新課程理念下高中化學探究實驗教學問題研究

《普通高中化學課程標準（實驗）》中明確指出，高中化學課程是科學教育的重要組成部分，它對提高學生的科學素養、促進學生全面發展有著不可替代的作用。化學是一門以實驗為基礎的學科，開展探究式實驗教學可以為學生創造一種探究學習的條件，使他們在主動參與實驗教學獲得知識的過程中，培養探究能力。本文以新課標為依據，對當前高中化學實驗教學情況進行跟蹤調查，并具體分析，提出一些可行性對策。

一、探究實驗教學存在的問題

1．考試中實驗部分失分較多

近幾年的高考化學試題中，開放性、探究性的實驗試題逐漸成為了考試的熱點。這些實驗試題中，最難回答或是最不好得分的，就是實驗簡答題了。考生對考試內容也很明白，可就是不會正確解答，要么解答的原理不對，要么解答的格式不合理，要么解答的語言不規范，不能夠用化學語言來回答，所有這些都成為了平時考試乃至高考失分的關鍵點。例如，在這學期我校高二化學期中考試時，探究實驗題占18分，筆者帶的3個班的學生中，平均得分11.73分，約占總分的65.2%，大多數學生在如何進行氣密性檢查、實驗現象描述、實驗方案可行性評價等方面失分。

2．缺乏探究精神

探究性化學實驗能幫助學生加深對化學基礎知識和基本理論的理解，能開發學生的創造性思維能力，激發學生的探索激情。在化學教學中，改進實驗教學方法，注重實驗的創新與探究性，充分發揮化學實驗在培養學生創新精神、探究能力、創造能力等方面的特殊功效，對于培養學生的創新精神和實踐能力，促進教育教學改革具有重要意義。

但中學化學實驗教學中，大部分教師僅僅是驗證其化學原理，學生做實驗時，還是按部就班地照課本中的實驗步驟來完成實驗，缺乏探究精神，不會去問為什么要這樣做，能不能換用其他的方式進行實驗。

3．學生實驗能力較差

在高中化學實驗實踐過程中我們時常發現，有些學生在實驗之前早已填好了實驗報告，實驗過程中對一些細微現象、反常現象則觀而不察，視而不見，而且很多學生在實驗中操作不規范。例如，在做配置一定物質的量濃度的實驗時，沒有將溶解的固體或稀釋的溶液冷卻就轉移到容量瓶，導致所配溶液濃度偏高。再如，在進行分液操作時，沒有將分液漏斗的瓶塞打開，導致液體不能順利流下。

4．實驗教學缺乏創新

當前化學教學進行課程體系改革，但只是對實驗內容進行相應的調整，刪去一些重復的部分或不重要的部分，內容上并沒有多少實質性的變化。教師在開展化學實驗教學時，總是守著教本上的實驗內容，或者按照一成不變的實驗步驟，很少對實驗內容、實驗步驟進行局部的補充、改進，實驗教學缺乏針對性和創新性。

二、原因分析

1．學生基礎

學生實驗是學生親自動手來完成的實驗。學生實驗的過程就是學生體驗科學探究的過程，它是培養學生實驗技能、觀察能力、實驗能力、分析和解決問題的能力，訓練科學方法，養成科學習慣和科學態度的重要形式。但學生因為基礎原因，很多化學實驗根本無法按教師的要求去完成。例如，學生對實驗儀器不了解，蒸餾燒瓶加熱不墊石棉網，導致受熱不均而破裂。再如，對試劑的用量或者相互滴加順序不清楚，導致探究結論不正確。比如做碳酸鈉與鹽酸反應的實驗時，往碳酸鈉溶液中滴加鹽酸先無氣泡，后有氣泡，往鹽酸中滴加碳酸鈉則一開始就有氣泡。

2．教學方法

教師在長期傳統教學中形成的教學方法已帶有一種慣性，仍然不能從傳統的教學模式中走出來，教學中習慣于“教師為主宰，學生為受體”的教學模式，學生只能“按圖索驥，照方抓藥”。還有長期的傳統教學使教師已變成了“保姆”式的教師，教學中不敢放手，甚至包辦代替，害怕學生做不好，在教學中缺少有效的啟發或引導。這種教學方式下培養的學生，暴露出動手能力差、依賴性強、缺乏創新思維等弱點。這種傳統的教學方法已不適用于當前的實驗教學。

