化學實驗是實踐研究性學習的重要途徑

謝 川

（廣西融水縣中學柳州市 545000）

一、緒言

化學實驗是激發學生學習化學興趣的重要手段，也能促使學生對所學知識加深理解。根據本人將近十年來的教學實踐及經驗體會，我認為在化學實驗教學中，教師不僅要指導學生怎樣觀察現象，還應啟發學生怎樣利用這些感性材料去思考問題，看到化學現象背后的本質。本文擬對化學實驗作為探究性學習途徑的有關問題作初步探討。

二、化學實驗與研究性學習的關系

初中化學教學是化學教育的啟蒙階段，中學生特別是初中生普遍都是好奇心強[2]。在我帶過的學生中，不管是優等生還是后進生，只要每次化學課涉及到實驗的，學生們的聽課效率就特別高，他們學習化學的動機往往是以滿足好奇心和感興趣為主的。“以實驗為基礎”是化學學科的基本特征，即使在由經驗化學向理論化學發展的今天，化學實驗仍然是化學學科發展的最現實、最生動、最有效的物質載體，化學實驗教學的首要任務是如何激發學生對學習化學的興趣，并使這種“短暫”的興趣能夠穩定地保持并得以發展，從而提高他們學習化學的主動性和積極性。

1.化學實驗是研究性學習的一種重要途徑

研究性學習是學生自主地獲取知識和技能、體驗和了解科學研究的過程和方法、形成和提高創新意識、樹立科學的價值觀和活動過程[3]。化學實驗是學生學習化學過程中的能動的實踐活動形式，化學實驗為學生創設了親身參與實踐的情境，具有獲知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。化學實驗的功能和研究性學習的特征決定了化學實驗必然是研究性學習的重要途徑[4]。

2.化學實驗作為研究性學習途徑的教學策略

化學教學中提倡和鼓勵學生通過化學實驗進行研究性學習，充分挖掘化學實驗在研究性學習中的功能，發揮化學實驗在研究性學習中創設問題情境、驗證假設或猜想等環節中的作用[2]。現代化學教育提倡研究開發研究性實驗，引導學生通過實驗去發現和研究解決問題的方法，在化學實驗中培養學生的科學素質，實現學生的學習方式由被動接受式學習向主動研究性學習的根本轉變[1]。

三、化學實驗與研究性學習課題的選擇

通過化學實驗開展研究性學習，必須著力培養學生的化學實驗能力和自主學習能力，同時也必須依據學生的知識能力來確定研究課題，特別是依據學生的化學實驗能力來選擇適當的研究課題[4]。根據我關于開展研究性學習的體會，在服從課題研究的原則基礎上，我主要采用以下幾種方法選擇課題。

1.結合化學教學選擇研究課題

當今課改的重要任務就是要提高學生的實踐能力和創新精神，適當增加一些探索性實驗，有利于提高學生的探索欲望，培養學生的創新能力。如我在在“燃燒條件的研究”的實驗中，完成教材中的教學任務后，引導學生設疑猜想“影響蠟燭燃燒時間的因素”。如果按照一般實驗的教學方式，讓學生進行驗證性的實驗，學生往往缺少參與的興趣。為了提高學生的積極性，我把研究性學習理念運用其中，對這個實驗的教學過程進行了如下設計：（1）讓學生發現和提出問題。讓學生通過實驗發現：在倒扣的燒杯下面，蠟燭一會兒就會熄滅。影響蠟燭燃燒時間的因素有哪些呢？高度是否會影響蠟燭燃燒的時間？如何影響？（2）提出假設。讓學生圍繞上述問題進行討論，他們提出了三種假設：蠟燭越高，燃燒時間越短（即高的先熄滅）；蠟燭越低，燃燒時間越短（即低的先熄滅）；同時熄滅。（3）設計實驗，收集證據。將容積相同的兩個大燒杯同時倒扣在高低不等的兩支燃燒的蠟燭上，用秒表分別測量他們的燃燒時間，并將測量的時間數據記錄在設計的表格中。（4）獲取結論，交流評價。實驗的結果有三種：一是低的先熄滅；利用生物學的知識解釋為：二氧化碳氣體的密度大于空氣，聚集在底部將矮的蠟燭先熄滅。二是高的先熄滅。利用物理學的知識解釋為：蠟燭燃燒的熱量使二氧化碳氣體的密度變小而上升，將高的蠟燭先熄滅。三是同時熄滅。當上述兩種因素同時起作用時，高低不同的兩支蠟燭就會同時熄滅。

