化學實驗探究法淺談

　　摘 要： 實驗探究指的是讓學生親自通過實驗、觀測，去探索研究，總結出科學規律。為適應課程改革發展的需要，化學教學應構建探究式的課堂教學模式，引導學生自主、合作、探究地學習。本文主要從現實意義、指導思想、程序設計、教學模式幾個方面對化學實驗探究法進行了探討，并對實驗探究教學法進行了評價。
　　關鍵詞： 實驗探究 化學實驗 教學模式
　　
　　化學實驗教學，特別是化學探究式實驗教學是培養創新精神和創新人才的重要的活動和手段，是提高學生素質的重要途徑。實驗不僅是一種教學過程中的實踐活動，而且是一種更重要的探究性的實踐活動。在中學化學教學中，絕大部分新授課含有演示實驗內容，有些是以實驗學習來了解物質的性質、制法、用途，有些是靠實驗推斷出重要的結論。積極開展以實驗為基礎的教學活動，即實施實驗探究教學，意義深遠。
　　1.實施實驗探究教學法的意義
　　1.1實驗探究教學思想是新課程標準的靈魂
　　實施化學實驗探究法有其必要性，《義務教育化學課程標準》強調：“通過以化學實驗為主的多種教學活動，使學生體驗科學研究的過程，激發學生學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力，逐步樹立科學態度，形成終身學習的愿望和能力。”［１］所以實施新課程標準的一個重要目標就是以培養創新精神和實踐能力為重點，建立新的教學方式，促進學習方式的變革。［2］實施新的課程標準，以銳不可當之勢正在全面展開。實施實驗探究教學思想是新課程標準下中學化學教學改革的一種必然選擇。
　　1.2實驗探究教學思想是化學課堂教學的活力
　　實施化學實驗探究法有其重要性，真正的教育應該是教材與方法、課程與教學水乳交融、相互作用的動態統一。新課程強調教學過程是師生交往、共同發展的互動過程。在教學過程中要處理好傳授知識與培養能力的關系，注重培養學生的獨立性和自主性，引導學生置疑、調查、探究，在實踐中學習，使學習成為教師指導下主動的、富有個性的過程。［3］在實驗探究教學中，教師要創設能引導學生主動參與的教育環境，激發學生的學習積極性，培養學生掌握和運用知識的態度和能力，使每個學生都得到充分的發展。現代化學教學理論認為，實驗探究教學不僅能使學生掌握基礎知識和基本技能，而且注重對學生進行探索化學知識的過程和學習方法的訓練，以此激發學生發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的興趣，形成求學所必需的質疑態度和批判精神，從而培養創新意識和創造能力。［4］
　　2.實驗探究教學的指導思想
　　實驗探究教學的指導思想：（1）以實驗為基礎；（2）突出學生的主體性；（3）強調實驗教學的探究性；（4）知識技能的掌握、能力的形成和態度的培養在探究過程中統一。［5］
　　2.1以實驗為基礎
　　化學是一門以實驗為基礎的自然學科。縱觀化學科學發展的歷史，幾乎每一項科學發現都離不開化學實驗。化學實驗是化學科學賴以生存的基礎。同時化學實驗教學有助于培養學生實事求是的科學態度和科學方法。［6］因此要想發揮實驗的作用，我們首先要注重激發和培養學生實驗興趣，引導學生根據實驗事實或實驗史實，運用實驗方法論來探究物質的本質及其變化規律，充分發揮學生主觀能動性，使學生自主參與實驗。
　　2.2突出學生的主體性
　　新課標明確指出：“學生是學習和發展的主體。”因此，教師要準確地給自己的角色定位，要相信學生自學自悟的能力，重視學生潛能的開發。重視學生的自我感受和獨特見解，耐心傾聽學生的心聲。［7］要想有效地實施實驗探究教學，就必須增強學生的主體意識和了解學習的主要成分發揮學生的主觀能動性。所以，教師要想方設法為學生創造機會，如增加趣味性實驗、生活周邊的探索實驗等，讓他們自己動手，用所學的知識解釋身邊的化學現象。當然教學過程是雙向的，探究式教學不僅包括教師的教，而且包括學生的學。教師要達到教學目標，就必須使學生主動積極地參與到教學中來，自覺按照教學目標進行探究式學習。構建知識需要學生積極地獲取，而應用知識去解決實際問題則是個飛躍過程，更需要靠學生自己勤奮鉆研，勇于實踐。
　　2.3強調實驗教學的探究性
