關注中學化學探究實驗適時整合的幾種有效模式

摘 要：在開展探究性實驗教學時，應重視探究實驗過程中的適時整合，本文從儀器不同組裝，實驗與習題整合以及定性與定量整合三種有效模式探討了如何對探究實驗進行整合的教學方法和策略

關鍵詞：實驗適時整合；自主探究實驗；中學實驗教學

一、 問題的提出

通過探究實驗讓學生自主獲得相關知識的教學策略越來越多地得到教師們的認可；通過探究實驗的假設、驗證和反思可以讓學生對化學知識有更深刻的理解和體會，同時提高學生的實際動手能力，在探究過程鼓勵學生大膽假設和引導學生培養探究精神，這樣可以有效提高學生的總體化學知識水平。但在教學實踐中，我們發現有許多精彩的探究實驗案例，由于沒有進行適時有效整合，當時給教師和專家們雖留下一種眼前一亮的感受，卻沒有在學生中產生重大的影響和收獲，也只能有種雁過留聲的印象。通過研究分析，這些精彩的個例往往都帶有較強的趣味性和偶然性，在課堂教學中能靈活運用的操作性和重復性都不多，無法在學生的腦海里形成較深刻的印象。如果能適時對一些有價值的探究實驗進行整合，就能讓學生通過相關操作與不同呈現方式的比較，深刻體會實驗的內涵，自主地對知識進行梳理和構建，在潛移默化中獲得理性的升華。本文結合研究實踐，談談中學化學探究實驗如何進行整合的幾種有效模式。

二、 中學化學探究實驗適時整合的幾種有效模式

1. 通過儀器裝置的改裝，讓學生舉一反三，培養學生的開放性思維

在中學化學教學中，有一些比較成熟而優秀的探究實例，如制氫氣的簡易裝置、噴泉實驗、原電池實驗等，具有很好的趣味性和可操作性，從理論上都可以很好地驗證課本上的知識，但無法檢驗學生能否學以致用，對知識能否融會貫通。如果通過儀器的改裝，讓學生親自實驗來感悟和運用所學知識，就會達到意想不到的效果。如實驗中“隨關隨停”的裝置，可以通過以下內容進行必要整合。

設計學生實驗要注意安全、無污染、現象明顯。根據啟普發生器原理，可用底部有小孔的試管制簡易的氣體發生器（如圖1）。若關閉K，不能使反應停止，可將試管從燒杯中取出（會有部分氣體逸散）。利用同樣原理，可以讓學生嘗試使用圖2的裝置進行改進實驗，當止水夾夾住后，U形管的氣體無法散逸出來，產生的氣壓將液體與反應物固體分離而使反應停止。

打開止水夾后，氣體散逸，管內氣壓下降，液面上升與反應物接觸又開始反應，以此達到“隨開隨用、隨關隨停”的效果。通過整合比較和分析，讓學生明白其中的原理，同時編制相關習題進行當場檢驗，如

【例1】 若用圖3裝置制取CO2氣體，而實驗室只有稀硫酸、濃硝酸、水、塊狀純堿、塊狀大理石，比較合理的方案應選用的藥品是 。

通過以上習題的分析和比較，讓學生利用課外時間進行探究比較，就能讓學生學會從多角度分析和利用儀器，從而使他們的思維方式發生根本變化，懂得一器多用，破損的試管也能發揮出特有的功能，從而增強了探究實驗的趣味性。同理，在噴泉實驗中，我們采用不同的藥品，封閉式與開放式，直立式與倒立式的比較取得了較好的效果（圖4）。

2. 巧妙構建知識呈現順序，讓探究實驗和實驗習題有效整合在一起

通過實驗探究能使學生已有的知識和基本技能得到加強，特別是能給予中等或中等以下的學生更多的機會，使他們易于掌握知識和熱愛學習。因此教師在進行實驗指導時，要明確某一實驗內容是針對哪一層次學生而提出的，在課堂教學中，根據學生對教學內容的掌握程度，隨時改變提問方式，推動各層次學生積極地回答。如在探究習題中，

【例2】 為了證明銅與稀硝酸反應產生一氧化氮，某校學生實驗小組設計了一個實驗，其裝置如圖5所示（加熱裝置和固定裝置均已略去），B為一個用金屬絲固定的干燥管，內裝塊狀碳酸鈣固體，E為一個空的蒸餾燒瓶，F是用于鼓入空氣的雙連打氣球。

（1）實驗時，為在E燒瓶中收集到NO，以便觀察顏色，必須事先排盡其中的空氣。其中第一步實驗操作為 。如何確定E中空氣已被趕盡： 。

（2）如何證明E中收集到的是NO而不是H2： ；一段時間后，C中白色沉淀溶解，其原因是 。

（3）裝置D的作用是 。

通過由簡單到深入的引導分析，學生不但可以很好地解決相關難點，而且能通過不同層次的問題設置，逐步理解實驗中如何通過制備CO2來趕出裝置中的空氣，讓銅與稀硝酸反應；接著，如何才能觀察到無色的一氧化氮氣體被氧化為紅棕色的二氧化氮氣體，以及如何處理有毒的尾氣等，讓實驗與探究相結合，達到學以致用的目的。化學實驗探究過程應該是一個開放的、有序的系統，恰當的、合理的知識呈現順序往往能環環相扣，層層推進，產生一定的遞進性，符合學生的認知規律。這就需要教師在指導時，能適時結合自己學生的實際情況，改變一下相關內容的呈現方式，一步步為學生搭設思考的臺階，使之更貼近本班學生的實際和他們已有的生活經驗，這樣既可以調動學生的學習積極性，又可以引領學生樂于接受所學知識，從而使教學事半功倍。

3. 通過手持數字化技術優化探究點，使定性與定量實驗得到有效整合

手持數字化技術是剛引進課堂教學的先進技術，可以讓學生通過計算機和數據傳感器的數據采集，將抽象的問題以圖象等直觀形式呈現出來，這樣不但可以讓學生更好地突破教學難點，更重要的是讓學生通過親身實踐感受新技術的魅力，以此激發他們繼續探究的動力。如本人在指導學生開展《探究影響醋酸電離平衡的因素》探究案例中，先讓學習小組成員通過查閱資料進行自主學習，先讓他們了解電導率等有關的課外知識，提前熟悉相關的計算機技術，先模仿他人如何進行實驗的過程，然后大膽進行嘗試，充分利用本校數字化探究實驗室的條件開展探究（如圖6）。

實驗結論：醋酸是弱電解質，存在著電離平衡，弱電解質的電離是個吸熱過程。利用數字傳感器將醋酸的電離過程細化，可以看出溫度是先下降，而后又升，通過數據處理分析，更加深刻地理解和掌握有關電離平衡的相關知識。在探究中讓學生明白真實環境與理論的差距，學會如何觀察思考，今后應如何改進，提升自己的思維發展空間。

總之，在探究實驗的指導過程中如果能關注對相關實驗進行必要的適時整合，就能使探究實驗的價值得到充分的提升，從而能讓我們的學生獲取更大的收益，使他們主動探究的熱情更加強烈，才能真正感受到探究得到的樂趣。

參考文獻：

[1]龐維國.自主學習——學與教的原理和策略[M].上海：華東師范大學出版社，2003：208-213.

[2]謝春風，時俊卿.新課程下的教育研究方法與策略[M].北京：首都師范大學出版社，2004.

[3]劉長軍.2007年新課程化學高考改革方向研究[J].化學教學，2007，（4）：61-65.

作者簡介：林捷，福建省建甌一中。endprint