高中化學實驗教學中培養學生科學探究能力的策略分析

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A【文章編號】1002-3275（2025）04-49-05

高中化學實驗是化學教學的重要組成部分，是學生將理論知識與實踐操作結合的關鍵環節。然而，在當前的教學實踐中，化學實驗教學仍存在實驗目標不夠清晰、學生探究興趣不高、深度學習落實不到位等一些值得關注的問題。[1]這些問題使得部分學生無法真正理解實驗背后的化學原理，也難以在實驗中提高科學探究能力。

一、高中化學實驗教學中培養學生科學探究能力的原則

（一）系統性原則

化學實驗教學內容廣泛、環節復雜，系統性原則能夠有效協調這些因素，構建一條貫穿實驗設計、實施、總結的清晰路徑。任何一個環節的松散或缺失都會使教學目標難以達成。而基于系統性原則的安排能夠將各環節緊密結合，使學生在化學實驗中通過觀察現象、分析數據得出結論，形成完整的認知鏈條。系統性原則對培養學生的科學探究能力具有積極影響。在實驗教學中，教師遵守系統性原則可以讓學生掌握知識的深層次關系，從單一操作擴展到綜合探究，并在實驗過程中提高分析能力。

（二）實踐性原則

實踐性原則強調教師借助實驗操作，使學生在動手過程中理解化學理論、掌握實驗技能，并提高科學探究能力。[2]實踐性原則對于培養學生的科學探究能力具有重要意義?？茖W探究能力是一種綜合素養，涵蓋問題提出、實驗設計等多個維度。實踐性原則強調操作過程的精確性，使學生在實踐中不斷錘煉實驗技能。遵循實踐性原則能夠引起學生對實驗安全、儀器規范使用等基礎能力的重視，使學生在實踐中逐步形成科學嚴謹的態度。通過這一原則，學生可以在實踐中發現問題、提出假設并驗證結論，全面提高自己的科學探究能力。

二、高中化學實驗教學中培養學生科學探究能力的策略

本文基于課程導人（Bridge）、學習目標（Objective）、課前摸底（Pre-assessment）、參與式學習（ParticipatoryLearning）、課后測驗（Post-assessment）、總結（Summary）六個環節組成的BOPPPS教學模式，探索高中化學實驗教學中培養學生科學探究能力的策略。

（一）培養興趣，激發探究欲望

課程引入是教學設計的重要環節，在化學實驗教學中，優質的課程引入策略能夠激發學生的認知期待，將抽象的化學概念融入實驗情境中，從而點燃學生的科學探究欲望?？茖W探究能力的培養離不開學生內在興趣的驅動，富有創意的引入方式能夠激發學生的求知欲，使其在實驗學習中更積極、專注。同時，合理的引入策略可以為學生的探究鋪設框架，讓實驗操作與科學探究能力的培養自然聯系起來。在實踐中，教師可以借助現實生活中的化學現象、社會熱點事件，構建貼近生活、充滿吸引力的情境。[3]這種引導能夠激發學生的思維，讓其在興趣的驅動下提出問題，并借助實驗找到答案。化學實驗的設計需注重情感共鳴和邏輯引導的融合，以學生科學探究能力的提升為目標，逐步引導學生將好奇心轉化為探究動力，使其對實驗教學充滿期待并主動參與其中。

以“配制一定物質的量濃度的溶液”實驗為例，本實驗的教學目標是讓學生掌握使用容量瓶配制一定物質的量濃度的溶液基本步驟與原理，理解溶液配制中質量、體積與濃度的關系，培養學生的科學探究能力。為激發學生的興趣，教師可以一開始向學生展示一瓶標有“ 0.9% NaCl”的生理鹽水，并提問：“日常生活中的生理鹽水是如何配制出來的？如果濃度改為1mol/L，需要怎樣操作？”隨著問題的提出，教師引導學生思考溶液濃度和實驗操作之間的關系，為課堂奠定內容基礎。接著，教師展示實驗所需的容量瓶、燒杯、量筒等儀器，并提問：“這些儀器各自的功能是什么？容量瓶為什么可以用來配制特定濃度的溶液？”學生在觀察中初步建立對實驗儀器的認知。為增加代入感，教師可以講述工業生產中工人控制鹽水濃度的實例，并提問：“如果稍有誤差，生產結果會如何？”以激發學生對科學探究的興趣。此時，教師需要將話題引回實驗本身，指出實驗的核心步驟在于計算、稱量、溶解、定容，并逐步引出具體的實驗任務。

