課堂實施探究性實驗的實踐與思考

盧光建

（南京民辦實驗學校 江蘇 南京 210019）

一、問題的提出

化學實驗是化學科學研究的重要方法，也是化學教學的重要手段。教師可以通過化學實驗展現化學現象，反映化學規律，驗證化學理論；學生可以在化學實驗中進行觀察、質疑、思考、分析、綜合、概括等具體思維活動，在體驗知識的形成和發展過程中，形成科學的思維習慣和方法。

近幾年，高考非常重視對實驗的考查。因為實驗題可以很好地考查學生的基本實驗素養、綜合分析問題的能力和解決實際問題的能力。而考查內容絕不是課本上的一個演示實驗，考查方式也絕不是對一個知識點的簡單問答。高考越來越重視對一個實驗的深層次的探究及其應用，所以探究性實驗在高中化學課堂教學中的地位越來越突出，作用也越來越明顯。以下教學案例很好地說明了這個問題：

【案例】Al（OH）3的兩性

場景1：

教師首先演示實驗3—7制取Al（OH）3和實驗3—8驗證Al（OH）3的兩性（人教版化學必修1第三章第二節P58），并隨時引導學生注意觀察實驗現象。然后分析現象，說明Al（OH）3在酸或強堿溶液里都能溶解，它是兩性氫氧化物。

學生根據教師的要求進行觀察、記錄，并回答相關問題。

場景2：

實驗情景：取適量 Al2（SO4）3溶液于試管中，往Al2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先看到白色膠狀沉淀，然后沉淀逐漸溶解。

提出問題：如何在實驗室制取Al（OH）3?

實驗方案：①用Al2（SO4）3溶液和適量的NaOH溶液。

②用 Al2（SO4）3溶液和氨水。

實驗探究：①取適量 Al2（SO4）3溶液于試管中，往Al2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先看到白色膠狀沉淀，沉淀剛出現溶解后停止滴加NaOH溶液。

②取適量 Al2（SO4）3溶液于試管中，往 Al2（SO4）3溶液中逐滴加入氨水，先看到白色膠狀沉淀，氨水過量沉淀不溶解。

學生質疑：用NaOH制取Al（OH）3時NaOH的量如何控制？NaOH加多了用HCl返滴會如何？

實驗探究：取適量 Al2（SO4）3溶液于試管中，往Al2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先看到白色膠狀沉淀，繼續滴加NaOH溶液，沉淀溶解，然后滴加鹽酸，又出現白色沉淀，繼續滴加沉淀又消失。

交流評價：學生在討論、交流基礎上獲得共識：Al（OH）3能與鹽酸和強堿反應而不與弱堿反應。

得出結論：Al（OH）3在酸或強堿溶液里都能溶解，它是兩性氫氧化物。

對比以上兩個教學場景我們不難發現，場景1為典型的演示實驗，教師操作演示，學生觀察、思考，過程流暢，課堂條理清晰，教學效果也比較明顯。但這種模式顯然不能很好地發揮學生的主觀能動性，學生最終是被動的記憶實驗結論，學生無法真切的感受實驗。場景2為探究性實驗，在教師精心設計下，學生提出問題，優化演示實驗，從而讓學生成為實驗的主體，學生在實驗中質疑、討論、綜合、解疑，不但獲得了理解的、鞏固的知識，更使整個實驗教學過程充滿了探究性、思考性，同時也使學生學會了基本實驗方法。

二、實施探究性實驗的實踐

探究性實驗是一個因校、因地、因課題而制宜的復雜的施教過程，如何結合校情和生源情況有效地實施探究性實驗教學，需要從實際出發在行動中不斷研究。

探究性實驗的一般過程為：

由提出問題 （教師或學生）→制訂實驗方案→分組進行實驗→分析實驗現象→提出質疑→改進實驗方案→得出結論→反思與評價（注：本文把“制訂實驗方案→分組進行實驗→分析實驗現象→提出質疑→改進實驗方案→得出結論”歸結為“實驗驗證”）。

