初中化學探究性實驗教學的研究

摘 要：化學是研究物質的，對物質的認識與研究離不開實驗?；瘜W是一門以實驗為基礎的自然科學，化學實驗特別是探究性實驗，其內容充滿思維性、挑戰性、興趣性、探究性，能激發學生的好奇心和求知欲，隨著新課程實施的不斷深入以及該校實驗室條件的不斷改善，該校化學教師確立了“探究性實驗教學的研究”課題，目的是要提高學生學習化學的興趣，最終達到改進以往化學教學過程中的陳舊固有的模式，探索出更加適合現代初中化學教學的新的有效方法，為全面提高教學質量開創新途徑、新方法。

關鍵詞：化學教學 探究性實驗 探究能力 教學研究

中圖分類號：G633 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（c）-0144-03

1 探究性實驗教學的概念和理論依據

（1）探究性實驗是指由教師給出或學生自定探索課題，讓學生自己擬定實驗方案，制訂實驗步驟，獨立地運用實驗手段，探索未知的現象或數據，并在獲得的現象或數據的基礎上通過科學抽象總結出結論的一種實驗形式。

（2）探究性實驗教學的理論依據。

①布魯納理論：“認識是一個過程，而不是一種產品。” 學習不僅是讓學生掌握知識，更要學生去體驗所學知識的原理所產生的過程。

②皮亞杰認識論：只有新的刺激與認知主體原有的認知結構之間發生矛盾或沖突，才能引起主體容納新的刺激。借助實驗中的化學現象，使學生產生強烈的探索欲望，有利于引起學生認識結構的重新組織和進一步發展。

③自然科學方法論：自然科學的研究過程是以自然現象科學實驗為基礎，用科學方法而開展的過程。因此，按自然科學的研究設計探究性實驗教學，有利于培養學生運用科學方法探究，進而不斷提高解決實際問題的能力。

2 新課程標準對科學探究的要求

一級主題：科學探究。

二級主題：①增進對科學探究的理解；

②發展科學探究的能力；

③學習基本的實驗技能；

④完成基本的化學實驗。

課標中對科學探究主題的內容和學習目標提出了具體的要求?？茖W探究學習目標的實現必須讓學生親身經歷豐富的探究活動。筆者認為在中學化學教學中對科學探究實驗應該予以高度重視。

3 探究性實驗教學的實施前期準備工作

3.1 確定要探究的課題

在多年的初中化學教學實踐中，根據當今初中學生的特點和該校化學實驗室儀器設備條件，把實驗分為學生探究實驗、教師演示實驗、學生家庭小實驗等，另外還開設一些開放性綜合性實驗。而其中有以學生探究實驗為主的人們共選擇了其中的17個進行探究教學，這些實驗是空氣中氧氣含量的測定、催化劑的驗證、二氧化碳和水的反應、鐵生銹條件的探究、質量守恒定律的探究、鐵生銹的條件、石灰石的煅燒后產物的檢驗、酸堿指示劑的選擇、影響物質溶解性的因素、燃燒條件的探究、中和反應的探究、二氧化碳和氫氧化鈉的反應、探究水的組成、二氧化碳性質、氧氣性質、蛋白質性質、工業煉鐵探究。學生也可以自己擬定想要探究的課題，并在教師指導下完成自己的探究。

3.2 保證探究性實驗教學的順利實施采取的一些措施

課堂探究性試驗實施難，為避免學習者把實驗探究課堂當成游樂場，把實驗器材當玩具，把合作交流當成交頭接耳講笑話的舞臺。從而影響探究活動的開展。為此教師在探究教學中應該嚴格組織合理調控。該校班額不大每班大約40人，學生素質較好，課堂紀律較好，但是在實驗探究課時依然要避免上述不良情況的發生。為便于實驗探究教學的順利進行，便于學生學習與討論。九年級開設化學課不久，就將每班學生分成若干學習小組，每組一般四人，每組設有一名組長（組織學習能力強者）。小組成員看座位情況有時可以調換，并設有實驗記錄員。設置課堂表現評價機制，小組互評自評再師評等。同學相互協作互相幫助互相監督共同研討與辯論，這樣的學習小組在該校已經成為一大特色促進了學生的學習。

