如何在高中化學實驗教學中培養學生科學探究能力

陳福天

摘 要：化學是一門注重實驗的學科，在教材中有很多實驗內容，借助化學實驗培養學生科學探究能力，引領學生深入理解與掌握化學反應原理等知識，使學生在化學學習中樹立科學觀念。同時，借助實驗教學培養學生科學探究思維與觀察能力，學生在動手操作中會經歷化學知識形成過程，激發潛在學習興趣，感悟化學學科特有的樂趣與魅力。對此，高中化學在教學過程中，注重化學實驗教學，培養學生探究能力。本文結合高中化學實驗教學的現狀，分析化學實驗教學中科學探究能力培養策略。

關鍵詞：高中化學;實驗教學;探究能力;培養策略

實驗教學是高中化學的重要組成部分，以直觀形象方式為學生呈現抽象復雜的化學知識，簡化學生理解。隨著核心素養理念的實施，高中化學教師需在實驗教學中重視培養學生科學探究能力，通過營造和諧、愉悅、生動的課堂氣氛促使學生參與其中，通過自主探究充分理解化學知識，并形成良好的學習能力，改變以往被動學習和思考現狀，增強學習欲望，提高化學實驗技能。對此，本文從多方面分析在高中化學實驗教學中培養學生科學探究能力策略，望給予教師教學提供參考。

一、高中化學實驗教學的意義

高中化學教學中，借助實驗教學活動，能夠實現課堂教學目標，提高課堂教學質量?；瘜W學科由于自身屬性的原因，在學習中有著一定的難度，知識內容較為抽象。在高中化學中引入實驗教學，可以使得課堂更加有趣，使得抽象知識更加形象生動，調動學生學習積極性，借助實驗操作加深化學知識理解。在化學實驗課堂中，詳細講述化學設備操作事項，引導學生掌握實驗操作，了解實驗中的注意事項，為學生未來學習奠定基礎?；瘜W理論知識是化學家在實驗中進行探究和總結的，在化學教學中，引入實驗活動，加深學生對化學知識的理解，靈活利用化學知識。高中化學知識范圍廣，難度和深度較大，結合化學實驗掌握理論知識，降低知識理解難度，鍛煉學生實踐探究能力。同時，化學實驗是學生高效學習的重要方式，為學生提供實踐操作平臺，通過學生實驗操作，讓學生觀察實驗步驟，深入認識和理解化學知識，激發學生實驗探究興趣，提高科學探究能力[1]。

二、高中化學實驗教學的現狀

（一）缺乏化學實驗教學理念

在高中教學中，學生學習的時間有限，想要在有限的化學課時內提高學生學習成績，部分化學教師會減少實驗教學的時間，通常采取講解的方式代替實驗教學，讓學生背誦和記憶實驗內容和步驟，掌握實驗結論。在這樣的實驗教學模式下，不僅不符合化學實驗教學的初衷，還會影響學生科學探究能力的形成。同時，部分化學教師對化學實驗教學缺少全面的認識，在教學中全程操作，或者要求學生嚴格按照設計好的步驟開展化學實驗，不利于學生自主探究和創新意識的培養。導致在實驗過程中，學生只是機械地模仿，缺少深入思考和探究。同時，部分化學教師在化學實驗教學中，常常將學生隨意劃分小組，由于小組劃分缺少合理性，并不能讓所有學生參與化學實驗，使得部分學生甚至沒有接觸化學實驗器材，最終學生對化學實驗產生反感，違背化學實驗教學的初衷。

（二）學生操作能力差異較大

相對初中化學來說，高中化學知識更有深度和廣度，想要學生完全理解和掌握化學知識存在一定的難度。由于學生學習能力和學習基礎存在差異，部分高中學生化學基礎較為薄弱，操作能力不足。在實驗操作環節，受到操作能力的影響，使得學生處于被動學習狀態，對化學實驗本質缺少探究興趣，喪失對化學實驗的興趣性和積極性。在高中化學實驗教學中，小組合作學習是一種常見的方式，在小組合作探究中，由于缺乏實驗探究能力，部分學生難以參與到實驗探究中，使得學生實驗探究能力越來越差。部分學生對化學實驗教學認識不足，常常采取記憶和背誦的方式掌握實驗步驟和知識，在化學實驗中存在敷衍現象，配合教學活動積極性不足[2]。

（三）化學實驗器材不足

在化學實驗教學中，實驗器材是必需品，對實驗準確性有著直接的影響，部分高中學校對化學實驗器材的更新和采購不及時，化學實驗只能利用現有的器材進行，影響學生實驗參與積極性。同時，在高中化學實驗教學中，實驗器材管理和維護是重要的因素之一。在實際的化學實驗室管理中，通常是由任課教師管理，由于教師管理精力有限，導致化學實驗器材存在丟失情況，如果不能及時補充，就會影響化學實驗操作效果，使得實驗教學效率降低。