3．實驗條件

眾所周知，學校的實驗條件對于實驗教學的效果也起著非常直接的作用。由于學校實驗條件有限，一個班級做化學實驗，往往只開放一個實驗室。這樣，一人一組做實驗的學生比例很小，大多是3人或3人以上一組。本來，學生實驗的過程中，最好是一個人一組，最多兩個人，要是3人一組的話，就有一個學生作為旁觀者，使得他們根本沒有動手的機會或者根本不愿動手去做。在這種環境下開展的實驗教學，自然就降低了學生原有的實驗興趣，學生的實踐能力及科學素養、創新精神也無法得到很好的培養。

因此，利用教材中有限的實驗，優化探究實驗教學，激發學生的創新潛能，提高學生的實踐能力是本報告探究的目的所在。

三、優化探究實驗教學的原則

1．目的性原則

做每個實驗都要有明確的目的，具體到探究的每一步也要有明確的目標。這里的目標應該包括知識目標、技能目標和情感目標。只有明確了要達到的目標，探究才有正確的方向，學生才能在探究過程中經受住困難或挫折的考驗，從而對探究過程的艱辛與樂趣體驗得更深刻。

2．科學性原則

科學性是探究性實驗設計的核心原則，是指探究性實驗設計中的實驗原理科學、裝置合理、操作程序和方法正確。探究性化學實驗設計的全過程都要科學、合理，所采用的設計標準、方法、步驟等都有一定的理論依據或實踐基礎，由此而得出的實驗結論才可能是正確的。在整個探究過程中，要著重培養學生科學思維方法，觀察和記錄實驗的方法，以提高學生的科學素質，這也正是探究性實驗設計的宗旨。

3．創新性原則

創新性是指實驗設計者要敢于突破陳規，實驗設計有新穎、獨特、巧妙之處，能反映出設計的新觀點、新方法和新思路等。創新是探究性化學實驗設計的靈魂。一個成功的探究性實驗設計，必須反映實驗設計者別出心裁的構思。

4．可行性原則

課題內容應該是課本知識的延伸和升華，通常也應與日常生活、生產實踐和先進的科學技術緊密結合，但不能超越學生的年齡特征和知識范圍，即設計實驗必須切實可行，使學生能夠順利地完成探究任務。學生只有在解決實際問題的過程中，通過親身經歷“概念”與“過程”的相互作用才能真正理解科學。對于許多學生來說，當他們需要解決一些自己感興趣的又與他們的實際能力相適應的問題時，他們便發現需要科學知識，從而產生學習的積極性，并能抓住學習的要點。

四、優化探究實驗教學的策略

1．教師可以通過創設問題情境遙控學生活動

根據文章重點設計一系列的問題，給學生提供一個活動的線索，順著這個線索，學生的思維方向、操作細節、討論要點便會順利展開。活動中，教師要引導學生在交流討論時修正自己的看法，培養學生研究的意識，包括求知意識、形成假設的意識、概括結論的意識以及遷移應用的意識。其中形成假設的意識最為重要，恩格斯說過：“只要自然科學在思維，那么它的發展形式就是假說。”沒有科學的假設，就沒有科學的驗證活動，更不會有科學的產生與發展。學生會通過實驗觀察、測量及一定的推理，形成假設。在分組活動時，小組的劃分要有多種形式，不能只是按座位劃分，要根據學生的實際學習水平高、中、低混合搭配，建立小組長負責制，同時教師給予及時指導。不同的思維模式與不同的思考方法會讓學生碰撞出智慧的火花。學習能力強的學生擔任組長，起帶頭作用，掌控討論的內容，使學生思考的方向能鋪展開，能力中等或差的學生提出的問題可能會比較簡單，通過分組合作，交流探討，大家取長補短，相互啟發，激發靈感，問題就會自然得到解決，而新一輪的問題又會在爭論中浮現出來。組員要做到有自己的主張，敢于發言，及時做記錄。實驗、討論、概括以及總結是每個學生必須具備的化學能力。每個學生準備一個活動記錄本，可以隨時記錄收集的資料、發現的疑點、觀察到的現象、得出的結論等。在反饋環節中學生就會底氣很足，暢所欲言。教師要提供更多的發言機會，讓學生表達所思所想，以便清楚掌握學生思考問題有無新穎的方式、認識問題是否有偏差、思維障礙點在哪里等，使下面的教學環節有的放矢地進行。這樣學生漸漸增強自信心，并且有了主動探究的欲望。

