化學實驗是實施探究性學習的重要途徑

張紅蘭

（1蘇州大學材料與化學化工學部江蘇蘇州215000；2蘇州市吳中區甪直中學江蘇蘇州215127）

化學實驗是實施探究性學習的重要途徑

張紅蘭1，2

（1蘇州大學材料與化學化工學部江蘇蘇州215000；2蘇州市吳中區甪直中學江蘇蘇州215127）

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，從它產生和形成起，就以化學實驗這樣一種科學實踐活動為基礎而發展的。《化學課程標準》確立了化學課程改革的重點:以改變學生的學習方式以及提高學生的科學素養為宗旨。而實驗是學生學習化學、實現科學探究的主要途徑，因此，我們提倡在實驗中探究，更好地培養學生的科學素養。

探究；實驗；新課程；科學素養

近年來化學教學改革積累了不少成功的經驗，但就總體而言，長期的化學教育只注重于知識的傳播，輕視能力的培養，學生以接受式學習為主，對“講、記、背、練”的方式習以為常，圍繞應試展開的重復演練日趨嚴重，重結果、輕過程，重間接經驗的傳播，輕視或忽略親身體驗所獲得的經驗，學生缺乏動手實踐和探究的機會，分析解決問題和合作交流的能力得不到應有的鍛煉，為了解決這一問題必須改變學生的學習方式，倡導探究性學習。探究性學習是一種強調學生自主積極獲取知識的學習方式。

一、探究性學習的特征

通過對探究性學習內涵的分析，筆者認為，探究性學習具有以下方面的特征：

1.以問題為中心，激發學生思維

疑是思維之源，是探究的起點，著名教育家陶行知先生說過：“發明千千萬，起點在一問”，人們只有發現和提出疑問，才會努力思考尋求解決疑問的途徑和方法。因此，探究是從問題開始的，發現和提出問題是探究性學習的開端。在教學中，教師要善于創設問題，通過實驗、觀察、閱讀教材等途徑引導學生發現問題，以問題為中心組織教學，將新知識置于問題情境當中，使獲得新知識的過程成為學生主動提出問題、分析問題和解決問題的過程。

例如，在氯氣化學性質的教學時可以設計如下情境，向含有酚酞的氫氧化鈉溶液中逐滴滴加氯水(紅色褪去)，學生就會思考：溶液的紅色為什么會褪去？教師鼓勵學生提出假設：①氯水中的鹽酸顯酸性，與氫氧化鈉發生酸堿中和反應。②氯水中的次氯酸有漂白性？然后給學生提供必要的化學藥品，鼓勵學生大膽設計方案驗證假設。

2.學生自主參與，獲得新知和培養能力

探究性學習不是先將結論直接告訴學生，再通過演示實驗或學生實驗加以驗證，它是通過“做”來學習的。學生通過各式各樣的探究活動諸如觀察、調查、收集資料等，親自得出結論，參與并體驗知識的獲得過程，建構起新的對自然的認識，并培養科學探究的能力。這種通過多樣、復雜的活動情境來獲得知識的教學方法，可以使學生從多角度深入地理解知識，建立知識間的聯系，從而使他們在面對實際問題時，能更容易地激活知識，靈活地運用知識解決問題。也只有這樣，學生的學習才是積極主動的，才能夠真正激發學生學習的內在動機。

3.注重從學生的已有經驗出發

認知理論的研究表明，學生的學習不是從空白開始的，已有的經驗會影響現在的學習，教學只有從學生的已有知識和生活實際出發，才會調動學生的學習積極性，學生的學習才可能是主動的。否則，就很難達到預期的教學目標。例如，在講到“金屬材料”時，先安排學生調查周圍環境中用到的金屬材料，研究常見材料特性等活動，再介紹有關的知識.

4.重視合作學習

在探究性學習中，常常需要分組制訂工作計劃、分組實驗和調查，需要討論、爭論和意見綜合等合作學習。在探究活動中學生都是以自己的方式，基于已有的經驗來建構對于客觀事物的理解。由于已有經驗、知識背景不同，思考問題的方式不同，學生對事物的理解也會各不相同。合作學習能擴展學生的視野，使學生看到問題的不同側面，對自己和他人的觀點進行反思或批判，從而建構起新的和更深層次的理解，同時，也增強了團隊精神和合作意識。

二、應在實驗中探究

化學是一門以實驗為基礎的學科，中學化學實驗教學的目的是使學生掌握基本原理和操作，發展智力，培養分析問題、解決問題及創新能力。化學實驗是引導探究性學習取得成功不可缺少的“橋梁”和“中介”。在教學中應盡可能地給學生提供化學儀器和藥品，讓學生主動積極地進行實驗探究。在實驗中探究的具體策略如下：

1.可將部分演示實驗、學生實驗設計成探究性實驗

“演示實驗”在知識的呈現方式上，主要采用“知識介紹型”的手法，過去我們教師大多按部就班表演給學生看，在一定程度上忽略了實驗探究的過程，忽視了化學實驗在培養學生科學素養方面的重大作用。對于易操作、易成功，沒有破壞性和危害性的實驗改為學生的探究實驗，體現“以人為本”的教學理念，學生在親自經歷的探究活動中，將所學知識同他們從多種渠道獲得的化學知識聯系起來，并把所學的化學知識內容應用到解決新問題中去。如在測量生成氣體體積時，可以設計如下量氣裝置。

