的作用。

第一，化學探究性實驗讓學生通過操作觀察和歸納概括的思維方式來建立化學概念和規律，促進原“化學知識樹”的生長。

第二，只有積極主動的學習者才是成功的學習者。學生通過自主參與科學實驗探究的學習活動獲得新知，逐步形成善于質疑、樂于探究、勤于動手、努力求知的科學態度，這種態度一直影響著學生今后的化學理論學習和知識體系的主動建構，知識的主動建構才能更有效的促進學生積極探索未知知識領域，而不是一味地被動接受新知。

第三，在實驗中用理性和批判的思想方法構建并整合化學知識體系，能使學習者達到對化學知識深層次的理解。

第四，使學生獲得化學實驗研究科學方法的系統訓練，讓學生接觸假設、猜想、證實的過程與方法，發展學生的創造力，培養學生化學知識的遷移能力和基本科學精神素養。

四、化學探究性實驗促進學生概念體系構建的幾點做法

(一)指導學生自主設計化學實驗方案，促進學生自主構建知識體系

學生親自設計化學實驗探究方案并進行探究其是否具有可行性，

促進其進行化學知識建構。例如，化學必修1《溴碘的提取》一節中，在學生掌握從海水中提取溴碘的原理的基礎上，結合上一節氧化還原反應知識，設計一種實驗方案探究溴和碘單質的氧化性強弱。基本步驟如下:

1.查閱資料，了解溴和碘單質的物理性質。

2.利用氧化還原反應中氧化劑的氧化性比氧化產物的氧化性強這一原理設計實驗方案(2KI+Br2=2KBr+I2)。

3.實驗用品清單和準備工作(試管、膠頭滴管、KI溶液、溴水、CCl4)。4.實驗操作。

5.實驗結論及對自己實驗的評價。

在設計和操作過程中，學生突破靜態化學知識的圍城，借助已有經驗作為“錨”，在思維中實踐，在實踐中思維，使認知水平呈螺旋式上升，而不是停留在化學概念理論基礎上，自主完成知識的有效遷移，將化學理論的實踐價值作為知識建構的落腳點。

(二)運用化學實驗探究法組織教材和教學，提高學生知識體系建構效率

化學實驗探究是在已有的化學知識基礎上，對化學物質的性質更深層次更全面的探索研究，在理解的基礎上應用知識，內化知識，使知識升華。教師可以采用實驗探究展開化學課堂教學，將知識貫穿于化學實驗過程中，在實踐中幫助學生完成化學知識體系建構。例如，在Fe2+和Fe3+檢驗的實驗教學中，可以先讓學生據原有知識設計檢驗方案，方案如下:

方案1:觀察法。顯淺綠色的是FeCl2溶液，FeCl3溶液顯黃色。

方案2:NaOH溶液法。分別向兩種溶液中滴加NaOH溶液，立刻有紅褐色沉淀生成的是FeCl3溶液;出現白色沉淀立即轉化為灰綠色，最終變為紅褐色沉淀的，則是FeCl2溶液。

在以上兩種方案實施之后，教師開始引導學生探究。讓學生取體積大致相同的兩種溶液并稀釋到一定濃度，滴加NaOH溶液，學生很驚奇地發現兩種稀釋后的溶液中都不見沉淀生成，此現象與學生所學的知識理論并不吻合，這種有沖突的經驗會干擾原有的認知結構，學生對其進行重新建構以便理解新的化學實驗現象隱含的意義。接下來留給學生一段思考時間，分析原因之后，開始閱讀教材有關Fe3+的檢驗的基本信息，親自實驗，從而知道滴加KSCN溶液是檢驗Fe3+的一種較靈敏的方法。

在《化學》必修1《鋁及其鋁的化合物》中，Al3+、AlO-2、Al(OH)3之間的相互轉化是學生理解的一大難點。為了讓學生更輕松地接受新知，幫助學生完善有關化學知識體系的構建，筆者設計了一串循環的化學實驗探究方案，取得了良好的教學效果。實驗方案具體實施如下:向裝有適量的AlCl3溶液的試管中，逐滴滴加NaOH溶液直至過量，白色沉淀產生后消失，然后向此試管中逐滴滴加HCl溶液直至過量，白色沉淀又產生后消失，最后再一次向此試管中加入適量AlCl3溶液，白色沉淀又出現。學生親自操作并觀察到白色沉淀產生、消失、再產生、再消失循環的過程，強烈的視覺沖擊喚起了學生的學習熱情，促使學生帶著問題探究化學反應的本質，體會化學物質之間的相互轉化，促進學生認知的同化和順應的完成，達到主客體間的動態平衡，實現化學知識體系的意義構建。

(三)聯系生活實際選取化學探究性實驗素材，建構并完善個體知識體系

探究性實驗如果能和生產生活相聯系，效果會更好，促進化學學科思想深入每位學生的生活中，使學生內部化學知識得到升華。例如在學習膠體的性質時，我準備了幾瓶飲料，如可樂、雪碧、綠茶、果粒橙、水溶C100等，學生的探究激情很高。它們分別屬于哪種分散系?選用激光筆照射，發現水溶C100飲料中有一條光亮的通路，有丁達爾效應，由此可以判斷它屬于膠體。通過對一瓶常見飲料的實驗探究，讓學生透過現象看本質，更深層次地理解了膠體的本質特征。其實，化學知識本身源于生活，而高于生活。完善化學知識體系構建目標之一就是提高學生綜合運用學科知識，探索自然界中的奧秘。

化學探究實驗重視知識的形成和發展的思維過程，即知識建構的動態過程，學生的認知結構與認知策略、經驗方式與態度情感在此過程中發生積極變化。通過化學探究性實驗，把學生零碎的化學知識點變成系統的知識，聯系已有知識，調整化學知識的內部結構與認知結構的適應性，最終實現化學知識體系的“意義建構”，同時，學生能力得到了可持續發展。

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(責任編輯 廖銀燕)