探究性化學教學的研究與實踐

■王胤琪

探究性化學教學的研究與實踐

■王胤琪

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.14.099

在化學教學中，實驗既可以激發(fā)學生學習的興趣，又可以讓學生獲得新知識，驗證和鞏固原有知識，更重要的是它還能讓學生學會科學的學習方法，提高科學探究的能力。因此，教師在教學中適時引導學生進行探究式學習，是新課改的核心和突破口，是學生學習化學、學好化學十分有效的途徑。

探究式教學以其未知性與問題性、發(fā)現(xiàn)性與探索性、過程性與開放性、主動性與互動性而有利于學生掌握與應(yīng)用科學知識，建構(gòu)與發(fā)展科學概念，理解科學本質(zhì)與科學過程。實驗是進行科學探究的手段，教師在學生進行探究過程當中是否充分發(fā)揮指導作用，將會直接影響到探究活動實施的效果。在探究實驗教學中，教師指導學生觀察實驗應(yīng)是適時的、有效的，讓學生深入思考、發(fā)揮思維能力、掌握實驗操作要領(lǐng)，在探究中獲得新知，并逐步養(yǎng)成化學實驗研究所必需的科學態(tài)度和方法。

1 以新的實驗教學理念為導向

1.1 重視實驗的探究過程

根據(jù)實驗在認知過程中的作用，可將實驗分為探索性和驗證性兩類。探索性實驗就是為探索研究對象的未知性質(zhì)、變化和組成，以及與其相關(guān)對象的關(guān)系等而設(shè)計的實驗。驗證性實驗就是對研究對象有了一定了解，并形成了一定認識或者提出了某種假說，為了驗證這種認識或假說是否正確而進行的實驗。驗證性實驗和探索性實驗在認識過程的不同階段，都有各自的作用，均不可偏廢。但無論是驗證性實驗還是探索性實驗，在實施過程中都必須重視發(fā)揮學生的自主探究過程。

例如，關(guān)于分子運動的實驗，如果將盛氨水的小燒杯與盛濃鹽酸小燒杯靠攏放在一起，并用大燒杯將它們罩住。不久可以觀察到兩個小燒杯上方出現(xiàn)白煙。通過這個實驗，可以證明兩種不同物質(zhì)分子在運動到一起后發(fā)生了反應(yīng)。如果做完實驗，教師就根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結(jié)論，盡管是先觀察實驗，后得結(jié)論，也不能說這就是探索性實驗。因為學生并沒有根據(jù)實驗現(xiàn)象進行探索。應(yīng)該引導學生對實驗現(xiàn)象進行分析，學生對為什么出現(xiàn)白煙的可能提出幾種猜想，并讓他們提出證明猜想的假設(shè)，然后通過實驗驗證。究竟是氨氣分子運動到了鹽酸的燒杯里，還是氯化氫分子運動到氨水的燒杯里，或也可能是兩種物質(zhì)的分子都揮發(fā)并擴散了出來。經(jīng)過分析、交流討論，獲得兩種物質(zhì)都具有強烈的揮發(fā)性，濃氨水和濃鹽酸中都有人眼看不到的微粒逸出，這些微粒相互接觸就產(chǎn)生白煙。只有這樣結(jié)合實驗引導學生探究，最后得出結(jié)論，才是探索性實驗，才有利于學生能力的培養(yǎng)。因此，在實驗教學中必須努力增強探究過程。

1.2 引導學生設(shè)計探索性實驗

學生設(shè)計探索性實驗是學生把學到的理論知識運用到實際中的一個重要手段，能培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。在設(shè)計探索性實驗時，教師只需提出探索性問題，而實驗方案的設(shè)計、步驟的實施、結(jié)論的給出等這些工作要讓學生親自去做。

例如這樣一個實驗探究題：怎樣檢驗出長期盛裝NaOH溶液的試劑瓶口附著的白色固體的成分？問題提出后，全班學生分成幾個探究小組，先小組內(nèi)進行討論，提出制取白色固體的可能成分，要求學生對每種成分的可能與否運用已掌握的相關(guān)知識進行理論推導，然后小組分頭進行實驗，對每種推測的成分都要進行實驗驗證。學生在實驗探索中不僅熟悉了常見儀器的正確使用方法，而且還很好地提升了學生的學科整體素質(zhì)。學生通過設(shè)計實驗、動手實驗，最終學會了用實驗研究來解決化學問題的方法，激發(fā)了學習的興趣，培養(yǎng)了學生分析問題、獨立操作、解決問題的能力，提高了學生縝密的思維能力，為學生在高中的進一步學習打下了堅實的基礎(chǔ)。

2 以教材中的信息為實踐探究的源泉

2.1 對部分修正內(nèi)容的實踐探究

新課標教材的使用過程中，發(fā)現(xiàn)有不少知識的敘述與舊版教材有些許出入。

1）濃H2SO4不慎沾在皮膚上的處理問題。人教社（2012版）教材九年級化學（下冊）這樣敘述緊急處理方法：“如果不慎將濃硫酸沾到皮膚或衣服上，應(yīng)立即用大量水沖洗，然后涂上3%～5%碳酸氫鈉溶液。”[2]53而舊版教材卻是“如果不慎在皮膚或衣服上沾上濃硫酸，應(yīng)立即用布拭去，再用水沖洗……”針對新、舊教材中的這一修改，教師可引導進行實證探究，以不同體積比的濃硫酸與水進行混合互溶試驗，進一步測定溶解釋熱的溫度，并最終得出結(jié)論：舊版教材中強調(diào)先應(yīng)立即用布拭去濃硫酸旨在為了防止稀釋時濃硫酸釋放的熱造成實驗者皮膚灼傷，但前提條件是水與濃硫酸的體積比要小于4:1；新教材的修改則更加體現(xiàn)了客觀現(xiàn)實性，實驗時不慎沾在皮膚上濃硫酸的量不會很多，用大量的水沖洗足以把熱量吸收，所以不會造成皮膚灼傷。