　　實驗探究性教學，主要強調教學，是一種教學模式的改變，是一種針對教育理念的改革。這種教學模式所要實現的目標是：將傳統教學中以教師為中心、注重結論的模式向以學生為中心、注重過程的方向轉變。
　　2.4知識的掌握、能力的形成和態度的培養在探究過程中統一
　　為了能使學生的學習方式發生根本性的轉變，新課改重視課程結構的調整，倡導通過改變學習內容的呈現方式，促進學生積極主動地去學習。同時倡導學習過程轉變為學生不斷提出問題、探索和解決問題的過程，積極有效地掌握一定的知識技能、形成一定的實驗能力，培養了堅定的科學態度。［8］這三項教學目標是彼此統一的，三者在運用科學方法而展開的科學實驗探究過程中得到統一。
　　3.實驗探究教學的程序設計
　　實驗探究教學程序主要包括：發現問題—引出問題—實驗探究—探討規律，四個基本環節。［9］
　　3.1發現問題
　　教師應根據教學內容和教學目的、要求，從已學教材中或從生產生活實踐中提出一些富有啟發性的問題，設計些富有探究性的實驗，使學生明確學習目標。同時教師要拓寬學生的知識面，在拓展中提煉出開放性教學的基本素材，而且引出的問題要具有針對性和啟發性，要讓學生想想“為什么要這樣做?”“換種方法行不行?”以此滲透科學思想，啟迪學生思路。［１0］例如：在講《氫氣的實驗室制法》一節時，可向學生質疑：如果要使氫氣的發生裝置能夠隨時添加酸液，實驗裝置應如何改進？如果要使反應隨時發生和停止，實驗裝置又應如何改進？學生通過閱讀有關“啟普發生器”的相關資料受到啟發，可以設計出多種實驗方案來改進。
　　3.2引出問題
　　教師向學生提出問題后，引起學生的好奇、懷疑、困惑和矛盾，［１1］從而激發學生的探究心理，創設探究問題的情況，促進學生進行閱讀資料、討論、實驗構思與設計，提出某種可能性，從現象上、結論上引發學生的興趣，以激發學生學習探究知識的動機，激發學生的創新欲望。因此，在化學教學中可以利用形象生動的化學實驗，社會、生活中的化學問題來刺激學生，使學生自覺地去探討和解決問題，在問題解決前作出某種預言。
　　3.3實驗探究
　　在教師指導下，學生邊做實驗邊記錄實驗現象、數據，掌握感性材料，發現新的知識。實驗是培養學生創新精神的最佳途徑。化學是一門以實驗為基礎的學科，要豐富學生的經驗和知識，離不開實驗；要驗證推理、假設、聯想的正誤，離不開實驗。對學生通過質疑、假設、聯想所提出的問題，要盡可能地創造條件，讓學生通過實驗來論證。［１2］在實驗中要注意培養學生一絲不茍的科學精神，實驗前要認真設計實驗方案，實驗中要仔細觀察每一個實驗現象，實驗后要科學地分析觀察的結果，并對實驗中出現的細微的、不正常的現象或誤差，組織學生討論分析導致誤差的可能的原因。
　　3.4探討規律
　　學生根據實驗事實進行討論、爭辯等活動，從而揭示產生現象的原因。教師的點撥是去偽存真，把探究目標引向深入。學生通過一系列的思維活動，概括出概念、規律和理論，并使之條理化、系統化。
　　4.實驗探究教學模式
　　實驗探究教學通常有兩種模式。
　　4.1模式一
　　模式一可概括為：提出問題→實驗事實→科學抽象→得出結論→應用結論。［１3］
　　示例一：請你用盡可能多的方法鑒別SO和CO，并指出哪些方法較好？
　　
　　［提出問題］：兩種氣體之間有聯系嗎？
　　［進行實驗］：
　　（1）將兩種氣體通入品紅溶液（溶液中放有布條），觀察溶液有什么現象？
　　（2）將兩種氣體通入酸性高錳酸鉀溶液，觀察溶液的顏色有什么變化？
　　（3）用試管收集兩種氣體，分別倒扣水槽中，觀察液面上升快慢速度有何變化？
　　（4）聞氣味，看看有沒有刺激性氣味？
　　（5）將兩種氣體分別通入放有活老鼠的容器中，放置一段時間進行觀察，老鼠有什么變化？
　　（6）將兩種氣體分別通入生長狀況一樣的同種植物，進行充足的光照，觀察植物的生長狀況有什么變化？
　　［實驗事實及處理］：
　　（1）SO具有漂白性，CO沒有漂白性，在前者的溶液中布條的顏色褪去。
　　（2）SO易被氧化，CO不易被氧化，在前者的溶液中，酸性高錳酸鉀溶液顏色褪去。
　　（3）VSO∶VHO=40∶1，VCO∶VHO=1∶1，在后者的溶液中，液面上升得快。
　　（4）CO沒有氣味，SO有刺激性的氣味。