三、高中化學實驗教學中學生科學探究能力培養策略

（一）豐富實驗內容，培養學生科學探究能力

著名科學家愛因斯坦曾言：“興趣是最好的老師?！睂W生參與課堂學習活動也需以興趣作為驅使。即使高中學生經歷小學、初中兩個學段學習并積累相應的學習經驗，教師也要注重激發和培養學生學習興趣。事實上，很多學生都對化學實驗有著強烈的探究興趣，因為實驗現象相對神奇且是在現實生活中無法看到的存在，通過觀察后能產生持續探究知識欲望。對此，高中化學教師可緊抓學生這一學習心理為其設計豐富實驗內容，激發學生潛在探究化學知識興趣。例如：部分化學教師在高一教學初期就為學生設計“多種無色液體相溶變色”或“紅色噴泉”等小實驗，學生因上述有趣神奇的簡單實驗而調動學習化學知識積極性和主動性，從而在后續化學學習中依舊保持強烈且良好的探究狀態。但由于很多化學實驗只能在課堂講桌上展開，以至于實驗可視性效果一般，在無形中削弱了學生參與實驗探究熱情。如果學生能切實參與其中，那么就會加深對所觀察實驗現象印象，教師講解與實驗相關的知識內容時也會更為深入理解。以“探究鈉的性質”實驗為例，大部分化學教師能一邊講解一邊演示關于鈉的性質，教師可將該實驗轉變為學生動手操作，使學生運用小刀切下鈉并展開實驗探究，激發學生學習興趣的同時培養其科學探究能力，最重要的是能在實驗中對所學化學知識進行鞏固。再如：“氧化還原”反應的教學中，教師向學生介紹“可樂”變“雪碧”的實驗主題，調動學生實驗參與積極性。教師利用蒸餾水、酒精和適量碘片配置深褐色碘的酒精溶液，將配置的溶液放入可樂瓶內，通過這樣的方式制作出和可樂相似的化學樣品，在干燥的瓶蓋上放入硫代硫酸鈉粉，使用糯米紙蓋在粉末上，將瓶蓋蓋好。之后，用力搖晃瓶子，“可樂”就變成了“雪碧”。借助這樣的趣味實驗，幫助學生了解抽象理論知識，加深理論知識理解和記憶，調動學生科學探究積極性[3]。

（二）轉變實驗模式，培養學生科學探究能力

縱觀傳統高中化學實驗教學課堂，常見情況為教師是演示實驗主體，學生則為認識學習主體，雖然上述教學方式能在一定程度上幫助學生理解化學規律，以及建立化學概念，然而也不利于對學生實踐能力和創新精神進行培養。對此，化學教師可將部分現象明顯且便于操作的演示實驗改為學生自主探究實驗，以“鈉和鈉的化合物”教學為例，教師在教學之前將學生分為若干小組并為其發放相關實驗藥品與儀器，要求學生根據課前小組設計的NaHCO3與Na2Co3性質異同實驗方案動手操作實驗，小組完成實驗后推選一名學生上臺講述本組實驗方案，其他小組與教師聆聽后探討分析針對該小組設計的實驗方案、實驗過程與獲得結論，如果實驗具有可行性則需對其肯定和贊賞，若實驗非合理則需提出合理完善方案。學生是整個實驗教學過程中的主體，經歷實驗方案設計、實驗操作、實驗現象觀察、實驗結論推理及歸納總結等過程，從而深入理解碳酸鈉及其性質異同知識，教師則發揮指導與點撥作用，使學生在自主探究中實現師生解決轉換。再如：“濃硫酸的脫水性”的實驗教學中，教師引導學生利用蘸有濃硫酸的玻璃棒，在表面皿上的紙片上寫字，對實驗現象進行觀察，紙張逐漸變黑，最后成碳。由于濃硫酸有脫水性，對木質桌面有著很大的損壞，在表面皿上開展化學實驗，能夠保護木質桌面，符合綠色環保的理念。通過使用蘸有濃硫酸的玻璃棒寫字，可以非常直觀地表明其脫水性，操作非常簡單方便，更加易于學生操作，最重要使學生深入理解和高效掌握化學實驗內容，增強科學探究意識與能力。