其探究活動的核心應該是“提出問題”、“實驗驗證”和“反思與評價”三個環節。

1.提出問題

提出問題是化學教學中的一個重要環節，對后續教學活動的展開和效果影響很大?！皢栴}”是指學生根據已有的學習經驗，需要研究解決的疑難和矛盾。在實驗探究過程中需要學生提出問題，并需要通過實踐來求證和檢驗“問題”。要做到問題提得好，首先要弄清楚問題的性質和任務。探究性實驗本身就是引導后續活動向一定方向展開，要求“問題”具有科學性、趣味性、思考性，有一定的價值，能有效地吸引學生，激發學生解決問題的興趣。因此，實驗探究的開展，不僅需要學生具備一定的邏輯思維能力，而且還要具有一定的想象能力，敢于大膽的提出問題和猜想。這對于培養學生的創新精神和實踐能力有著重要的作用。教師對學生提出的問題不要做太多的評價，但是要引導他們對種種問題進行整理歸納，對學生因知識上的欠缺而產生不切實際的問題要給予必要的啟發，為學生提出恰當的問題鋪路搭橋。一般來說，課堂教學中的問題大致分為導向性問題、形成性問題、評價性問題?？梢赃\用歸納法、演繹法、分類法、類比法等方法引導學生提出問題?，F以歸納法為例予以說明。在用純堿溶液清洗油污時，加熱可以增強其去污能力，為什么？食鹽和氯化銨溶液能不能清洗油污呢？明確問題，分析討論，CO32-與H2O電離產生的H＋結合成弱電解質，使得溶液中 c（OH-）大于 c（H＋），所以溶液顯堿性，堿性條件下油污發生水解生成易溶于水的物質，從而達到去除油污的作用。而NH4＋與H2O電離產生的OH-結合成弱電解質，使得溶液中 c（OH-）小于 c（H＋），溶液顯酸性。歸納問題，實驗驗證問題的正確性，明確適用范圍并形成理論體系，應用于解決實際問題。

2.實驗驗證

任何“問題”都必須通過實驗進行驗證，最終把“問題”變成可行的、具體的實驗方案，那就需要在選擇實驗用品和設計實驗步驟上不斷去進行實驗驗證。

實驗驗證的首要環節是實驗設計。在教學中實驗設計具有重要意義，首先可以激發學生的化學學習興趣。學生根據自己所學的知識，在教師啟發下，獨立地設計出各種實驗方案，成功地解決化學實驗問題，從而產生成功后的喜悅，激發起更大的學習熱情，成為進一步學習的強勁動力。其次，可以培養學生分析問題和解決問題的能力，更大地發揮他們的創造性。同時，實驗設計還可以培養學生嚴肅認真、敢于創新的精神，培養學生科學嚴謹的學習態度。

學生自行設計實驗方案后，首先要討論其安全性、可行性、簡約性。對有些不能解決的問題教師要及時給予點撥，激活學生思路的中斷點，引導學生克服思維定勢，尋找解決問題的方法。在點撥學生時，不宜多講更不能代勞，只要把關鍵的問題點到即可。如果學生設計的方案存在明顯的問題，但實驗也是安全可操作的，不妨讓學生在“問題”中發現“問題”，尋找解決方法，這樣比老師直接指出“問題”更能激發學生的求知欲。

例如：Fe2＋的檢驗，學生提出實驗方案：①用NaOH溶液，如看到先生成白色沉淀，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色可證明含有Fe2＋；②在溶液中先加氯水，再加KSCN溶液，溶液變為血紅色，證明原溶液中含有Fe2＋。從學生提出的方案不難看出，第①種方案可行，但第②種方案存在明顯的問題，這時可以不指出方案存在的問題，可以先給學生兩瓶溶液（分別含 Fe2＋和Fe3＋），讓學生按第②種方案完成實驗，結果現象一樣。這時再告知學生這兩瓶溶液的成分，學生很快意識到實驗方案有問題。經過學生討論和再次實驗驗證，學生修正第②種實驗方案：先加KSCN溶液，看到溶液無明顯現象，再加氯水，看到溶液變成血紅色證明含有Fe2＋。

在實驗與探究活動過程中，教師的作用是支持者和輔導者。這一階段的核心原則是，要給學生提供盡可能多的時間和機會，運用多種形式和手段鼓勵和促動、參與和協作、支持和幫助、指導和監督每一個學生小組甚至是每一個學生積極主動、富有成效地進行實驗探究過程。教師如果只做指揮者、控制者、替代者或旁觀者都是不合適的。

3.反思與評價

當學生通過對問題的探究，發現了事物間新的規律和聯系，獲取了新的知識和認識之后，必然需要經歷一個整合和反思的過程。教師在這個階段，一方面要特別注意學生前面的探究活動過程和解釋推論中存在的問題、暴露的偏差認識。另一方面應注意對學生在知識與技能、過程與方法以及情感態度價值觀等方面的收獲和經驗進行全面的、具體的、有針對性的評價。

