高中化學教學中“實驗
——探究”模式探索

陳天云

（張家港高級中學　江蘇　張家港　215600）

高中化學教學中“實驗
——探究”模式探索

陳天云

（張家港高級中學江蘇張家港215600）

“實驗——探究”模式是將直觀教學和發(fā)現(xiàn)學習相結(jié)合，通過探究，獲取新知識的一種實驗教學范型。該模式突出教學的探索性，強調(diào)學生對實驗的主動感知和對過程的親自體驗，凸顯發(fā)現(xiàn)學習和探究教學的結(jié)合，從而促成科學素養(yǎng)的提高。

“實驗——探究”模式；發(fā)現(xiàn)學習；探究教學；科學素養(yǎng)

新課程改革業(yè)已跨過十個年頭，隨著改革不斷深入，“實驗——探究”式教學作為科學素養(yǎng)的有效培養(yǎng)途徑，已得到廣大教師的認同并堅定不移地踐行著。但大家對“實驗——探究”式教學的具體理解不盡相同，本文主要就其模式以及具體如何融入常態(tài)課堂進行討論。

一、關(guān)于“實驗——探究”模式的認識與理解

“實驗——探究”模式是將直觀教學和發(fā)現(xiàn)學習相結(jié)合，通過探究獲取新知識的一種實驗教學范型。從教學目標看，引導學生通過感知實驗，實現(xiàn)知識生長、技能鍛煉、思維發(fā)展、能力提高、方法習得和素養(yǎng)達成。從教學過程看，突出教學的探索性，強調(diào)三維目標在探究過程中的統(tǒng)一。從教學方式看，凸顯發(fā)現(xiàn)學習和探究教學的結(jié)合。從教學元素看，探究內(nèi)容可以源于又高于教材，同時彰顯教師“導”與學生“主”的辯證統(tǒng)一。

二、關(guān)于“實驗——探究”模式的探索與實踐

［模式一］問題→討論→實驗→分析歸納→結(jié)論→應用

此模式強調(diào)學生通過實驗探索主動獲取第一手感性認識材料，進而加以分析習得新知識點，最后進行歸納總結(jié)形成新知識塊。該模式對學生思維深刻性的要求并不高，多適用于物理性質(zhì)方面的開放式探究教學。

［案例1］金屬Na的物理性質(zhì)

（1）教學目標

認識Na的物理性質(zhì)；鍛煉動手操作和實驗觀察能力，提高思維的敏捷性和理解性；培養(yǎng)探索研究的精神。

（2）教學過程

教學程序（師生活動）

［問題］鈉元素分布廣，在海水中儲量豐富，然而直到19世紀初人類才首次制得金屬鈉，那么鈉到底有怎樣的性質(zhì)呢？

［討論］同為金屬，鈉的物理性質(zhì)會不會和常見的鐵、鋁類似呢？

［實驗］觀察保存在煤油中的鈉，用鑷子從試劑瓶中取出一塊，用濾紙吸干表面的煤油，放在玻璃片上，觀察其表面，再用小刀從中間切開，觀察鈉的“真面目”，并注意切面的變化。

［觀察］鈉沉于煤油底部，剛?cè)〕鰰r表面灰暗，易被切割，切開后切面顯銀白色并很快變暗。

［分析］鈉沉于煤油底部說明鈉的密度比煤油大，易被切割說明其質(zhì)地軟，切面顏色說明鈉的“真面目”是銀白色的，而很快變暗是被氧化的緣故。

［結(jié)論］鈉是一種銀白色金屬，易被氧化，質(zhì)軟，密度比煤油大（后續(xù)做了鈉與水的反應之后再對密度和熔點作補充）。

［應用］簡述實驗室鈉的保存方法及理由？查閱資料了解工業(yè)上鈉是如何保存的？

［模式二］問題→討論→實驗→科學抽象→結(jié)論→應用

此模式強調(diào)在實驗探究的過程中引導學生進行抽象思維，進而概括出對物質(zhì)的本質(zhì)及其變化規(guī)律的新認識。其中，科學抽象包括表征性抽象及更深層次的原理性抽象。該模式對學生思維深刻性、獨創(chuàng)性要求較高，多適用于化學性質(zhì)和反應原理方面的指導探究式教學。

［案例2］沉淀轉(zhuǎn)化的一般規(guī)律和實質(zhì)

（1）教學目標

認識沉淀轉(zhuǎn)化的一般規(guī)律，理解沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)；通過定性判斷和定量計算兩種途徑進行科學抽象，提高抽象思維能力；培養(yǎng)科學探究的精神。

