實驗探究的有效性和真實性課例研究

武艷

摘 要：實驗探究是一種有目的的實踐活動，在通過探究幫助學生建構概念和知識體系的同時，要注重提高探究的有效性和真實行，要注意學生探究精神的塑造。

關鍵詞：實驗探究；真實性；有效性；原電池

課程標準指出：通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究意識，促進學習方式的轉變，在實踐中培養學生的創新精神和實踐能力。首先，實驗探究是一種有目的的實踐活動，以知識為載體，以實驗為手段，培養學生的實驗操作能力、觀察能力、創新意識，通過探究建構概念和知識體系，教師要精心設計和引導，以提高實驗探究的有效性，否則，實驗探究就會淪為一種形式。其次，要注意學生探究精神的塑造，培養學生尊重事實、尊重科學的態度，鼓勵學生對實驗探究真實性的表達，否則，就會成為一種偽探究。本節課的設計是使學生經歷化學能與電能的轉化探究過程，了解原電池的工作原理，建立原電池的基本概念和電化學知識體系。下面以人教版《必修2》“原電池”教學片段為例進行分析。

本節課是由金太陽教育集團組織的在河北定州中學舉行的全國同課異構本人的公開課，課后有一些感想，現總結如下：

一、為建立基本概念和知識體系而探究，以提高探究的有效性

【實驗探究1】將銅片和鋅片同時插入稀硫酸中。

【現象】銅片表面無現象，鋅片表面有氣泡產生。我們用溫度計測量了反應前后溶液的溫度，發現反應后溶液的溫度升高了，所以此反應是放熱反應，化學能轉化為熱能。并板演反應方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑

【教師】同學們默認此實驗中銅沒有參加反應，能否用實驗現象說明？

【學生】如果銅參加了反應，溶液顏色會變成藍色。

【實驗探究2】設計實驗將反應Zn+2H+=Zn2++H2↑的化學能轉化為電能

【小組展示設計原理圖】基本上Zn—H2SO4—Cu和Zn—H2SO4—C兩種合理的裝置。

【現象】第1小組：電流計指針發生偏轉，銅片上有少量氣泡產生，所以此裝置中產生了電流，化學能轉化為電能。

第4小組：電流計指針發生偏轉，銅片上有少量氣泡產生。我們用溫度計分別測量了鋅片和銅片附近的溫度，發現鋅片附近的溫度略高。

第6小組：我們還發現改變鋅片和銅片之間的距離，電流計指針偏轉角度不同。兩者之間的距離越大，電流越小，反之，電流越大。并在課堂上做了演示。

設計對比實驗，使學生掌握科學探究的方法。由【實驗探究2】的現象，使學生知道原電池應該是一個什么樣的裝置，知道由化學能轉變為電能時應該發生什么反應，通過實驗的步步探究初步建立起原電池的基本概念，而不是將教師的描述或圖片展示硬生生塞給學生。同時本實驗學生還進行了拓展，即電極間的距離與電流的關系，這里出乎了我的設計，在實驗探究中的“意外”也是培養學生創新意識和創新品質的良好途徑，也是實驗之所以稱為探究之初衷。以上兩個小組在實驗過程觀察到的現象可以說為本節課賦予了靈性，也可以說是一種有意義的課堂生成，可以使學生重新認識原電池。

【問題1】既然是電池，就有正負極，我們如何判斷Zn—H2SO4—Cu原電池的正負極？原電池中電子流動方向如何呢？

【實驗探究3】將干電池與電流計串聯，探究電流計指針偏轉方向與電子流向或電流方向的關系。

【學生】電流計指針偏轉的方向與電子流向一致，而電子是從負極流出，流入正極，即偏向電源的正極。根據實驗現象，Zn-H2SO4-Cu原電池的正極為銅，負極為鋅。

問題2.溶液中的陰陽離子如何移動？

問題3.寫出Zn—H2SO4—Cu原電池電極反應式。

問題4.為什么正極產生的物質是氫氣，而不是其他物質？

由實驗探究轉化為思維探究，通過層層遞進的5個問題，使學生初步構建電化學知識體系，認識其工作原理。培養學生用物理學中已有的電學知識，解決化學中未知問題的能力，即知識遷移能力和知識應用能力，培養學生思維的邏輯性、嚴密性，實驗的觀察能力和透過現象看本質的分析能力等，同時體現了學科間的密切聯系。

二、培養學生尊重事實、尊重科學的探究態度

【教師】請同學們仔細觀察Zn—H2SO4—Cu原電池電極表面的現象。

【教師】在實驗探究時，我們要尊重科學，更要尊重事實、尊重自己真實的感受和發現，我們是從實驗中發現問題并解決問題，而不是用實驗去驗證課本上的結論。

【學生】鋅片表面產生的氣泡比銅片表面更多、更快。

【教師】追問：據原電池工作原理，氣泡應該能在銅片表面產生，為什么鋅片表面也會產生氣泡呢？

在我的引導下，終于有學生認識到是因為鋅片直接與硫酸接觸，而且鋅片是比較活潑的金屬，與稀硫酸反應比較快，所以其表面會產生大量的氣泡。

學生在描述Zn—H2SO4—Cu原電池現象時，因受原電池工作原理的影響，對鋅表面產生的明顯氣泡無法用原電池原理解釋，因而對這個現象可能會視而不見，相反銅表面少量的氣泡學生倒是觀察得很仔細，針對這種現象，我們總是教育學生描述實驗現象要尊重客觀事實，但仔細想想，這其實是一個非常可怕的問題，它使我們的實驗探究變成了偽探究，學生不是從實驗探究中發現并解決問題，而是用現象去驗證課本上的結論，正是由于這種思想的驅使，一些精彩的實驗現象學生往往視而不見，抑或觀察到了預測之外的現象，而教材上沒有闡述，就懷疑自己，不敢描述，更不用說去思考這些現象了，而這些現象往往隱藏著一些有意義的問題，而正是這些問題的存在才推動著科技不斷地向前發展。實驗探究在化學教學中固然重要，但實驗探究精神的塑造，即培養學生尊重事實、尊重科學、尊重自己的意識乃是重中之重。