（二）明確目標，聚焦探究任務

明確目標旨在將實驗學習從模糊探索轉向有序探究。在科學探究能力的培養中，目標不僅是方向，更是學生深度學習的動力。清晰的學習目標能夠有效提升學生對任務的理解力，使實驗過程更加高效有序。教師在設定目標時，需要保證目標可操作、具體化，同時聚焦科學探究的核心問題，從而使學生對實驗有明確的認知，并能夠主動參與到問題的解決中。目標不僅要回答“做什么”，而且要回答“為什么做”和“如何做得更好”。清晰的目標能夠幫助學生從實驗中提煉出科學概念，引導其關注實驗背后的邏輯，最終實現對知識的內化。在教學實踐中，教師需要讓學生清晰地知道實驗的階段性目標和最終任務。為了讓學生在實驗中提高科學探究能力，目標的設定應從簡單到復雜，由單一操作逐步過渡到綜合探究。在此基礎上，教師引導學生將實驗任務分解為若干步驟，讓學生對實驗的研究問題有整體把控，同時激發其思維主動性，逐步形成科學探究能力。

在“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”實驗中，學生要掌握化學沉淀法的原理與操作步驟，明確實驗任務：去除粗鹽中的 Ca²⁺ 、 Mg²⁺ 、 SO^2? 雜質，提純精鹽，提升科學探究能力。教師先用粗鹽的雜質問題引入實驗目標，將一堆粗鹽倒入燒杯中，展示其外觀和溶解后的渾濁液體。接著，教師提出核心問題：“粗鹽中的雜質離子（如 Ca²⁺ 、 M_g²⁺ 人 SO^2- ）如何去除？怎樣才能得到高純度的精鹽？”這一步讓學生初步理解實驗目的，并激發其對實驗過程的好奇心。為了讓學生更清晰地聚焦探究任務，教師逐一解釋需要去除的雜質離子的性質及化學反應方式。教師在黑板上寫出關鍵化學方程式： SO^2-+Ba²⁺=BaSO₄ ； Mg²⁺+2OH^-= Mg（OH）₂↓ ； Ca²⁺+CO^2-=CaCO₃ √。借助這些方程式，學生能夠明確實驗的任務分為三步：沉淀 SO^2- 、沉淀Mg²⁺ 、沉淀 Ca²⁺ 。教師讓學生在筆記本上畫出實驗流程示意圖，分步驟標注實驗反應的對應試劑和可能觀察到的現象，如白色沉淀的出現與消失。在講解過程中，教師可以在燒杯中滴加 BaCl₂ 溶液，提問學生：“如何確認 SO₄² 已經完全沉淀？”并引導其回答：“繼續滴加 BaCl₂ 溶液，直到不再出現渾濁?！边@一環節能夠讓學生明確每一步實驗目標與具體操作要點。隨后，教師引導學生制訂探究方案，要求其在實驗前列出需要完成的核心任務（見表1）。同時，教師對重點問題進行板書：“如何驗證沉淀是否完全？濾液是否為中性？”這些問題幫助學生在實驗過程中時刻聚焦關鍵任務，鍛煉科學探究能力。最后，教師可以讓學生復述實驗的最終目標，即“去除粗鹽中的雜質離子，得到精鹽”，明確實驗任務，為實驗操作奠定扎實的基礎。

（三）評估基礎，確定探究起點

教師在培養學生科學探究能力的時候，應該通過評估基礎了解學生對實驗原理的理解程度、對操作技能的熟練度、對探究任務的興趣水平。評估內容應涵蓋實驗的核心概念、步驟，以及學生對化學現象的初步分析能力，目的是將學生的已有知識和探究目標建立有效銜接?？茖W探究能力的培養需要在恰當的基礎上展開，過高的起點容易導致學生產生挫敗感，過低則無法激發他們的挑戰性思維。因此，教師必須將評估結果與實驗設計緊密結合，精準定位學生的探究起點，為后續的實驗學習打下堅實的基礎。在實踐中，教師在實驗開始前設計多種形式的評估，幫助學生梳理已有知識，發現學生的薄弱環節。為引導學生進行實驗，教師還可以提出與實驗相關的現實問題，從而引導學生思考實驗的實際意義，在實驗中逐步提高科學探究能力。

