新課標下對學生高中化學實驗探究能力的培養

孟舒

摘要：實驗探究能力是指學生在化學教學中運用實驗來探究化學物質及其變化的本質和規律的一種能力，主要包括發現和提出實驗問題能力、猜想與假設能力、實驗設計能力、控制實驗條件能力、收集證據能力、得出結論能力、反思與評價、討論與交流能力。

關鍵詞：實驗探究能力；化學實驗；科學探究；探究活動

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711(2014)07-0064

美國國家科學標準認為，探究是科學家們用以研究自然界并基于此種研究獲得的證據提出種種解釋的多種途徑，也指學生們用以獲取知識、理解科學的思想觀念、領悟科學家們研究自然界所用的方法而進行的各種活動。高中化學新課程倡導以科學探究為主的多樣化學習方式，化學教學中的科學探究主要有實驗探究和調查討論兩種形式。所謂實驗探究是通過實驗來進行的一種探究活動，它以科學證據為基礎，針對特定的“問題”，是一種融合邏輯和想象、綜合運用化學科學知識與化學實驗技能、科學過程與科學方法而展開的活動，是科學探究在化學實驗教學中的具體化，是在化學實驗教學中落實科學素養目標的重要途徑，也是以實驗為基礎的化學教學觀的具體體現。

一、探究式教學是一種重要的教學方式，也是培養學生探究意識和提高探究能力的重要途徑

探究教學中通過實施探究方案，可以使學生真正地體驗到探究過程，在實施中再認識、再創造、再升華，提高探究能力。例如：氫氧化亞鐵的制備的探究實驗。本來這個實驗的要求是作為Fe2+、Fe3+ 轉化的一個中間過程，幫助理解Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓和Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3兩個反應，課本的實驗本意是讓學生在教師演示時觀察到先有白色沉淀氫氧化亞鐵，繼而白色沉淀變成灰綠色(氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的混合物)，最終變成紅褐色氫氧化鐵。但演示時，由于白色沉淀剛產生就和溶液中的氧氣反應，變成灰綠色，學生不容易觀察到白色沉淀，學生產生質疑。教師就可以在學生質疑的基礎上進行探究式教學了。首先分析原因：主要是Fe2+還原性強，極易與氧氣反應。而氧氣幾乎無處不在。其次，配制的硫酸亞鐵試劑放置時間過長，或者配制溶液時未除盡蒸餾水中的氧而被氧化變質。針對上述原因，對本實驗進行改進，但其重點是防止Fe2+被氧化，這就要求操作的各個環節都要注意氧氣地進入。通過師生共同討論、研究得出操作方案之一(僅舉其一，還有其他方案)如下： 1. 把課前配制溶液改為現用現配，用還原鐵粉與稀硫酸在一個醫用注射器中反應，反應停止后，立即蓋上針帽。2. 氫氧化鈉溶液表面用汽油封存。 3. 將硫酸亞鐵溶液直接注入氫氧化鈉溶液中，讓學生觀察實驗現象。這時學生可以清楚的觀察到：白色絮狀的沉淀產生，在半分鐘內的現象基本保持一致。然后用分液漏斗分層，取下層混合液移入試管觀察，這時學生可以看到——白色沉淀馬上轉變為灰綠色，一會兒變為紅褐色。通過實施探究方案，更好地激發了學生的主動性和創新意識，有利于提高學生進行科學探究的能力。

二、通過探究活動“發現學習和生產、生活中有意義的化學問題”，進行實驗探究，能根據具體情況設計解決化學問題的實驗方案，并予以評價和優化

1. 教材中實驗的處理

舊教材中實驗主要是演示實驗和學生實驗，注重儀器的裝配、試劑規格和用量、反應條件和如何引導學生觀察、分析實驗現象等，注重實驗室制法。但新課標準認為沒有太多的實際意義，因此已經不是學習的重點內容。只有能大量獲取的物質才有實際價值(如從海水中獲得的化學物質、從礦物到基礎材料、利用空氣資源等合成硫酸、氨氣、硝酸等)。實驗室制法只要求知道反應原理，要求學生能根據反應物的狀態、反應條件和氣體密度、溶解性等選擇合適的發生裝置、收集方法即可。實驗方法更多的是用來探究物質的性質，培養學生的觀察能力、質疑能力及運用實驗方法解決問題的能力。

2. 聯系生產、生活實際，拓寬學生的視野

化學科學與生產、生活以及科技的發展有著密切聯系，對社會發展、科技進步和人類生活質量的提高有著廣泛而深刻的影響。高中學生會接觸到很多與化學有關的生活問題，教師在教學中要注意聯系實際，幫助學生拓寬視野，開闊思路，綜合運用化學及其他學科的知識分析解決有關問題。

