初中化學探究式實驗教學案例研究

賀艷萍

【摘? 要】化學實驗是初中化學教學的重要構成，也是培養學生化學核心素養的關鍵要素。初中化學課堂教學中，教師開展探究式實驗教學，一方面，依托實驗為學生提供自主探究平臺，另一方面，為學生提供自主探索的機會，讓學生通過觀察、分析、交流、實踐操作等方法驗證化學知識，內化化學素養，形成相應的學科核心素養與學習能力。本文展示了化學探究式實驗教學案例，之后從多個角度入手提出化學探究式實驗教學的有關建議，以期能夠為進一步提高化學實驗教學高效性提供可靠借鑒。

【關鍵詞】初中化學;實驗教學;探究式實驗教學

實驗教學作為初中化學的必要環節，其具有較強的育人功能，對學生實驗操作能力、實踐能力、探究能力、創新能力、邏輯思維、科學態度等方面的發展具有重要作用。根據人教版初中化學教材設置了探究實驗板塊，而落實化學探究式實驗，有助于發展學生核心素養。因此，初中化學教師可以根據課程內容，組織開展探究式實驗教學，結合實際需要改進教材中的實驗，為學生自主探究搭建框架;也可以設置引導問題，支持學生在實驗中自主探究，讓學生在具體問題、具體任務的探究過程中深刻理解化學知識、內化化學素養。

一、化學探究式實驗教學案例分析

（一）案例

案例選擇

人教版初中九年級上冊“第五單元 化學方程式”的“質量守恒定律”

學情分析

“質量守恒定律”是九年級上學期內容，在本章節之前，學生已經從宏觀層面完成了化學現象觀察，學習了化學反應，了解了電解水的產物體積關系。學生已經掌握了化學反應、物質結構、原子與分子等概念知識，對化學反應有初步的微觀認識，但是對化學反應中的量的問題沒有接觸過。

教材分析

本章中，學生初次接觸質量關系的有關知識，要求學生通過實驗探究從宏觀層面認識質量守恒定律，從微觀層面認識質量守恒定律的本質。因此，需要從宏觀與微觀相結合的角度入手，引導學生進行實驗探究。根據教材內容，原本實驗為“碳酸鈉和鹽酸反應”，可以引導學生對這組實驗裝置進行改進，讓學生利用身邊的物品設計實驗裝置，支持學生創新與探究，促進學生“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”等核心素養的發展。在學生開展探究式實驗時，可以引導學生觀察實驗現象，推理得出結論，也可以展示化學反應微觀圖，觸發學生模型認知，發展學生的證據推理與模型認知素養。

教學目標

（1）從宏觀與微觀相結合的角度探究問題，認識質量守恒定律，理解物質的變化、質量守恒定律的本質;（2）基于證據進行推理，發展證據意識;通過實驗現象推理出化學反應中的質量關系，運用模型預測與解釋物質的變化;（3）通過探究式實驗活動，改進與創新實驗裝置，完成實驗探究，發展創新意識和探究能力。

利用多媒體工具展示生活中的“質量變化現象”，包括木材燃燒之后剩余灰燼、蠟燭燃燒時逐漸變少、鐵塊被銹蝕質量明顯增多等。

教師：化學反應前后總質量與生成物的質量是否有關系呢？存在怎樣的關系呢？請大家觀看視頻，結合生活中的類似情況進行回憶與觀察，說出自己的猜測。

（意圖：創設情境，激發學生興趣，讓學生結合生活實際初步思考與探究。引導學生根據情境現象提出自己的假設，自然收集信息作為驗證假設的證據，為之后自主開展探究式實驗活動做鋪墊。）

探究式實驗活動（1）

學生在教師的引導下，利用實驗室內的材料紛紛開展了“鐵和硫酸銅”的實驗。學生觀察實驗前后鐵塊的變化，測量與記錄鐵塊的重量。

（意圖：讓學生初步自主探究，經歷實驗探究的過程，形成人自主探究與推斷分析的思維習慣，并且在這一過程中發現鐵塊質量的變化、溶液質量的變化。）

探究式實驗活動（2）

教師：根據上一次實驗，發現化學反應前后物質總質量等于反應后物質的總質量。那么，是所有的化學反應都是這樣的嗎？為什么有差異呢？

學生：應該不是，比如蠟燭燃燒后蠟燭減少了，但是沒有生成什么東西，也沒辦法證明燃燒所產生的氣體質量與蠟燭減少的質量的關系。

學生開始思考這個問題，并且根據教材實驗材料，開展了“鹽酸與碳酸鈉粉末的反應”探究式實驗活動。學生一邊操作一邊觀察，得出結論：反應中產生了氣體，而氣體跑了。

教師：假如不讓氣體跑，那么反應前后的總質量是否一樣呢？請大家想法推理驗證這個猜想。

學生在教師的引導下紛紛探究實驗裝置與實驗方法，有的學生提出：“為了避免氣體跑調，可以改變現有實驗裝置，設置一個氣體收集裝置。”

學生以小組為單位進行思考，創新且設計實驗裝置，在原本的實驗裝置瓶口增加氣球。也有的學生小組在使用可開關的長漏斗，形成密封反應裝置，收集化學反應中所產生的氣體。

（意圖：這一環節能夠充分發揮學生的自主性，讓學生利用身邊常見的物品改進實驗裝置，既可以發展學生的創新意識，也能讓學生進行更深層次的探究活動，進一步發展學生的實踐與探究能力，提升學生的證據意識等核心素養水平。）