4 探究式實驗教學的實施細則

從當代學生的時代特點和認知規律出發，以自然科學方法論為指導，將探究性實驗教學概括為：（1）提出問題；（2）猜想與假設；（3）制定實驗方案；（4）現場實驗；（5）記錄實驗現象；（6）得出結論；（7）思考評價；（8）交流探索等要素。

4.1 提出問題

愛因斯坦說：提出問題比解決問題更重要。在進行探究性實驗時大多數學生只習慣于思考老師所提出的問題，很少主動地去提出問題。教師在化學教學中應該有意識地培養學生提出問題的能力。

提出問題的幾種策略。

（1）讓學生在閱讀、觀察和實踐中提出與化學相關的問題。

（2）興趣對有效地學習是非常重要的。要激發學生對社會生活中與化學相關的各種現象產生興趣。

（3）創設問題情境，引發好奇，使學生積極提出問題。

科學探究是從問題開始，而問題產生于懷疑，宋朝哲學家朱熹說過：“學貴善疑，大疑則大悟，小疑則小悟，不疑則不悟?！痹谔岢鰡栴}環節教師起引領作用，實際教學中也可以由教師直接提出探究的問題。

提出問題要注意：發現問題的角度；提出問題要具體化便于開展探究；問題敘述形式盡量直接發問。

4.2 猜想與假設

假設是根據已有的科學依據或客觀事實，對探討的問題提出一種或幾種可能的情況。在實際探究中，對探究的問題相關知識和事實不夠充分的時候，可以大膽進行假設及聯想。例如：在二氧化碳通入紫色石蕊試液中石蕊變紅。是什么物質使石蕊變紅的呢？同學們各抒己見，積極思維，并猜想使石蕊變紅的物質可能是水或者是二氧化碳或者是二氧化碳和水反應的生成物。教師在這個實驗探究的要素中要引導學生學會進行猜想和假設的能力。

提出猜想與假設時有以下幾點。

（1）要具有科學合理性。猜想是從提出問題的基礎上進行的，猜想要從問題出發應該具有科學合理性。

（2）要具有全面性。問題的猜想不止一種可運用討論的方法把可能性考慮全面。例如：探究物質成分時，猜想的物質可以是符合條件的純凈物也可能是混合物。

4.3 設計實驗方案

假設提出后，就要想方設法去檢驗它，用實證性材料去推翻原假設或支持原假設即設計實驗方案。

（1）實驗方案包含的基本內容。

①名稱；②目的與要求；③實驗原理；④實驗用品；⑤裝置圖；⑥步驟和方法；⑦注意事項；⑧實驗現象的觀察與記錄；⑨實驗現象的分析及結論。

（2）方案設計基本原則：科學性；可行性；安全性；簡約性；綠色環保。

（3）實驗方案的設計案例。

教師要有目的地逐步地提高學生實驗方案設計的能力和水平，不可急于求成。實驗方案的設計有助于培養學生嚴謹認真的科學態度，培養學生多渠道獲取信息的能力，能提高學生綜合處理問題的能力。

教學案例：質量守恒定律。

探究主題：化學反應前后各物質質量總和是否發生改變。

各小組設計了如下的實驗方案。

方案一：把一片銅片放在敞口試管中稱量其總質量，再把裝有銅片的試管在酒精燈的火焰上加熱2～3 min待試管冷卻后再稱量其總質量。觀察天平是否平衡。

方案二：在一支5 mL試管中加入稀鹽酸把此試管放在裝有大理石的燒杯中稱量，再把試管中的鹽酸倒入燒杯中稱量，觀察天平是否平衡。

方案三：取硫酸銅溶液于小燒杯中并將燒杯置于托盤天平上之后把一根鐵釘置于燒杯旁稱量其總質量，把鐵釘浸在硫酸銅溶液中待反應完畢再進行稱量，觀察天平是否平衡。

上述案例中設計的三個方案同學們討論的結果是方案一中實驗設計有問題，參加反應的氣體沒有被稱量，應該把敞口試管換成試管口塞上橡皮塞的密閉裝置。猜想二中有氣體生成的反應應把生成的氣體收集起來，應把燒杯換成錐形瓶，在瓶口放橡皮塞，為防止膠塞彈出錐形瓶底要放澄清石灰水。有的小組同學把敞口裝置改成用大氣球收集氣體的密閉裝置。實驗后發現天平不平衡經討論分析：生成氣體產生的浮力對實驗也是有影響的。學生在實驗過程中及時的思考并解決了這些問題，對掌握知識是非常重要的。