2．精心設計實驗教學方案，充分調動學生的積極性

具體教學中，教師可以根據教學內容，針對學生的認知特點，將驗證性實驗改為探究性實驗，以此來調動學生的積極性，提高教學效率。所謂探究實驗，是指學生在教師的引導與指導下，綜合運用所學知識與技能，通過自己設計化學實驗方案，進行相關知識探索，最終解決實際問題的一種教學模式。學生就是問題的發現者與探索者，探究過程如下：創設相應的問題情境、提出假設和猜想、設計合理的實驗方案、進一步實施方案、得出最終的實驗結論、組織討論與交流。例如，教師在講解“新制氯水”的成分時，若按照以往的教學方法，一般都是依靠推導而得出結論，但是這一結論是否符合推論，卻一直沒有進行相關的實驗驗證。因此，為了解答學生的疑問，同時為學生的假設和猜想取得科學論證，達到鞏固學生知識的目的，我們可以設計一個驗證猜想的實驗方案，并通過相應的探究活動來證明結論的正確與否。例如，課題：探究新制氯水的主要成分。

（1）提出問題：新制氯水的成分主要有哪些？

（2）提出假設：主要含有：Cl2、HClO、H+等。

（3）設計方案：

①Cl2的檢驗：根據Cl2強氧化性特點，可以利用KBr、KI等還原劑進行檢驗；

②HClO的檢驗：根據HClO的漂白性特點，可以利用有色布條等有色物質進行檢驗；

③Cl-的檢驗：根據AgCl白色沉淀不溶于稀硝酸的特點，可以利用滴入AgNO3-HNO3溶液進行檢驗；

④H+的檢驗：根據物質的酸堿性利用pH試紙或石蕊試液進行檢驗。

（4）實驗步驟：

①用濃鹽酸與二氧化錳共同加熱，通過反應制取氯法，尤其是一些魔術實驗的教學效果更是突出。這種教學方式最具魅力和化學學科的特色，易將學生帶入“新奇境地”，并很快融入對教學內容的探究中來。

如通過“水火相容”的奇觀引入“燃燒與滅火”的教學；通過“空杯生煙”的妙景引入“銨鹽的制法”的教學；通過“滴水點燈”的神奇引入“過氧化鈉與水反應”的教學等。總之，只要我們細心挖掘，化學課堂教學中有許多地方都可以通過這種方式展開。但在具體操作時，要注意確保化學現象明顯，藥品用量適當，避免出現穿幫，以切實增強其“神秘色彩”，激發學生的求知欲和學習熱情。

三、活用問題探究，構建教學情境

適宜的情境一般總是跟實際問題的解決聯系在一起，利用問題探究設置教學情境有助于發展學生的思維技能。有效的問題情境能促使學生大腦產生問題，最終使學生在原有的認知結構的基礎上，形成新的認知結構，從而促使學生能力的形成和智力的發展。為此，教師在教學過程中，應有目的、有計劃地留給學生發現問題的機會，要培養學生自己動腦解題的習慣，要嘗試交給學生發現問題的方法，讓學生真正參與到教學中來。要讓學生不僅想“問”，更要多“問”、會“問”、善“問”。

如對一些實驗現象的疑問：為什么鎂在燃燒時會發出白光、冒白煙？為什么牽牛花遇酸顯紅色，遇堿顯藍色？為什么明礬在天然水中才會有凈水能力？等等。還有對一些生活中化學現象的疑問：煤氣泄漏時人們會聞到臭味，煤氣本身有臭味嗎？白色衣服與易褪色的有色衣服一起洗滌，為什么白色衣服易染上顏色？為什么工業酒精、干燥劑等都不能食用？還有在閱讀過程中產生的疑問：為什么要使用酒精代替汽油？為什么說酒精是綠色能源？等等。總之，通過對問題意識的培養，引導學生學會思考，激發學生參與課堂、享受課堂，從被動學習轉變成主動學習，從“要我學”轉變成“我要學”。