（三）優化實驗方案，培養學生科學探究能力

從課堂教學實踐可得知，學生創新能力培養與化學實驗思維激發來自學生自主探究，并非教師灌輸。所以，高中化學教師需積極鼓勵學生自主設計實驗方案。在以往實驗中，學生跟隨化學教師設計好的思路觀察實驗現象，雖然也可獲得實驗結論，但終歸教師占據大量“功勞”，學生智慧與思維啟發不知從何談起。全面實施的新課程改革強調自主、探究、合作，化學教材雖將知識內容調整至活動探究，然而并未明確規定演示或學生實驗，也未針對實驗方案改進和優化提升提出要求，故而，教師需結合學生學情合理調整實驗方案，為學生自主探究奠定基礎。以“探究不同價態的鐵的性質”教學中的Fe2+與Fe3+校驗實驗中，學生可根據化學教師提供的試劑探究其之間產生的反應，隨即對不同實驗方案進行整合，得出多種校驗Fe2+與Fe3+方法，整個過程充分體現學生主體意識，強化科學探究能力。在實驗探究中，為了引導學生進一步探究，教師可以設計相應的問題：白色沉淀物快速變成灰綠色，最終變成紅褐色的原因是什么？如何才能長時間觀察氫氧化鐵是白色沉淀呢？通過這些問題引導學生互動和交流，開展實驗探究活動。在明確實驗目標之后，設計實驗流程并且動手操作，得出相應的實驗結論。在整個實驗中，鍛煉學生思維能力，提高學生科學探究能力[4]。

（四）借助合作學習，培養科學探究能力

小組合作學習是培養學生探究能力的有效方式，在高中化學教學中，借助小組合作學習方式，開展實驗活動，引入新的課堂教學理念。在小組合作活動中，針對實驗內容進行自主探究，培養學生合作精神，調動學生學習積極性，培養學生科學探究能力。例如：在Fe（OH）2的實驗室制備的實驗教學中，引導學生開展互動和交流活動，共同觀察實驗現象，結合實驗過程掌握關鍵內容。在實驗設計中，結合學生的不同觀點，做好不同方案的設置。第一種利用滴管，把經過煮沸并且冷卻的蒸餾水，和氫氧化鈉溶液配比，在吸取后，滴入鐵屑和稀硫酸的Fe（OH）2的溶液中。第二種，將氫氧化鈉溶液、鐵屑和稀硫酸采取密封措施，使用兩個試管分別加入氫氧化鈉溶液、鐵屑和稀硫酸，之后，打開試管之間的止水夾，同時塞入相應的木塞，在反應之后，關閉止水夾。在這樣的實驗教學設計中，引導學生合作完成，開展實驗操作活動，加深學生理論知識的理解，鞏固課堂學習效果，提高學生自主探究能力。在小組合作學習中，注重學生課堂主體地位，通過學生動手實驗加深知識理解，提高學生問題探究能力，增強學生合作意識，提高課堂學習效率。

（五）構建課堂教學情境，培養科學探究能力

在新課程標準中，課堂教學注重師生互動與交流，相互分享知識和經驗，豐富課堂教學內容，獲得新的知識，實現課堂教學目標。由于傳統教學思想的影響，課堂教學中忽視學生主體地位，使得課堂氛圍較為沉悶，難以吸引學生注意力，教師成為課堂教學的主體，課堂教學變成知識灌輸，影響學生知識理解掌握與學習能力提升。處于全新教育環境下高中化學教師需積極創新和改革教學方式，鼓勵學生合作討論，增強探究精神與能力。例如：在“過氧化鈉”的教學中，借助過氧化鈉和水的實驗內容開展教學活動，在過氧化鈉和水的反應中，會產生氫氧化鈉和氧氣，實驗屬于放熱反應，在反應中產生的熱量使得脫脂棉燃燒，化學反應中放熱，而且有氧氣生成，所以脫脂棉能夠劇烈燃燒。結合實驗過程設計相應的問題：脫脂棉為什么會發生劇烈的燃燒？結合問題引導學生進行探究，觀察實驗現象和結果，了解整個實驗的性質。通過這樣的教學活動，激發學生學習興趣，加強師生互動與交流，實現學生探究能力培養[5]。

結束語

現代教育理念重視學生科學探究和自主學習能力的培養，傳統“灌輸式”教學和“填鴨式”教學已不適用于現代教育模式，更無法滿足學生日益增長的學習需求。高中化學教師在新型教育環境下需不斷創新思想觀念，積極改革教學方式，充分體現學生主體作用，引領學生在化學實驗中發現問題，自主探究，質疑，討論分析，解決問題[6]。學生在科學探究中自主變換實驗對象并對實驗條件進行控制，通過分析現象和明確內在規律達到探究知識目的，進一步提升化學學習質量和學習能力，對未來學習和發展有著重要現實意義。

參考文獻

[1]趙麗陽.如何在高中化學實驗教學中培養學生的科學探究能力[J].新課程，2019（30）：1.

[2]趙應玲.探究高中化學實驗教學中如何培養學生的科學探究能力[J].動漫先鋒，2020（11）：1.

[3]吳如翔.如何在高中化學實驗教學中培養學生的科學探究能力[J].新課程中學，2019（6）：1.

[4]尹媛媛.如何在高中化學實驗教學中培養學生的科學探究能力[J].讀寫算，2019（4）：64.

[5]陳丹丹.關于高中化學實驗教學培養學生科學探究能力的措施探討[J].成長，2021（8）：1.

[6]滕立云.高中化學實驗教學中培養學生科學探究能力的要點分析[J].考試周刊，2020（93）：123-124.