例如，“化學與生活”模塊以日常生活中的化學問題為線索，介紹化學知識及其應用。在教學中要聯系化學在健康、環境、材料等方面的應用，創設生動的學習情景，引導學生通過調查、討論、咨詢等多種方式獲取化學知識，認識化學與人類生活的密切關系，理解和處理生活中的有關問題。要注重化學在生活、工農業生產、高新技術、能源開發、環境保護等方面的應用，提高學生應用化學知識解決生活、生產和技術等方面問題的能力。

3. 在教學中，結合模塊的特點強化化學實驗

在必修課程模塊中，應重視培養學生“初步學會物質的檢驗、分離、提純和溶液配制等實驗技能；樹立安全意識，能識別化學品安全使用標識，初步形成良好的實驗工作習慣；能夠獨立或與同學合作完成實驗，記錄實驗現象和數據，完成實驗報告，并能主動進行交流；初步認識實驗方案設計、實驗條件控制、數據處理等方法在化學學習和科學探究中的應用”。

三、以實驗為基礎是實驗探究教學的一個重要指導思想，也是以實驗為基礎的化學教學觀的具體體現

以實驗為基礎，并不僅局限于學生動手做實驗，而是把實驗作為提出問題、探索問題的重要途徑和手段，要求課堂教學盡可能用實驗來展開。高中化學新課程倡導通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發學習化學的愛好，強化科學探究意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力，從實驗探究、實驗事實、實驗史實和實驗方法論等多方面“突出化學的學科特征，更好地發揮實驗的教育功能”，具體包含：

1. 引導學生通過實驗探究活動來學習化學

例如筆者在上“鈉的化合物”一節時，先安排三組學生動手實驗：(1)Ca(OH)2溶液中分別加入Na2CO3 和NaHCO3；(2)Na2CO3和NaHCO3分別與HCl反應，套氣球看氣球漲大程度；(3)PH試紙測Na2CO3和NaHCO3的PH值。分別得出實驗現象和結論后又讓學生通過以下實驗討論如何鑒別Na2CO3、NaHCO3固體：①分別加熱固體，將所得氣體通入澄清石灰水中；②分別取一定量與等濃度、等體積的HCl反應，觀察劇烈程度；③測同等濃度溶液的PH。再根據剛做三實驗初步得出鑒別的方法，然后讓全班同學參與討論還有哪些方法可以鑒別這兩種物質，并讓學生動手通過實驗加以驗證。這樣，長期采用這種方法能告訴學生用實驗來說明問題是一種有效的解決問題的辦法，優化了學生的創新意識。例如，通過“不同溫度下Na2SO3 溶液與H2SO4反應速率”的實驗探究，幫助學生了解溫度對化學反應速率的影響。

2. 引導學生綜合運用所學的化學知識和技能，進行實驗設計和實驗操作，分析和解決與化學有關的實際問題

例如，在教學中布置了這樣一個研究性課題：廚房中的化學。學生通過討論、上網查資料等方式做了以下實驗：(1)為了證明醋酸的酸性強于碳酸，即用食用醋除去熱水瓶中的水垢或浸泡雞蛋殼，雞蛋殼會變軟且溶解等實驗，說明醋酸的酸性強于碳酸。(2)為了證明家用食鹽是含碘的，他們用食醋、淀粉KI試紙等試劑成功驗證了他們的猜測。(3)為了證明洗滌劑的酸堿性他們通過自制石蕊試劑及能否與大理石反應等方法加以驗證。等等類似這樣的實驗還有很多，這樣就使得化學學習不是只停留在書本上，讓學生知道化學就在我們身邊。雖然他們探究的實驗早有定論，但他們樂此不疲地去探究、去發現，真正體驗和領悟到的是科學研究的一般過程和方法，這是以往教學中很難有的。所以，學生通過自主探究性的實驗，自圓了課本書刊上的缺憾，自悟難辯知識的真諦，自尋擺脫挫折達到成功的蹊徑，自謀解決實際問題的良方。更是培養了學生運用知識解決實際問題的能力，培養了學生實事求是、嚴謹求實的科學精神，一絲不茍的科學態度和團結協作的科學作風，從而使學生初步掌握科學的探究方法，形成終身學習的意識和能力。

“通過實驗學化學”是高中化學課程共同追求的一條線索，新課程化學實驗教學要革除傳統教學的積弊，把實驗的主動權交給學生，進一步明確和提高實驗的目的性和實效性，實現化學實驗教學的人性化、生活化、探究化、綠色化和現代化。