四、引用化學故事，構建教學情境

教學中通過講述一段與所授課有密切關系或實際應用的化學小故事，或介紹化學領域中與所授課知識內容有關的科學成就，或利用化學史中有關研究的趣聞、趣事等來構建教學情境，配合課堂教學，往往會收到意想不到的效果。但關鍵是要選好素材，把握好時間與火候，避免喧賓奪主。

例如，在學習銀鏡反應前，可以先給學生講個“鏡子的歷史”的小故事：早在三百多年前，威利斯人采用水銀制造玻璃鏡，并轟動了整個歐洲。由于當時只有一個威利斯人會制造這種玻璃鏡，所以價格非常昂貴。然而，制造這種水銀鏡子太費事、費時，且水銀又有毒，鏡面又不太亮。后來德國化學家李比希發明了“鍍銀”的玻璃鏡，并且一直沿用至今。一提到鍍銀，也許你們會認為是在玻璃上鍍上一層銀。如果這樣想，就錯了，實際上根本用不著電，而是利用一種特別有趣的化學反應鍍上去的。那銀到底是怎么“鍍”到玻璃上變成鏡子的呢？至此，學生已經進入了預先設計的教學情境。

五、運用認知沖突，構建教學情境

認知沖突是一個人已建立的認知結構與當前面臨的學習情境之間暫時的矛盾與沖突，使已有的知識和經驗與新知識之間存在某種差距而導致的心理失衡。教學中，通過認知沖突構建教學情境，使學生在教材內容與求知心理之間產生一種“不協調”，在學生心中引發認知沖突，進而引起他們在認知結構上的不平衡，促使他們進行積極地思維、探究、討論，形成良好的認知氛圍。

例如：在研究苯酚的酸性時，筆者先將苯酚分別與氫氧化鈉和紫色石蕊試劑反應。其中在與氫氧化鈉反應時，學生觀察到苯酚由混濁變為澄清，得出苯酚應該顯示酸性。但在與紫色石蕊試劑的反應中，卻沒有看到明顯的紅色。此時，在學生心中會產生苯酚不顯酸性的疑問，促使學生對苯酚的酸性產生懷疑，迫使其一定要探究苯酚遇紫色石蕊試劑不變色的原因。然后通過接下來的探究與學習，學生知道了原來苯酚其實只是一種弱酸，其酸性還不足以使紫色石蕊試劑顯現紅色，進而對苯酚的酸性產生新的認識。同時學生對苯酚的酸性到底有多弱也產生了濃厚的興趣，為下一步教學埋下良好的鋪墊。

六、利用媒體輔助，構建教學情境

現代多媒體可以把形、聲、色融為一體，使學生在感覺、視覺、聽覺等方面均得到美的享受，有利于課堂氣氛的活躍。在課堂教學中使用多媒體輔助教學可使教學內容更加形象化、多樣化，尤其在揭示化學教學的微觀實質、展示化學思維的形成途徑、描述化學思想的產生、化學概念的形成與發展方面，都有獨到之處。

如，在進行“離子反應”教學時，由于“離子反應”的抽象性，學生對為什么有些離子間會反應，有些離子間又不反應較難理解和想象。所以在備課時就應該充分考慮到這一點，利用軟件制作一個離子反應的動畫，把哪些離子間相撞能變成沉淀脫離溶液、哪些離子間相撞能變成難電離的微粒等演示給學生看，讓學生真實地感受到微觀粒子間的反應。這樣一來，逼真的動畫效果、聽覺效果和視覺效果的融合，使學生耳眼手腦全部調動并聚焦于一點，達到教學高潮，使課堂真正地動了起來。

總之，在化學教學過程中，教學情境的構建是教師新課程教學理念的重要體現，是教師教育教學基本功的綜合展示，也是教師對課程和大綱、對教法和學法的創造性詮釋。教學中，通過教學情境的構建，營造出民主、寬松、愉悅的教學氛圍，極大地激發學生參與學習的熱情，使課堂教學產生巨大的吸引力，讓有限的課堂教學時間煥發出無限的生命活力，以充分展示情境教學的生命與魅力。

(責任編輯 羅 艷）