2.結合日常生活選擇研究課題

社會生活中的問題無處不在，我引導學生從自己身邊開始思考，提出問題，并篩選確定研究課題，然后讓學生收集資料、研究實驗方案，通過實驗自主探討、自主學習，極大發揮學生的創新能力。如探討鐵生銹的原因，一方面當作家庭小實驗，提前一周布置給學生在家里做。到了上鐵的性質這節課時，將實驗室預先做好的鐵釘生銹實驗的三支試管展示給學生看，并請他們與自己所做的家庭小實驗結果對照，學生很自然就接受了“鐵在潮濕的空氣中能跟氧氣發生化學反應，生成鐵銹”這一事實。進而再請學生思考：“一半浸在水中的鐵釘，哪一部分銹斑最明顯，為什么？”啟迪學生對教材第119頁討論題“你認為鐵在什么條件下最容易生銹？”進行探究，另一方面學生又到工廠、商店、居民區、農村開展實地調查，學生對鐵生銹的原因、造成的危害及預防生銹的措施有了全面深刻的認識，寫出了較高質量的化學小論文。

3.結合當地生產實踐選擇研究課題

我結合我們當地經濟建設的實際情況，結合課外活動及實踐活動的開展，讓學生大膽探索、積極創新。譬如圍繞水的問題，可以啟發學生從我縣水的資源、利用、水患、污染、監測、防治等方面去思考，學生積極性高，提出了許多問題，他們調查排污口，參觀自來水廠，監測水的pH值及重金屬離子、苯酚等含量，并請來環保局專業人員分析講解，使的我們學生主動參與實踐的積極性大大增加。

4.結合化學課外活動選擇研究課題

化學源于生活，而又作用于生活。化學知識已廣泛滲透到社會生活的各個方面、各個角落。本人認為，貼近生活，探究生活，創設生活化學實驗新模式應該是我們化學實驗改革的重要設想之一。因此，在我的化學教學中，我大力倡導“到實驗室外做實驗，在生活中學化學”，注重教學內容在生活中的延伸和拓展，利用學生對新鮮事物的好奇心，對生活及社會熱點的關注，結合課堂教學內容設計生活化學實驗，家庭小實驗等，讓每一個學生都能獨立思考、獨立創新；張揚自我、顯示個性，充分釋放自己的潛能；在生活中進行知識的再創造、在發現。譬如我在在完成“酸堿指示劑”教學之后，讓學生利用花瓣、樹葉、水果等自制酸堿指示劑，學生即可體會到知識在生活中應用的樂趣，又通過親自動手，克服困難，不斷探求，獲得成功創造的快樂，不僅知識得到升華，獨立創新能力也進一步得到培養和鍛煉。

四、研究性學習在化學實驗應用

1.設計實驗方案

為了提高學生自主創新能力，在演示實驗中，由學生自行設計實驗過程，使之變為探究型、設計型、科研型的實驗。例如：在關于溶液的導電性演示實驗中，我給出了所需的藥品和儀器，然后讓學生自擬一個實驗方案來驗證物質的導電性。教學中我這樣安排：（1）學生自擬實驗方案。（2）學生詳細設計實驗操作過程。（3）師生討論、評價實驗。學生在實驗中，獨立探索、研究，盡管學生花的時間長一些，但在操作中提高了他們的實驗設計能力和動手能力，通過解決實驗中出現疑難問題，提高了學生獨立實驗和學習的能力。

2.改進實驗裝置

化學實驗教學不僅可以使學生觀察到用語言難以表達清楚的清晰的實驗現象，增強直觀的感性認識，而且能培養學生觀察、描述、分析問題和解決問題的能力[5]。但實驗必定會涉及到有害、有毒的物質，從某種意義上講我們學校中環境污染主要來源于化學實驗。因此，化學實驗教學中要力求利用最少的實驗藥品，獲得最佳的實驗效果，最大限度的減少廢棄物，提高學生的環境意識是非常必要的，也是切實可行的。因此，我在每一次實驗完畢后，都啟示學生利用已學知識對廢棄物進行處理，以防止廢棄物對環境的污染，并結合汽車、飛機等運輸工具排放廢氣污染空氣而形成光化學煙霧的實例，對學生進行環保意識的教育，以提高學生的環保意識，使學生意識到環保應從我做起。

3.研究不同反應條件對實驗的影響

學生做了在AlCl3溶液中滴加NaOH溶液實驗后,我讓他們將上述實驗操作順序顛倒,觀察現象,并進行解釋。再如用較純凈的鋅粒與稀硫反應速度較慢,當在反應混合物中加入少量CuSO4溶液時,反應速度大大加快,這些均可讓學生探索到實驗的原理。