例如在教學“簡單的電鍍”實驗時，教師要讓學生掌握電鍍的基本原理和操作步驟，認識電鍍在工業中的應用價值，理解電鍍過程中電極反應的特點，提升科學探究能力。在課堂開始時，教師展示一枚經過電鍍處理的金屬裝飾品，向學生提問：“這件物品表面為何如此光亮？它是怎樣獲得這層金屬保護膜的？”以激發學生對電鍍實驗的興趣，并讓其初步聚焦實驗探究任務。隨后，教師提出關鍵性問題：“在電鍍過程中，正極和負極的作用分別是什么？金屬是如何從溶液中附著到電極表面的？”這些問題直指實驗的核心概念。為了解清楚學生的基礎水平，教師要求學生結合已有知識補充金屬離子還原的化學方程式。接下來，教師在黑板上畫出電鍍裝置示意圖（見圖1），并標注關鍵部件（如電源、溶液、電極）。然后，教師讓學生觀察實際電鍍裝置，并提問：“電鍍時，鐵制工件應連接電源的哪一極？為什么？”借此評估學生對實驗操作的理解程度。在討論階段，教師讓學生分組模擬實驗操作步驟。每組學生需要簡述操作要點，并推測實驗中可能出現的問題。在此過程中，教師要評估學生對實驗原理的理解程度和科學探究能力，為實驗操作做好充分準備。

（四）組織活動，促進深度探究

在科學探究中，深度參與的意義在于讓學生經歷提出問題、作出假設、實驗操作、分析數據的完整過程。實驗不僅是驗證理論的工具，而且是發現問題和解決問題的橋梁。組織活動時，教師需要設計開放性任務，引導學生作出假設并通過實驗驗證，同時在活動過程中捕捉規律并反思不足。實驗的深度在于每一步都以培養學生的科學探究能力為目標，使學生在實踐中提升思維的嚴謹性。在實驗中，學生需要自行操作，精確記錄現象，同時用表格或曲線整理數據。教師以問題引導的方式介人，促進學生深人思考實驗中的每個細節。實驗結束后，學生總結數據，得出規律，并在課堂上展示成果。在這個過程中，學生能夠掌握實驗技能，學會以科學的視角看待問題，提高科學探索能力。

以“制作簡單的燃料電池”實驗為例，學生需要掌握氫氧燃料電池的基本原理，能夠獨立設計并完成燃料電池實驗，提高科學探究能力。教師在一開始用多媒體展示一輛微型氫燃料電池汽車模型，并提問：“這輛車是怎樣以氫氣為燃料驅動的？它的能源轉換過程與傳統電池有什么不同？”學生的好奇心被激發后，教師進一步明確實驗任務：制作一個簡單的氫氧燃料電池，并觀察其能量轉換過程。接著，教師將學生分組，在讓學生查看U形管、石墨棒等實驗器材的基礎上提問：“如何利用這些材料制作燃料電池？它與電解水實驗的裝置有哪些相似和不同？”教師要求學生結合實驗原理，自主設計實驗步驟并畫出裝置示意圖，同時注明電極連接方法及所需溶液。在學生完成方案設計后，教師指導學生逐步搭建實驗裝置。每組需要注人 Na₂S0_i 溶液并添加酚酞，接通直流電源進行電解水實驗。學生還需觀察U形管內的氣體生成現象，并記錄氣泡的相對量，同時思考這些氣體如何在燃料電池中發生反應。完成電解水實驗后，學生根據方案斷開電源，連接石墨棒與電流表或發光二極管，組裝成燃料電池裝置。教師提示學生仔細觀察二極管是否發光、電流表的指針變化，并引導學生分析電能輸出的來源。為深化探究，教師提出問題：“如果改變電解液濃度或電極材料，燃料電池的性能會發生什么變化？”學生以小組為單位記錄假設，并設計后續改進方案。隨后，學生完成實驗后撰寫報告，并編寫氫氧燃料電池與電解水對比表（見表2），進一步提升科學探究能力。