在一線的教學中教師往往會忽視了一些教材中的細節(jié)問題，但筆者卻認為正是此類的細小知識更能突顯學科知識的完備性和科學性。如果教師和教研人員能在這些問題上加以注意并認真推敲的話，那么在如試卷命制、教學研討等活動中即可避免出現(xiàn)一些知識性的錯誤，再者對提高教師專業(yè)水平能力也大有益處。

2.2 對探究性實驗的再延伸與再應(yīng)用

新課標教材把一些演示實驗改為邊講邊實驗，將驗證性實驗改為探索性實驗，而不再硬性規(guī)定學生實驗與演示實驗。在進行“空氣中O2含量的測定實驗”的教學中，學生們聯(lián)系化學知識明白了設(shè)計此實驗的原理，教師不妨待學生學習了“堿的化學性質(zhì)”一章后留給學生一個實驗探究實踐題：“空氣中CO2相對含量的測定”。學生大多想到用澄清石灰水或NaOH溶液進行實驗測定，但事實上利用以上兩種試劑進行測定的可行性并不高，其主要原因有兩點。一是兩種堿性試劑腐蝕性強，在使用時存在安全隱患；二是需要一種合適的儀器并配合使用上述試劑，使實驗測量結(jié)果準確度大大提高，但目前中學階段的常規(guī)儀器還無法達到這一要求。

我們參照酸堿中和反應(yīng)的原理，再添加一種高靈敏度的指示劑，并配合自身帶有刻度的密封性儀器，使用注射器作為測定儀器，將滴加指示劑（酚酞試液）后變紅的稀氨水作為反應(yīng)試劑，這樣一套簡易的設(shè)計就可初見雛形了。

3 從實驗現(xiàn)象的異常現(xiàn)象切入

實驗教學的價值在于培養(yǎng)學生的科學探究能力，引導學生觀察和思考化學問題，增強學生的科學素養(yǎng)。由此可見，根據(jù)教學內(nèi)容設(shè)計探究情景，指導學生從平常的現(xiàn)象著手探究，非常必要。

筆者在指導學生探究金屬的化學性質(zhì)時，學生發(fā)現(xiàn)：鋁與同pH的鹽酸和硫酸在常溫反應(yīng)時，兩者速率相差很大[3]。于是，筆者鼓勵學生大膽假設(shè)、積極探究，學生進行了下列假設(shè)和實驗：

假設(shè)：①Cl-對反應(yīng)有促進作用；②SO42-對反應(yīng)有阻礙作用。

實驗設(shè)計：取兩片等質(zhì)量、外形和組成相同的鋁片（氧化膜已經(jīng)被完全除去），分別加入到盛有同體積、同pH值的稀硫酸和鹽酸的兩支試管（相同體積）中。①再加入少量NaCl或者KCl固體（或者其他可溶的氯化物固體）于稀硫酸的試管中，如果能使反應(yīng)速率加快，則假設(shè)①成立；②再取少量Na2SO4或K2SO4固體（或者其他可溶的硫酸鹽固體）于稀鹽酸的試管中，如果能使反應(yīng)速率減小，則假設(shè)②成立；

結(jié)論：Cl-對反應(yīng)有促進作用。

教師提出問題：要加快鋁與稀硫酸的反應(yīng)，應(yīng)該采用什么措施？

學生在已有的知識基礎(chǔ)上，經(jīng)過查閱資料，提出了以下措施：

①加入含有Cl-的可溶性氯化物；②給反應(yīng)體系加熱；③將鋁片用鋁絲（或鋁粉）代替；④增加稀硫酸的濃度。

實踐證明，從實驗中的異常現(xiàn)象切入，能促使學生捕捉化學反應(yīng)的奇特現(xiàn)象和細微變化，能提高學生發(fā)現(xiàn)問題和探究問題的能力，有助于培養(yǎng)學生求真求實的科學態(tài)度。

4 運用探究性實驗進行教學的反思

教學實踐和課堂觀察表明，運用探究性實驗進行教學中的各個環(huán)節(jié)都具有非常重要的作用：能在較短的時間里使學生進入學習狀態(tài)，激發(fā)學生的學習興趣。同時教師要結(jié)合學生的實際認知水平能力，圍繞著產(chǎn)生的問題，引導學生設(shè)計實驗，體驗科學研究的過程。教師再適時地加以引導，幫助學生順利完成實驗探究。因此，學生可以將所學到的知識應(yīng)用到解決問題中，既可以使所學知識得到升華，又可以培養(yǎng)解決實際問題的能力。

當然，實踐探究型教學模式在實施過程中也存在著一定的問題，例如，設(shè)計的問題有時也許會脫離初中學段學生的實際，無法吸引起學生對該問題的興趣；有些教師對教材內(nèi)容的深度和廣度把握不夠，還需要進一步鉆研教材；在探究性實驗中，有時學生的合作學習流于形式，不能很好地控制，學生自身個體差異性大，參與探究活動的積極性低，難以收到實效。這些都需要在探究式教學模式的實施過程中要不斷加以完善以便達到更好的教學效果。

[1]劉知新.化學教學論[M].4版.北京:高等教育出版社,2009:214.

[2]王晶,鄭長龍.義務(wù)教育教科書（2012版）·化學:下冊[M].北京:人民教育出版社,2012.

[3]王胤琪.重新審視鋁與酸溶液的反應(yīng)[J].中小學實驗與裝備,2011(3):8-9.

湖北省通山縣實驗中學）