4.設計創新的實驗習題

一位著名的科學家曾經這樣問過他的一個天天忙碌不休的學生：“你每天都在做實驗，那你在什么時間思考呢？”這個故事生動的告訴我們，親自參與，動手操作，可以積累經驗，培養實驗能力，而從另一個側面來說，只有獨立思考，才能發現問題，也才能使思維品質得到進一步的發散，創新才有可能存在，知識才能進一步的升華提高和發展。實驗習題作為實驗的重要的組成部分，是一種要求較高的特殊形式的實驗。它要求學生利用已有的知識和能力，獨立地學習、思考、分析問題，得出結論。如：討論實驗的原理，儀器和藥品的選擇，操作步驟的設計等等，這樣通過新穎的實驗習題的訓練，既培養了學生綜合運用基礎知識，解決具體問題的能力，也使學生的思維發散、創新，得到進一步提高。如我在《鹽的性質》教學之后，我給學生安排這樣一道習題：某一份無色溶液含有Na+可能含有CO32-、SO42-、Cl-等陰離子。請你設計實驗方案驗證三種陰離子的存在，并完成實驗報告。學生通過討論分析、課堂交流，比較、篩選：要驗證CO32-、SO42-、Cl-三種陰離子的存在，首先要驗證CO32-的存在，但不能用稀鹽酸或稀硫酸，以防對溶液中SO42-?和Cl-產生干擾，只能用稀硝酸且過量；其次驗證SO42-的存在，應用Ba2+，但不能用BaCl2溶液，以防對檢驗Cl-產生干擾；最后才能用AgNO3溶液檢驗Cl-。

通過上過實驗習題有針對性的訓練，在課堂教學中不斷創設問題情境，設置懸念，組織學生交流、探討、分析，使學生在討論中自我修正、完善、評價，能動地進行主體表現。而且討論中學生更全面的對知識進行了分析和評價，大大開闊了學生的思維境界，這樣不僅培養了學生敢于探索的毅力和自信心，同時也培養了學生的創新精神。

五、通過化學實驗進行研究性學習時應注意的問題

1.引導學生通過多種途徑進行研究性學習

化學實驗是研究性學習的重要途徑，但并非是惟一的途徑。有些內容用探究性學習并不一定需要通過化學實驗來進行，特別是對學生具有較多知識背景的內容和物質微觀結構的學習更是如此。如學生對原子結構模型提出質疑，我們無法通過實驗進行探究，但可以通過化學史料，沿著科學家的研究足跡，去想象、去思考。有些內容的研究性學習可以通過包括化學實驗在內的多種途徑來進行。因此，在化學教學中，要根據學生的實際情況、具體學習內容和學校的教學條件等，引導學生科學、合理地選擇研究性學習的途徑。

2.營造良好的研究性學習的氛圍

學生對事物有天然的好奇心和探究的愿望，學習的進行很大程度上取決于這種自然傾向的激發。教師必須注意給學生營造寬松、民主、自由的氣氛。英國哲學家約翰密爾曾說過：天才只能在自由的空氣里自由自在地呼吸。在通過化學實驗進行探究性學習過程中，鼓勵學生大膽地提出實驗方案，即使是在對學生提出的不全面、不完善甚至錯誤的實驗方案，也要以表揚鼓勵為主，充分肯定學生在提出實驗方案過程中的主動參與精神和創新意識。另外，教師應保護學生的好奇心、探究欲和探究性行為，允許他們在保證安全的前提下按照自己的方案進行研究活動，讓學生在探究過程中經受挫折的磨練，并體驗研究的樂趣和成功的喜悅。

3.注意在化學實驗中培養學生的科學素質

化學實驗是一種重要的科學活動，可以把觀察、實驗控制、收集事實、分析和統計結果等科學方法融于一體。在實驗中應引導學生逐步掌握科學研究方法。通過化學實驗還可以培養學生實事求是、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，這些是研究性學習的必要條件，也是學生在未來社會全面發展所必需的基本素質。

六、結語

總之，通過化學實驗開展研究性學習，把研究性學習的教學和教育理念貫穿于化學實驗之中，增強了學生開展研究性學習的主動性和趣味性。學生化學實驗能力的提高，促進了研究性學習活動的開展，提高了研究課題的質量；反之，研究性學習又進一步提高了學生的實驗能力和實踐能力，促進了學生創新能力和綜合素質的全面發展。同時學生在實驗研究中樹立了堅忍不拔、百折不回的意志品質，養成了追求真理、實事求是的科學精神。

[1]梁慧姝鄭長龍.化學實驗論.南寧：廣西教育出版社，1996.16～89

[2]劉知新.化學教學論.北京：高等教育出版社，1997.32～97

[3]劉大春.科學哲學通論.北京：中國人民大學出版社，1998.69～76

[4]劉上賢.中學化學實驗大全.上海：上海教育出版社，1998.28～107

[5]許振明.在化學實驗中培養學生的觀察能力.北京：北京師范大學出版社，1999.56～66