高中化學探究性實驗設計原則

摘 要：探究性實驗是一種以學生為主體，以自主式探究為核心的實驗活動。它能調動學生的積極性，促使學生去發現問題、解決問題，使學生親歷科學探究的過程，強化科學探究的意識，培養科學探究的能力。探究性實驗的成效，在很大程度上取決于探究性實驗的設計。一堂成功的實驗探究課，實驗設計是關鍵。高中化學探究性實驗設計應符合目的性原則、科學性原則、開放性原則、發展性原則和最小成本原則。

關鍵詞：高中化學 探究性實驗 實驗教學 設計原則

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2012）12（c）-0125-01

探究性實驗是一種以學生為主體，以自主式探究為核心的實驗活動。它能調動學生的積極性，促使學生去發現問題、解決問題，使學生親歷科學探究的過程，強化科學探究的意識，培養科學探究的能力。探究性實驗的成效，在很大程度上取決于探究性實驗的設計。一堂成功的實驗探究課，實驗設計是關鍵。本文就高中化學探究性實驗設計原則談一些看法。

1 目的性原則

探究性實驗的設計要有明確的目的性，要依據課程標準的要求，要服務于教學目標和教學內容，創設情境，引出需要探究的問題，而不能盲目的、漫無目的的探究，嘩眾取寵，甚至偏離教學目標。

例如：探究性實驗設計“氧化銅在氯酸鉀受熱分解制氧氣過程中的作用”。學生應通過分析提出假設：氧化銅在實驗過程中起催化作用，然后設計兩個實驗步驟驗證自己的假設：

步驟一：取三支試管，第一支試管中加入氯酸鉀固體，第二支試管中加入氧化銅固體，第三支試管中加入氯酸鉀固體和m1 g氧化銅固體的混合物。然后同時加熱三支試管，觀察是否放出氣體及放出氣體的快慢。

步驟二：將第三支試管的反應殘留物中的氧化銅分離提純，稱量質量為m2 g，比較m1和m2的大小。

學生經過實驗驗證，假設是正確的，于是得出結論：氧化銅在氯酸鉀受熱分解制取氧氣過程中起催化作用。通過這個實驗設計，達到的教學目標是：使學生理解催化劑的概念；掌握加熱、溶解、過濾、洗滌沉淀、稱量等實驗基本操作技能；訓練學生設計對照實驗的能力，同時也培養學生的科學探究能力。

2 科學性原則

探究性實驗是一種科學探究活動，該活動要受科學方法論的指導。探究的過程應該是科學的，嚴密的。探究過程中提出的種種假設，只有經過科學的實驗驗證和嚴密的邏輯推理，才能成為最后的結論。沒有經過論證的假設是不能成為結論的，否則容易得出謬論。

例如：“鹽類的水解探究實驗”中，用pH試紙檢測醋酸鈉溶液和碳酸鈉溶液的pH，發現兩種溶液都顯堿性，于是有一部分同學提出的假設是：“鈉鹽水解使其溶液顯堿性”。這時，老師要指導學生進行更多的實驗，檢驗假設的正確性。在檢測氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鉀、氯化鉀等溶液的pH后，學生便知道原先的假設是錯誤的，經過對比分析，能夠得出新的假設：“強堿弱酸鹽水解使其溶液顯堿性”。再次經過實驗驗證，新的假設是正確的。最后學生經過交流，對實驗結論做出理論解釋。

3 開放性原則

探究性實驗的活動主體是學生，同一教學班不同學生之間存在差異。學生的知識基礎不同、技能水平不同、認知能力不同、思維深度不同。所以，我們設計探究性實驗時，要考慮實驗的開放性，不要輕易的去肯定或否定學生的想法，要為盡可能多的學生提供探究機會，讓學生自主探究，老師在一旁適當的給予指導，最終通過學生的交流與評價得出結論。

例如：筆者在進行“氯氣的實驗室制法”教學時，以“84消毒液與潔廁靈混合產生氯氣”創設情境，激發學生對氯氣的實驗室制法的探究欲望。學生通過分析提出假設：用氧化劑將含有-1價氯的物質氧化可以得到氯氣。學生在設計實驗時選擇的氧化劑有高錳酸鉀、二氧化錳、氯酸鉀、漂白粉等；含有-1價氯的物質有鹽酸、氯化鈉、氯化鉀等。于是，筆者讓學生分組分別進行實驗探究，觀察哪些物質可以相互反應產生氯氣。實驗結束后，學生相互交流評價，指出各種方法的優點、缺點，最終，選擇用二氧化錳和濃鹽酸為原料加熱制取氯氣。

4 發展性原則

高中化學實驗中能進行的探究活動是以學生的認知結構為基礎的，是在學生原有知識基礎上進行發展的。探究性實驗的發展性原則要求教師在指導學生進行探究性實驗設計過程中，既要符合學生的認知結構，又能促進學生的思維能力和創新能力的發展，要由易到難、循序漸進，不能脫離學生的基礎去搭建空中樓閣。

例如：探究性實驗“果粒橙中Vc含量的測定”，這個實驗要用到的氧化還原滴定方法，是在學生已經理解酸堿中和滴定的原理、掌握酸堿中和滴定的操作基礎上進行的，是對酸堿中和滴定的遷移和發展。實驗中應引導學生思考氧化還原滴定的原理、操作、指示劑選擇、滴定終點判斷等問題，以便突破教學難點，使學生最終掌握氧化還原滴定的方法。

5 最小成本原則

探究性實驗與傳統實驗相比，耗費較大。在實驗過程中應多使用仿制教具、代用品，要減小藥品的用量，使化學實驗微型化。

探究性實驗耗時多，教師一定要清楚：哪些問題可以探究？哪些問題值得探究？一節課沒有必要從頭探到尾，精選一兩個探究點即可，只要探究得深入，探究得到位，就能達到目的。

探究性實驗過程中要盡量避免對環境造成污染，要使環境成本最小化。實驗設計要“封閉化、綠色化”；實驗的尾氣、廢液、固體廢物要回收利用；不能回收的要進行無害化處理。

我們在設計探究性實驗時，要綜合考慮以上原則，選擇合適的探究課題，使學生真正成為探究性實驗活動的主體，讓學生在實驗過程中強化科學探究的意識，體驗科學探究的過程，學會科學探究的方法，培養科學探究的能力。