　　（5）在前者的容器中觀察到老鼠的生長狀況受到影響，但是后者的容器中發現老鼠已經死亡。
　　（6）在前者容器中的植物生長狀況變的慢而且葉片發黃，在后者的容器中植物長勢很旺。
　　［科學抽象］：
　　從上述幾個可以看出（1）（2）（4）是SO所具有的特性；（3）（5）（6）是CO所具有的特性。那么從其他方面考慮，則有以下幾點。
　　A.（1）（2）是從化學的角度分析的，在（2）中要控制溶液的量以及要考慮藥品的特性，同時操作又不方便，相比之下（1）較好且簡單易行，現象直觀。
　　B.（3）（4）是從物理的角度分析的，在（3）中，溶液的體積量取不方便，故相比之下（4）較好。
　　C.（5）（6）是從生物學角度分析的，但是考慮到動物和植物的受多種因素的影響，在試驗中不易觀察和操作，所以我們就不作評論，只是方法上我們可以借鑒。
　　所以綜合上述幾點，從化學鑒別的角度考慮，（1）（4）的方法我們可以鑒別使用。
　　［結論］：
　　通過以上六組實驗，可以看出SO有刺激性氣味、具有漂白作用、不易溶于水、不能為植物的光合作用做原料，等等。而CO則具有不供給呼吸、不具有漂白性、無氣味、能為植物的生長提供營養，等等。
　　［應用］：
　　SO是污染環境，所以我們盡量減少SO的排放，有利于環境的美化；環境中增加一定的量CO有利于植物的光合作用。我們可以在塑料大棚中增CO的含量，促使蔬菜的生長，等等。
　　4.2模式二
　　模式二可概括為提出問題→提出假設→制訂計劃→實驗探究→得出結論→應用結論。
　　示例二：分步沉淀
　　［提出問題］：含0.1mol/LFe和0.1mol/LZn的混合溶液中，加入NaOH溶液，是否兩種沉淀同時產生?
　　［提出假設］：
　　（1）Fe（OH）先沉淀；
　　（2）Zn（OH）先沉淀；
　　（3）二者同時沉淀。
　　［制訂計劃］：
　　（1）實驗前預測反應可能有的現象：先析出棕色沉淀；先析出白色沉淀；析出淺棕色沉淀。
　　（2）實驗中觀察現象；
　　（3）實驗后做出解釋。
　　［實驗探究］：在0.1mol/LFe和0.1mol/LZn的混合溶液中，加人NaOH溶液，觀察現象，觀察到先析出棕色沉淀。
　　［解釋與結論］：在18°C時，Ksp［Fe（OH）］=1.1×10，Ksp［Zn（OH）］=1.8×10，沉淀Fe所需的OH很小，故Fe（OH）先沉淀。在含多種離子的混合溶液中加人沉淀劑，離子是分步沉淀的。
　　［應用］：定性分析中，用于離子的分離。
　　模式一是實驗探究教學的基本模式，很多元素化合物知識、化學概念、定律、原理等，都可以通過此模式來獲得。模式一和二的劃分并不是絕對的。同一教學內容既可以按照模式一，又可以按照模式二來設計。
　　實驗探究教學模式一和二，在培養學生能力方面的作用是有區別的。以假設及其驗證為主要內容的模式二，由于要求學生要大膽地進行想象和推測，發表自己的見解，因而更利于培養學生的創造能力。中學生在初高中階段的思維特點不盡相同，在高中階段更善于進行推理和判斷，主動思考問題，發表獨立見解。因此，模式二的開展應以高中為主，初中階段則主要應按照模式一來進行教學設計。
　　5.對實驗探究教學法的評價
　　采用實驗探究的教學方法，讓學生在實驗探究過程中根據現象和事實，學習理解化學知識，驗證化學概念和原理，同時培養學生的實驗操作技能，提高了學生的觀察能力、思維能力、自學能力、創新能力。由于學生親自動手實驗，在一定程度上也培養了他們學習化學的興趣，使學生由被動學習轉為自主學習，既減輕了學生的學習負擔，又提高了課堂教學效率。在實驗中，學生增進了對科學的情感，能初步理解科學的探究方法和科學的本質，并且逐漸形成科學的探究能力。當然，使用這種教學手段也有一些不足之處，例如有些學生的自學能力不夠，沒有課前預習，探究實驗時往往造成盲目和無序；還有些學生的動手能力弱，實驗時畏畏縮縮，實驗的速度太慢，也影響了教學的進度。
　　總之，實驗探究式的教學方法是學生積極主動地獲取化學知識，認識和解決化學問題的重要實踐活動。我認為，在大力提倡培養學生科學素質和創新能力的今天，實驗探究的教學模式無疑將成為一種行之有效的重要手段和途徑。
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