（2）教學過程

教學程序（師生活動）

［問題］在科學研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，經(jīng)常需要將一種沉淀轉(zhuǎn)化為其他沉淀，那么，沉淀轉(zhuǎn)化有沒有規(guī)律，其實質(zhì)是什么呢？

［實驗］向試管中加入0.5mL 0.1mol/LAgNO3溶液，再滴加0.5mL 0.1 mol/L NaCl溶液，振蕩、觀察現(xiàn)象；再向其中滴入0.5mL 0.1mol/L KI溶液，振蕩、觀察現(xiàn)象，最后再向其中加入0.5mL 0.1 mol/L Na2S溶液，再振蕩。

［觀察］開始產(chǎn)生白色沉淀，然后轉(zhuǎn)化為黃色沉淀，最終沉淀變?yōu)楹谏?/p>

［討論］已知:25℃時，AgCl、AgI、Ag2S的溶解度分別為1.5×10-4g、2.1×10-7g、1.3×10-16g，分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因。

［分析］一開始生成AgCl沉淀；當?shù)渭覭I溶液時，溶液中的Ag+和I-結(jié)合生成了更難溶的AgI，由于溶液中Ag+濃度減小，促進了AgCl的溶解，最終AgCl全部轉(zhuǎn)化為AgI。同理，由于Ag2S的溶解度比AgI更小，當?shù)渭覰a2S溶液時，AgI轉(zhuǎn)化為Ag2S。

［結(jié)論］一般來說，溶解能力較強的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解能力較弱的物質(zhì)。

［引導］以上是大家根據(jù)相關(guān)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)作出的定性判斷，能否以定量計算的方式進一步分析沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)呢？試以AgCl轉(zhuǎn)化為AgI為例說明。

［分析］生成AgCl沉淀后，溶液中c（Ag+）=≈1.03×10-5mol/L，在加入KI溶液后，? c（Ag+）.c（I-）=（1.03×10-5×2/3）×（0.1×1/3）≈2.29×10-7＞Ksp（AgI）=8.51×10-17，Ag+和I-不斷結(jié)合生成AgI，使AgCl的溶解平衡不斷移動，最終轉(zhuǎn)化為AgI；同理，AgI轉(zhuǎn)化為Ag2S也可以用定量計算的方法證實。

［結(jié)論］沉淀轉(zhuǎn)化的實質(zhì)是沉淀溶解平衡的移動。

［應用］鍋爐水垢中含有CaSO4，會影響鍋爐使用壽命并帶來安全隱患，可將其轉(zhuǎn)化為易處理的CaCO3，試查閱相關(guān)數(shù)據(jù)分析原理。

［模式三］問題→討論→假設(shè)→展開實證→結(jié)論→應用

此模式強調(diào)在部分實驗事實和科學理論的基礎(chǔ)上對未知現(xiàn)象、性質(zhì)或規(guī)律提出假說，并采用實驗檢驗、理論檢驗等手段展開實證。該模式可以讓學生很好的體會科學探究的過程、方法，認識實驗這一最高法庭的意義，多適用于理論課和學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的指導探究式教學。

［案例3］苯酚鈉溶液中通入CO2的產(chǎn)物探究

（1）教學目標

掌握苯酚鈉與CO2的反應產(chǎn)物，認識苯酚的酸性強弱；體會探究的步驟、方法和過程，培養(yǎng)思維的深刻性、批判性和靈活性；樹立正確唯物觀。

（2）教學過程

教學程序（師生活動）

［問題］向苯酚鈉溶液中通入CO2可以觀察到溶液變渾濁，確定一種產(chǎn)物是苯酚，那么另一種產(chǎn)物到底為何物？

［討論］眾說紛紜，有的認為是Na2CO3，有的認為是NaHCO3，更多的學生認為要具體視通入CO2的量而定。

［假設(shè)］依據(jù)討論進行歸納，提出三種假設(shè)。假設(shè)1:是Na2CO3；假設(shè)2:是NaHCO3；假設(shè)3:與通入CO2的量有關(guān)，少量生成Na2CO3，過量轉(zhuǎn)化為NaHCO3，量適中時也可能是兩者的混合物。那么，該如何證實？

［討論］有學生提出選用CaCl2溶液，但很快有人反對，理由是事實上碳酸氫鈣的溶解度不大，隨即有學生提出改用BaCl2溶液，這下幾乎沒有人反對。那么，就用實驗來證明一下吧！

［實驗］學生分組實驗，取兩支小試管，分別加入1mL 1mol/L Na2CO3溶液和1mL 1mol/L NaHCO3溶液，再分別滴加少量1mol/L BaCl2溶液。