基于安全、規范等因素考慮，以往的“學生實驗”大多是根據課本設計好的方案，由老師提供好實驗必需品，再讓學生動手操作，最后填寫“實驗報告”——幾乎是一條流水線。建構主義理論認為，學習不是教師向學生傳遞知識信息、學生被動吸收的過程，而是學習者自己主動建構知識的過程，這一過程是不能由他人所代替的。因此我們要根據客觀條件和學生認知結構的特點，有選擇地將一部分驗證性的學生實驗改為探究性實驗。例如，鹽溶液的酸堿性、鐵的吸氧腐蝕、等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉固體中加入等體積等濃度的鹽酸時化學反應速率的測定等實驗。引導學生提出問題、做出假設、設計實驗方案(包括評議方案的可行性)、進行實驗、得出結論、解釋和交流、反思與評價等，盡可能給學生親自活動的機會。學生參與了整個探究過程，從而培養了學生的科學素養。

2.創設情景，創設氛圍，培養主動探究實驗能力

探究性學習模式以實驗吸引學生，再以實驗啟發、引導學生，教學中盡可能創設實驗情景，讓學生置身于實驗環境中，即要在教學中創設一個能引起學生興趣的并且和課本中的原理性知識相關的實驗問題，讓學生發表看法，參與討論，培養學生主動獲取知識的能力。

例如：在學習了實驗室制取氣體的反應原理后，可設置如下的實驗情景，培養學生主動探究實驗的意識和能力。

(1)用單孔橡皮塞、球型干燥管、破底試管、U形管、燒杯、帶活塞的導管、帶孔塑料板等儀器，設計出盡可能多的簡易的能隨開隨用、隨關隨停的啟普發生器。

(2)設計一實驗，用純凈且干燥的Cl2與Cu反應制取無水CuCl2。

(3)設計一實驗證明起漂白性作用的是HClO而不是Cl2。

(4)根據反應原理設計以NH3·H2O、CaO為原料制取干燥NH3的實驗裝置圖。

3.啟發質疑，自主探討，培養實驗設計思路和方法

在化學實驗教學中不能單純把實驗當成驗證知識的手段，可把驗證性實驗改為探究型實驗。要設計一個化學實驗，首先要對這個實驗進行構思，實驗的設計與構思大致有以下幾步：反應原理、所用的試劑、反應條件、所用到的儀器及裝置。實驗設計前必須讓學生明確實驗的目的，教師可設置問題，引導學生根據題目的要求，設計實驗方案。在學習化學反應速率有關概念時，我問了同學一個看似很簡單的問題，那就是兩塊相同的鐵片與氫離子濃度相同的HCl、H2SO4溶液反應時速度哪個快？同學們根據金屬與酸反應的本質分析，異口同聲回答一樣快。對結論我并沒有發表任何評價，我拿出相同的兩塊鐵片分別與等體積1mol/LH2SO4與2mol/LHCl溶液反應，結果同學們非常驚訝，他們發現很明顯金屬鐵與HCl溶液反應快，一開始他們還在下面竊竊私語，然后立即問我到底是怎么回事呢？對此我并沒有直接回答，鼓勵同學大膽假設，并設計方案驗證假設。

再例如，銅與濃硫酸反應實驗，教學時一般描述的現象為：溶液變為藍色，有刺激性氣味的氣體產生。果真如此嗎？我們要求學生獨立進行實驗探索，發現有如下現象：①加熱初期，Cu片表面逐漸變黑；②繼續加熱，有大量刺激性氣味產生，形成墨綠色濁液，試管底部灰白色沉淀；③再加熱，管中出現白霧，濁液澄清，灰白色沉淀，Cu片消失；④冷卻、靜置，將試管中液體倒入另一支盛水試管中，管壁發燙，溶液略帶藍色，將灰白色固體倒入水中，形成藍色溶液。然后鼓勵學生通過查閱資料，最后一起討論解釋現象。

4.注重實驗的改革創新，培養學生的創造思維和創造能力

教材中有些實驗設計及操作方法雖然都是經過反復驗證了的，但實際操作中仍存在著這樣或那樣的不足，為體現科學方法是需要創新而且是可以創新的，教師應鼓勵學生對其不足之處加以改進，這樣既符合學生的認知發展特點，又能促進學生對化學理論、化學知識的理解和掌握，提高學生的實驗設計能力。

例如，由于NO極易與空氣中的氧氣化合而生成紅棕色的NO2氣體，學生難以從實驗現象上直觀地得出稀硝酸與銅反應生成無色的NO，通過改進的實驗裝置(如圖)就可以克服上述缺點。打開分液漏斗活塞，用稀硝酸裝滿U型管，將管內空氣排除，然后關閉活塞進行反應，生成的NO氣體將稀硝酸排入右端的漏斗中，避免了生成的NO氣體與空氣中氧氣接觸的可能，而且將NO氣體的制備與性質熔為一體，既可以清楚地看到實驗的主要產物：無色不溶于水的NO氣體和藍色的硝酸銅溶液。當打開分液漏斗的活塞時，又可演示NO與氧氣反應生成紅棕色NO2氣體，避免了NO2氣體對空氣形成污染，且該裝置能重復使用。

總之，化學實驗是理論和實踐的結合點，是體現人的認識過程從思維到再創造應用的最生動典范。化學實驗只要真正體現探究式的教學模式，創設實驗設計環境，鼓勵學生以積極求實的態度，刻苦鉆研的精神，敢于提出問題、大膽假設，就能激發學生的學習興趣，充分喚起學生的思維，提高學生的實驗設計能力。

［1]教育部.全日制化學課程標準（實驗稿）［M].北京:北京師范大學出版社，2003

［2]朱慕菊.走進新課程——與課程實施者對話［M].北京:北京師范大學出版社，2002.6

［3]王祖浩.化學問題設計與問題解決［M].北京:高等教育出版社，2003

［4]張大均.教育心理學［M].北京:人民教育出版社，2003

1008-0546（2011）01-0068-03

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.01.030