淺談化學探究實驗能力的高效培養——以“催化劑”為例

劉 靜

（深圳市光明新區實驗學校 廣東 深圳 518106）

隨著教育的改革和發展，化學作為一門以實驗為基礎的學科，也在與時俱進。從教師演示實驗，到學生自己動手實驗，甚至進行探究性實驗，算是一個大的進步，然而新的化學課程標準基本理念又指出，要讓學生有更多的機會主動地體驗探究過程［1］，這一理念強調的是學生在探究實驗中的主體性。這一理念的提出，對教師而言是一個挑戰，因為教師要在教材已經給出的探究實驗基礎上，進一步設計，為學生提供一個更自由的探究環境，甚至要讓學生自己去設計探究實驗，獨立體驗探究過程，以高效地培養學生的化學探究能力。筆者以人教版九年級化學教材中的《探究過氧化氫制取氧氣中二氧化錳的作用》為載體，展示如何高效組織學生進行自主探究學習。

一、人教版教材內容分析

人教版教材中關于《探究過氧化氫制取氧氣中二氧化錳的作用》［2］的探究設計如下所示：

1．實驗

（1）在試管中加入5mL 5%過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，觀察現象。

（2）在上述試管中加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察現象。

（3）待上述試管中沒有現象發生時，重新加入過氧化氫溶液，并把帶火星的木條伸入試管，觀察現象。待試管中又沒有現象發生時，再重復上述操作，觀察現象。

2．分析與討論

（1）在實驗（1）和（2）中木條是否復燃？ 發生這種現象的原因可能是什么？

（2）在實驗（3）的重復實驗中，反應后二氧化錳有無變化？

（3）綜合分析實驗（1）～（3）中所觀察到的現象，你認為二氧化錳在過氧化氫分解的反應中起了什么作用？

從上述內容我們可以發現， 雖然實驗操作簡單，學生能夠初步獲得有關催化劑性質的印象，但是教材接下來以文字代替后續實驗，直接告知學生，如果反復實驗，二氧化錳的化學性質一直不變，如果利用精密的儀器稱量干燥后的二氧化錳，其質量也不會改變，在交代這些之后，直接給出了催化劑的概念。出于對科學實驗的嚴謹考量，這樣得出的概念是缺乏可信度的，在實際教學中遇到稍微較真的學生， 這樣的結論很難說服他們。因此，基于培養學生的化學實驗探究能力，筆者從以下幾個角度對此探究實驗進行了改進。

二、教學改進實施過程

1．實驗材料改進

筆者以豬肝代替二氧化錳， 以消毒水代替過氧化氫溶液，不僅貼近生活，新奇趣味，而且實驗效果顯著，因為塊狀的豬肝比粉末狀的二氧化錳更容易準確稱得反應前后質量，誤差較小（筆者的課堂數據顯示反應前后質量差維持在0．02g）。除此之外，用細線拴住的豬肝塊，操作起來方便快捷，大大提高了實驗效率。

2．師生地位互換

筆者在課前提出，“如果將豬肝和消毒水這兩種生活中相隔甚遠的物質混合，會發生什么神奇的現象呢”， 以激發學生的好奇心。然后由學生演示這個實驗，學生很快觀察到消毒水開始冒氣泡，并提出“產生了什么氣體？ ”，由于他們最近在學習氧氣，因此猜想“是不是氧氣呢？ ”，于是用帶火星的木條去檢驗，當他們發現是氧氣時，開始提出各種假設，此時目的已經達到，因為學生已經開始進行自主探究實驗，而筆者此時作為一個旁觀者，只需要適時作出相應的指導便可，這樣的課堂將學生的自主地位進一步提升，學生從被動探究變成主動探究，自然能夠鍛煉探究能力。

3．獨立思考與小組合作相結合

學生以化學小組為單位，操作豬肝和消毒水相互混合的實驗，并以此為探究起點，獨立思考，提出各自的假設猜想，然后經過小組合作討論、匯報，補充完善各組的假設。然后筆者結合各組提出的假設將化學小組分為三大陣營，分別選擇一種假設，鼓勵他們繼續討論設計實驗來驗證各自的假設，這一設計將整個課堂氛圍推向又一個高潮。學生在設計實驗后，開始分組實施。這樣的一個過程，既有學生獨立思考時間，又有小組合作探究、交流的機會，兩者相互貫通，提升探究效率的同時，高效地培養了學生的獨立思維和合作交流能力。

4．高效點撥，引出概念

學生最終得出“豬肝促進過氧化氫分解，本身沒有變化”的結論時，筆者順勢引出催化劑概念——“像豬肝這樣在化學反應中能改變（強調加快或減慢）其他物質的反應速率， 而本身的質量和化學性質在反應前后沒有發生變化的物質就叫做催化劑。”同時也對催化劑“一變、兩不變”的特點和催化作用的概念進行了說明。

5．多元化評價，反思提升

最后， 筆者讓學生寫下本次探究活動的反思，不限制內容，暢所欲言，目的在于讓學生學會多元化總結評價自己的成績。除此之外，筆者還設計了課外實踐作業， 讓其明白生活中除了豬肝能夠催化過氧化氫，土豆、紅磚塊等也能達到這個效果。學生可以通過搜集資料繼續拓展催化劑的學習。

三、學生探究實驗成果展示

表1 學生課堂探究過程展示

四、反思與結語

以上教學活動以學生自主探究實驗為核心，教師適當指導為輔助， 高效地完成了預期的教學目標。既遵循了新課標的理念和要求，又滿足了學生的發展需要。學生不僅了解到催化劑的本質，而且在嚴謹的探究活動中增長了能力，感受到了化學的魅力，享受到了探究的樂趣。

［1］教育部．義務教育化學課程標準（2011年版）［S］．北京：北京師范大學出版社，2012