（二）案例分析

根據上述展示的初中化學課堂探究式實驗教學案例，可以發現，這一方法的應用突出了學生的學習主體地位，不僅給學生提供了充足廣闊的自主探究平臺，也利用實驗特點支持學生理解、探索與內化化學知識，對于學生核心素養發展而言具有重要促進作用。第一，促進了學生宏觀辨識、微觀探析思維的發展。在探究式實驗中，學生觀察實驗現象，根據宏觀現象分析化學反應前后物質的質量關系，能夠從宏觀層面理解直觀守恒定律;學生觀看教師播放的微觀動畫圖，直接觀看化學反應中微觀粒子的變化情況，從而形成微觀認知，能夠進一步從宏微觀相結合的角度理解化學變化，理解質量守恒。第二，探究式實驗活動中，教師引導學生進行了兩次實驗活動，一方面，可以讓學生形成更豐富的實驗觀察經歷，另一方面，能夠啟發學生的證據意識、推理分析意識，讓學生在觀察的過程中發現化學反應變化情況，通過分析認識物質質量，形成認知模型。第三，本次探究式實驗中，教師組織的兩次實驗探究活動均是學生自主動手操作、自主設計與實踐的，充分鍛煉了學生的實驗動手能力。學生改進與安裝實驗裝置的過程中，能調動已學知識，根據已有實驗活動經驗發散思考，形成創新創意，從而發展學生的創新能力。第四，每次探究式實驗活動中，教師均參與到學生的思考中，以提問的方式引起學生的思考，能夠讓學生認識到廢物利用、身邊常用物品利用的意義，形成綠色環保的化學觀念。

二、基于案例的初中化學探究式實驗教學有關建議

根據上述呈現的初中化學探究式實驗教學案例，可以發現，這種獨特的實驗教學方法能給學生提供更充足的自主探究空間，讓學生在實驗觀察、實驗設計與操作中不斷探究，有助于學生學習能力、核心素養的發展。為了更有效地發揮探究式實驗教學的價值，本文提出如下建議。

（一）改進調整實驗，為學生搭建探究式實驗框架

根據人教版教材內的實驗案例可以發現，原本設置的探究性實驗并不多，大部分實驗都是驗證實驗，對學生自主探究的支持力度不足。因此，教師可以根據人教版教材各單元內實驗設置的情況，對原本的驗證試驗進行改進，直接為學生提出探究式實驗活動的要求，而非讓學生自己改進實驗。這樣能讓學生自然進入“學習主人公”的狀態，自己主動質疑，提出自己對實驗的改進想法。同時，一些能力水平較低的學生，也可以在有能力的學生的帶領下進入探究狀態。在課堂上，教師引入與課程內容有關的、學生感興趣的學習資料，支持學生主動參與實驗設計與調整，將驗證實驗合理轉化為探究性實驗，設計出更具探究價值的實驗活動。比如：“空氣中氧氣含量的測定”這個實驗，教師可以引入拉瓦錫發現空氣組成小故事等素材，轉化為探究空氣總能氯氣的含量。再如：“雙氧水制氧氣”這個實驗，可以引入“雙氧水自取氯氣所使用的催化劑是什么”“化學反應的催化劑都是二氧化錳嗎？”等問題，改進為“探究雙氧水分解的催化劑”。

（二）創設情境，為探究式實驗活動做鋪墊

初中化學課堂教學中，教師開展探究式實驗活動，若直接提出實驗要求，學生很容易感到枯燥，缺乏對實驗的興趣。因此，教師可以根據實驗內容創設情境，以情境吸引學生注意力，調動學生的實驗探究積極性，促使學生更主動地參與課堂學習。實際過程中，教師可以采用設置化學問題、依托社會生活、利用化學史實資料、利用化學科技成果、利用學生認知矛盾等方法創設情境，激發學生探究欲。

（三）插入引導問題，凸顯實驗活動的探究特質

在探究式實驗活動中，問題永遠是驅動學生探究的有效素材。教師應當先了解班級學生的情況，精心設計相應的探究式實驗，既要保證實驗難度符合學生最近發展區，也要對學生提出挑戰，讓學生可以通過探究有所收獲。同時，教師應當根據學生能力水平，不斷提出符合學生能力的問題，并且逐漸加大問題難度，引導學生循序漸進地深入探究。比如：在“氧化氫制氧氣中二氧化錳的作用”的探究式實驗活動中，教師可以先提出符合學生水平的簡單問題：“過氧化氫也可以作為分解制氧氣的材料，那為什么還要加入二氧化錳？”驅動學生思考，并且通過實驗探究進行驗證。之后，教師繼續增加問題深度：“二氧化錳有沒有參與反應？”“如何證明二氧化錳參與了反應呢？”在教師的問題驅動下，學生逐漸深入思考，并且提出能夠解決問題的探究式實驗方案。通過落實實驗方案，鍛煉學生的實驗設計與操作能力，也豐富學生的探究過程，促使學生更深刻地理解催化劑的概念，感受探究的樂趣。

三、結束語

綜上所述，探究式實驗教學是初中化學實驗教學與探究式教學模式結合的產物。相較于傳統化學實驗教學，其更注重學生的自主探究。如何調動學生的自主性，讓學生通過自主探究參與實驗設計、實踐操作與分析，形成對化學知識的深刻理解，形成相應的化學思維與觀念，是教師需要思考的問題。根據本次呈現的案例，可以發現，開展探究式實驗教學要以相關素材激發學生對化學實驗的興趣，也要給學生預留充足的自主探究空間，讓更多的學生主動參與課堂化學學習。化學探究式實驗教學的開展能有效提高學生的知識應用能力，也能增強學生的探究意識。因此，今后的初中化學實驗教學中教師應當根據課程內容靈活運用探究性實驗教學，助力學生核心素養的發展。

（本文為甘肅省教育科學“十三五”規劃2020年度重點課題“基于學科核心素養的初中化學探究性實驗教學策略研究”的階段性成果，課題立項號GS[2020]GHBZ085）