反思與評價應該貫穿于整個教學過程之中。反思與評價可以是隨機的，依教學活動而展開；也可以在最后階段進行總結性的反思與評價。學生的自我反思是最關鍵的，學生的自我評價和小組內的相互評價是最重要的，教師給予的有針對性的指導性評價是必不可少的。

教師對學生的探究性實驗的評價，要以學生的發展為本，注重學生在學習中的主體性、開放性和創造性。對學生的評價要與學生的學習和發展同步，及時反饋，與時俱進。要有利于調動學生學習的積極性，有利于學生在學習中獲得成功的體驗，有利于學生的全面發展。教師既要引導學生針對自己探究和學習的結果進行評價，更需要對學生的建構過程、探究活動的態度、方式和效果、合作的情況、學習的感受以及在前面的教學過程中各個方面的表現進行反思總結。

三、探究性實驗在實施過程中的思考

探究性實驗主要是為了培養學生的實驗能力、創新能力、分析問題和解決問題的能力，在實施的過程中必須注意以下幾個問題：

1.注意實驗本身的科學性

探究性實驗的科學性非常強，實驗原理、實驗操作程序和方法與化學理論知識、科學的實驗研究方法必相一致。在整個探究過程中，要著重培養學生科學的思維方法。

2.注意實驗探究的易參與性

活動是發展的基礎，成功的參與是學生發展的必要條件。因此探究實驗要以學生為主體，讓所有學生都能參與其中，這就必須保證探究實驗的層次性、難度和表達方式等要適合全體學生的心智發展水平，以保證學生在過程中都能處于有效的活躍狀態。所以探究實驗內容既要是書本知識的升華，也應與日常生活、生產實踐和先進的科學技術緊密結合，不能超越學生的年齡特征和知識范圍。

3.注意實驗探究的驅動性

好的學習活動和學習任務應當首先使學生感興趣，愿意做。興趣是積極探究某種事物的認識傾向，是對事物本身或事物未來的結果感到需要的情緒表現。因而探究實驗的設計要考慮其驅動性，激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，使學生的學習情緒處于高漲狀態，使學習過程成為一個滿足好奇心和學習需要的主動過程。這就要求探究的內容要有新穎性、奇特性，以使其具有真正吸引學生學習的力量，而不是靠外在的壓力來驅使學生學習。實驗探究的內容除來源課本外，還可選用有關日常生活、環境、軍事、能源、生產等實際中的問題，通過探究來解決與人類自身緊密聯系的問題，從而有利于培養學生的興趣，發展學生的特長，激發學生學習的動機，增長他們對新知識的探求欲和探索未知領域的創造欲。

4.注意探究內容的可生成性

探究實驗的最終目的是產生高效的學習，促使學生全面發展。探究的內容一要看在學生發展過程中所起的作用以及在整個課程學習中的地位和價值；二要在具體的探究中促進學生各方面的發展，提高活動的遷移價值，促進學生個性的發展，創造更大的發展可能。具體來講，成功探究實驗一定可以使學生產生許多有意義、有價值的新問題，可以使學生產生流連忘返、意猶未盡的感覺。

著名的化學教育家戴安邦先生曾說：“化學實驗教學是實施全面的化學教育的一種最有效的教學形式。”在高中化學探究教學過程中，教師的職責不在于傳授給學生多少化學知識，教師要回歸一個激勵思考的引導者、交換意見的參與者、組織活動的協調者的角色。探究性實驗提倡學生主動設計實驗、有目的的探究實驗，不提倡照方抓藥式的實驗。探究性實驗所提供給學生的活動空間和主動學習的機會遠遠要比一般的演示實驗活動多而豐富。進行有效的實驗探究不能只滿足于動手做，一定要鼓勵學生積極地進行主動的思考，重視歸納與概括、分析與解釋、反思與評價。

［1］ 劉知新.化學教學論［M］.北京：高等教育出版社，2009：213，221，226，233

［2］ 吳俊明，王祖浩.化學學習論［M］.南寧：廣西教育出版社，1996：269

［3］ 袁孝鳳.中學化學研究性學習的教學模式研究［J］.化學教學，2001，（10）

［4］ 鄭長龍.化學實驗及其教學改革——探究的化學實驗教學［J］.中學化學教學參考，2002，（1）