在探究中體驗在體驗中發(fā)展

趙曉峰 王海紅

摘 要 化學實驗教學是一種以實驗為基礎的科學探究活動，在具體實驗過程中讓學生自行設計一些探索性實驗，使學生變被動為主動，去切身體驗科學探究的過程，形成實事求是、嚴謹細致的科學態(tài)度和努力進取的品質，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，以提高科學素養(yǎng)來促進個人的發(fā)展。

關鍵詞 化學；實驗探究；探索性實驗；科學素養(yǎng)；原電池

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）09-0141-02

化學課程標準要求通過化學課程的學習，使學生體驗科學探究的過程，強化科學探究的意識。傳統的化學實驗教學，常常是教師把實驗目的、實驗內容及步驟細致而周密地安排好，甚至連結論也預先告訴學生，學生只需“照方抓藥”被動實驗，缺乏主動性和能動性，在一定程度上影響了觀察、分析和解決問題能力的培養(yǎng)，缺乏創(chuàng)新。教師應該挖掘教材中理論知識和實驗知識的結合點，引導學生自行設計一些探索性實驗，讓學生參與設計，使學生在實驗過程中變被動為主動，去切身體驗科學探究的過程，形成實事求是、嚴謹細致的科學態(tài)度和努力進取的品質，從而培養(yǎng)學生對科學知識的創(chuàng)新，最終全面提高科學素養(yǎng)來促進個人的發(fā)展。

本文將以“原電池的工作原理”為例，談談在教學過程中如何開展實驗探究的學習。

1 探究設計

實驗探究是化學科學研究的最基本方法，而原電池理論是高中化學“反應原理”部分的重難點。本節(jié)課以原電池模型為理論基礎，開展實驗探究，圍繞原電池展開討論，在真實實驗情境中通過數據分析，自主發(fā)現問題，大膽假設，有利于教學中重難點知識的深化理解。通過問題驅動實驗探究，引導學生發(fā)現并歸納可能影響原電池電流強度的因素，從而確立本節(jié)課的探究課題，再讓學生自主討論，設計實驗方案，并實施實驗驗證，完整展現自主實驗探究的全過程。通過自主實踐探究，體會科學探究實驗的全過程，構建“對比實驗”的實驗思想和科學方法，在不斷的假設、驗證、反思、修改中培養(yǎng)求真求實的科學探究精神。

2 探究目標

1）通過原電池的實驗探究，加深對電池工作原理的認識，了解影響電池電流強度的因素。

2）體會“對比實驗”的實驗方法，通過觀察、實驗、比較、歸納等方法開展自主實驗探究。

3）提高交流合作、分析解決問題的能力，培養(yǎng)在實驗驗證中求實求真的科學精神。

3 探究過程

實驗開始前，先引導學生學習實驗探究的程序，如圖1所示。

活動一：問題發(fā)現，課題確立

實驗任務：小組協作選擇合適儀器和藥品組裝一個微型原電池，測其電流并及時記錄分析，所得數據結論整理在學案上。

儀器用品：玻璃片（大小各一）、濾紙、小金屬片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、靈敏電流計、導線、鑷子、硫酸銅溶液（0.15 mol·L-1、0.05 mol·L-1）。

實驗支持：1）金屬片和導線夾頭部已用砂紙分別打磨過，可直接使用；2）用鑷子夾取濾紙懸于燒杯上，用溶液充分浸濕后，與兩金屬片緊貼好，用玻璃片將已浸濕的濾紙壓住；3）導線夾與金屬片接觸即可，導線夾不要被溶液沾濕；4）數據記錄指針偏轉格數，測完電流后請及時斷開電路。

微型原電池的裝置示意圖如圖2所示。

現象及數據記錄（標明所選溶液濃度）：（略）。

實驗結束后，各小組討論匯報各自的實驗現象和數據，教師適時引導學生發(fā)現各小組間的數據存在差異，思考討論哪些因素可能影響電池的電流強度。這一探究活動用真實的實驗數據來發(fā)現問題，讓學生確立本節(jié)課的探究任務：可能影響原電池電流強度的因素，如電解質溶液濃度、電極間距、電極活潑性等。