4.4 實驗操作

實驗操作的過程既是檢驗學生設計的實驗方案的合理性、可行性的過程，更是鍛煉學生實際動手能力和隨機應變能力的過程；更是培養學生認真學習態度的重要過程。要鼓勵學生在實驗過程中積極地動手動腦，不完全依賴書本。讓學生去認真體驗操作的過程，真正嘗到探究的樂趣。在實驗過程中可能會出現一些意料不到的事，如實驗的某一步失敗以及某些現象的不可預見性等。

實驗過程中要注意以下幾點。

（1）良好的實驗習慣；（2）操作的規范性；（3）要嚴格遵守方案中的操作流程；（4）認真觀察；（5）實事求；（6）認真對待實驗中出現的各種現象；（7）相互幫助，團結協作。

4.5 記錄實驗現象收集證據

在中學化學教學中的證據包括以下幾類：（1）化學實驗事實、化學史實；（2）自然現象、生活經驗；（3）化學科學中技術發展及其應用中的重大成果、化學對個人和社會發展產生重要影響的事件等等。教師在教學中要注意引導學生通過各種途徑，從多方面來收集有關證據。收集證據的途徑和方式有觀察和實驗、查閱報紙和書刊、上網、實際調查、訪問等。

4.6 解釋與結論

解釋與結論是科學性探究實驗的重要組成部分，解釋與結論的得出，需要運用一定的科學方法。在教學中，教師要有目的、有計劃地通過具體的探究活動，使學生在學習化學基礎知識和化學實驗技能的同時，學習得出解釋與結論的基本方法。包括比較與分類、歸納與概括等。

4.7 反思與評價

實驗方案的評價主要包括以下幾點：（1）效果是否明顯；（2）操作是否安全；（3）裝置是否簡單；（4）實驗是否易操作、藥品用量的多少；（5）步驟的多少、實驗所用時間長短；（6）是否綠色環保等。

4.8 交流討論

在交流過程中，鼓勵學生發表自己的見解，明確某種看法，認真聽取他人意見，積極參與辯論，理智地堅持己見尊重客觀事實敢于修正自己的錯誤觀點。學生通過探究過程的討論與交流，形成了一個溝通與合作的良好氣氛，發展共同合作，分享信息的團隊精神，這也是當代青年學生所應具備的基本素質。

5 探究式實驗教學的實踐體會及取得的成績

5.1 在一定程度上促進了學生的主體發展

在探究性實驗教學中學習者對實驗原理和實驗現象的認識更為深刻，特別是利用實驗處理實際問題的能力有了很大提高；對化學實驗的重要性和科學性有了更深刻的認識；對化學學習的興趣更為濃厚。發展了探究能力，也培養了學生的解題策略。在一定程度上促進了學生的主體發展。

5.2 教學成績顯著

實驗與探究題在中考中占有重要地位，該?；瘜W教師特別重視探究性實驗教學，重視學習者探究思維能力的培養，化學成績在歷次考試中均名列前茅。

5.3 教師的教學行為發生了改變，促進了教師專業化成長

教師從不知怎樣從事探究性實驗的教學到熟練掌握探究性實驗教學的一般過程和教學方法?？偨Y出了一些有效的探究性實驗指導策略：小組合作，師生合作實驗的策略，變演示實驗為探究性實驗的策略等。促進了教師的專業化成長。

總之，探究性實驗教學整個過程中教師是組織者，引導者，合作者。變“滿堂灌”為啟發式，變教師“主宰”為教師“主導”，變學生“被動”為學生“主動”。變學生“模仿”為學生“探索”，變注重教師的“教”為注重學生的“學”，將科學探究作為教學核心。這是提高化學教學的有效途徑，也是對學生實施素質教育的重要途徑，是科教興國戰略在化學課程改革中的具體體現?？茖W探究對發展學生的科學素養具有不可替代的作用。應予以重視，研究和推廣。

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