［觀察］都有白色沉淀生成，說明上述方案不可行。

［引導］大家不要被如何檢驗產(chǎn)物到底是Na2CO3還是NaHCO3這個問題本身所束縛，可以改變一下策略，直接求證不行，就選用間接證實的辦法，從物質(zhì)共存的角度可以尋求突破嗎？

［討論］可以設(shè)計一組苯酚與Na2CO3或NaHCO3溶液能否共存的實驗。

［實驗］取兩支小試管，分別加入少量渾濁的苯酚溶液，向其中一支滴加1mol/LNa2CO3溶液，另一支滴加1mol/LNaHCO3溶液，邊滴邊振蕩。

［觀察］前者溶液變澄清，后者依然渾濁。

［分析］苯酚與Na2CO3溶液不能共存，與NaHCO3溶液能共存，所以產(chǎn)物中不可能有Na2CO3。事實上，25℃時，Ka（苯酚）=1.3×10-10，Ka2（H2CO3）=5.61×10-11，苯酚比電離出H+的能力更強。

［總結(jié)］苯酚鈉溶液中通CO2生成的是苯酚與NaHCO3，且與通入CO2的量無關(guān)。

［應用］設(shè)計實驗證明鹽酸、碳酸、苯酚的酸性依次減弱，請畫出簡易裝置圖，標明所用試劑并寫出相關(guān)反應方程式。

三、關(guān)于“實驗——探究”模式的實踐后反思

1、落實探究課題:課題內(nèi)容要與學生的認知水平相符，這樣開展探究活動才能讓學生有“根”可抓，并在“根”基上實現(xiàn)知識、能力的生長。如果探究課題太唐突，難度過大，實際上也就脫離了學生的心理基礎(chǔ)，一切成了“空中樓閣”。

2、凸顯思維培養(yǎng):“實驗——探究”模式最大的特點是利用實驗突出教學過程的探索性，強調(diào)三維目標在探究過程中的統(tǒng)一。而三維目標中的核心變量是學生的思維，所以教師應該把思維能力、方法作為培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的一個落腳點。上述所舉案例即凸顯了思維培養(yǎng)，如歸納、抽象、假設(shè)、間接求證、微觀想象等。

3、把握教師“導”與學生“主”的辯證統(tǒng)一:在探究過程中最突出的一對矛盾即所探究的內(nèi)容、規(guī)律、結(jié)論是教師已知的，但對學生來說是未知的，這一矛盾決定了教師的主導地位和學生的主體地位，而不能反過來。所以，一方面需要教師權(quán)衡好“導”的度:如果教師的主導性發(fā)揮過度，就可能轉(zhuǎn)向單向傳輸知識的行為；如果沒有適時適度的引導組織，又會使探究過程失控，失去方向性和有序性。另一方面，讓學生在主動感知實驗、親自體驗探究、積極開發(fā)思維的過程中，確保其主體地位，甚至要允許學生“出錯”，試誤是體現(xiàn)學生主體性的重要方面。

4、堅持“實驗——探究”為教學服務:這實際上是“教實驗”還是“用實驗教”的問題，在一些常態(tài)課堂中，往往出現(xiàn)把實驗教學當成一個流程走過場的情況，教師或?qū)W生只是做完了實驗，而沒有滲透過程方法的教學，實驗和教學似乎是割裂的。我們應該堅持“實驗——探究”為教學服務，與三維目標融為一體，使學生不僅習得知識技能，更在探究過程中獲得思想、方法、情感等科學素養(yǎng)的提升。另外，上述“實驗——探究”的三種模式并非孤立的，也不是一成不變的，而是融會貫通的。要使“實驗——探究”更好的為教學服務，就應該靈活運用不同模式，一堂課中可以有不同模式的運用，甚至一個微型探究課題也可以融合不同的模式，進而優(yōu)化教學，以便更好地服務于教學。

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［2］王忠林.化學實驗教學探索（第1版）［M］.北京：人民教育出版社，2005：125-132

［3］林肅浩，陸燕海.高中化學實驗疑難問題探究（第1版）［M］.杭州：浙江大學出版社，2013：171-172

［4］王祖浩，張?zhí)烊糁骶?高中化學教學參考書有機化學基礎(chǔ)（選修）（第1版）［M］.南京：江蘇教育出版社，2010：66-67

［5］陳天云.高中化學教學中“實驗——演繹”模式探索［J］.化學教與學，2013，（10）：11-12

1008-0546（2015）10-0087-03

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.031