活動二：方案設計，實驗探究

1）明確設計方案，交流互評優(yōu)選。

2）選擇其中一個可能因素作為實驗目的，領取小組任務、儀器藥品。

【分組任務1】

實驗目的：其他因素不變，電極間距對電池電流強度的影響。

實驗儀器：玻璃片（大小各一）、濾紙、小金屬片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、靈敏電流計、導線、鑷子、CuSO4溶

液（0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1）。

實驗支持：1）兩電極不能直接接觸；2）導線夾不能被溶液浸濕；3）要選用同濃度的同種溶液，且溶液用量不變（即滴到濾紙上的用量就是2滴管左右）。

【分組任務2】

實驗目的：其他因素不變，電解質溶液的濃度對電池電流強度的影響。

實驗儀器：玻璃片（大小各一）、濾紙、小金屬片（Zn、Cu）（1 cm×4 cm）、靈敏電流計、導線、鑷子、CuSO4溶

液（0.15 mol·L-1和0.05 mol·L-1）、H2SO4溶液（0.1 mol·L-1

和0.05 mol·L-1）。

實驗支持：1）選用H2SO4溶液時，請調整接線柱到G1位置；2）更換溶液時請及時更換濾紙，且洗凈擦干金屬片表面；3）每種溶液用量保持基本不變（即每次實驗滴到濾紙上的用量是2滴管左右）。

【分組任務3】

實驗目的：其他因素不變，電極活潑性對電池電流強度的影響。

實驗儀器：玻璃片（大小各一）、濾紙、小金屬片（Mg、Zn、Fe、Cu）（1 cm×4 cm）、靈敏電流計、導線、CuSO4溶液（0.15 mol·L-1或0.05 mol·L-1）、鑷子。

實驗支持：1）電極材料（Fe、Mg）均有標記；2）正極為Cu，更換負極材料來對比；3）用同一濃度的同種溶液，且溶液用量恒定不變（即2滴管滴到濾紙上）。

數據記錄見表3。

3）實施實驗，記錄并整理數據，分析得出結論，及時整理實驗報告。

在整個探究實驗的過程中，各小組確定課題后，領取小組任務、實驗用品，實施實驗。教師及時收集各小組實驗數據，集中展示，各小組自己匯報交流，及時點評，達成共識。在實施過程中，各小組討論交流，既能培養(yǎng)學生的獨立思考能力、小組合作能力，又培養(yǎng)了學生的對比、類比、遷移能力以及數據記錄整理的能力。通過多媒體技術（拍照、上傳圖片）進行現場數據收集，使數據的記錄和分析直觀生動，提高了交流探討的實效性。

活動三：學以致用 結合前面的實驗探究所得出的結論，利用便利的常見物品，設計有一定實用價值的小電池來帶動發(fā)光二極管。（用品提供：橙子、鉛筆芯、鐵絲。）

在這個環(huán)節(jié)，學生要討論如何有效控制影響因素，并不斷在實驗過程中修改方案。這個過程既能提升學生在本節(jié)課所學到的知識，又能培養(yǎng)學生綜合運用探究成果來解決實際問題的能力，并激發(fā)學生對實驗探究的興趣和欲望，使實驗教學效能增大。

通過這節(jié)實驗探究課的學習，學生從自己的實驗過程中歸納總結出知識，又把所學的知識應用到練習中去解決實際問題，這是學習和探究的根本目的，也是一個重要環(huán)節(jié)。在課堂上，教師與學生打成一片，一起討論，一起爭辯，學生活而不亂，興致高漲，創(chuàng)新能力自然就發(fā)揮出來，并體驗到實驗探究的樂趣。這樣的教學模式更能激發(fā)學生接受教育的興趣，充分調動學生學習的主動性和積極參與性。