（五）多元評估，反饋探究成果

多元評估的核心在于借助多種形式的反饋，全面了解學生在實驗中思考問題、解決問題的深度與廣度。這一環節包括撰寫實驗報告、準確分析數據，以及學生在展示成果時的反思能力。評估應基于多維視角，讓學生能夠更加明確自己的優點與不足，為后續探究奠定基礎。在教學實踐中，教師讓學生在完成實驗后撰寫實驗報告。實驗成果展示環節要求每組學生利用圖表，直觀呈現實驗數據，突出其科學探究過程中的創新點。教師鼓勵學生相互提問，啟發更多思維碰撞，并引導其反思實驗設計的局限性和改進方向。教師根據報告與展示的質量，結合課堂討論中學生的表現，逐一點評其科學探究能力。同時，教師總結評估中普遍存在的問題，提出針對性的建議。隨后，教師以課堂反思為延伸，布置開放性任務，進一步提升學生的科學探究能力。

以“乙酸乙酯的制備與性質”實驗為例，學生需掌握乙酸乙酯的制備及其性質的實驗操作步驟。在實驗完成后，教師先要求學生撰寫實驗報告。報告內容包括實驗裝置的搭建圖示、實驗現象的詳細記錄、乙酸乙酯的產物分析。學生需要描述制備過程中的現象，同時在報告中記錄產物的氣味變化和溶液的分層情況，以展現實驗觀察的完整性。教師隨后組織學生進行實驗成果展示，每組需制作實驗流程圖，并在課堂上通過講解演示自己的探究過程。展示過程中，教師鼓勵學生分析實驗現象，并提出引導性問題：“如果反應溫度過高或使用過量的催化劑，反應結果會如何變化？”通過互動提問，引發學生的深度思考。隨后，教師基于學生報告，逐一點評其實驗完成度與科學探究能力，重點表揚能夠提出新假設并設計改進方案的小組。借助多元評估，學生能夠展示實驗成果，還能夠對實驗中的關鍵環節有更深刻的認識，從而全面提升科學探究能力。

（六）歸納總結，深化探究思維

歸納總結能夠幫助學生厘清實驗邏輯，深化對核心概念的理解，進一步提升對科學方法的掌握能力。實驗結束后的總結環節可以促進學生對知識的遷移與應用，使學生從零散的現象中提煉出規律性的結論，并用嚴謹的科學語言表達自己的探究成果。在實驗教學結束后，教師帶領學生回顧實驗步驟，要求學生系統整理實驗的化學反應方程式、變量控制過程。學生可以利用知識思維導圖，梳理實驗的邏輯脈絡。為提高學生的科學探究能力，教師可提出開放性問題，將實驗內容與真實場景相結合，鼓勵學生將探究思維應用于實際問題。還可以引導學生在小組內分享各自的觀點，借助討論進一步深化對實驗方法的反思。此外，教師可以總結課堂中的亮點和不足，并布置延伸任務，讓學生以書面形式撰寫報告。在歸納過程中，學生能夠鞏固實驗知識，在歸納與反思中提高科學探究能力。

例如在“糖類的性質”實驗教學中，學生需要掌握葡萄糖、蔗糖與淀粉的性質及其化學反應原理，能夠總結糖類物質的共性與差異，厘清實驗步驟與化學現象間的聯系。實驗結束后，教師先讓學生以小組為單位對實驗現象進行討論，總結各種糖類物質的反應特性。教師提出問題：“為什么葡萄糖可以與銀氨溶液發生反應，而淀粉卻不能？”學生結合實驗現象和化學結構，探討糖類中醛基的存在與反應能力的關系。教師鼓勵學生將討論結果寫出來，并用箭頭和關鍵詞繪制實驗邏輯圖，厘清從現象到結論的推導路徑。隨后，教師引導學生對實驗操作的關鍵步驟進行反思。教師提問：“為什么在使用銀氨溶液時需要加熱？如果溫度過高或過低，實驗結果會發生怎樣的變化？”學生在小組內分析可能出現的誤差來源，并提出改進建議。在討論淀粉水解實驗時，教師強調控制硫酸濃度和水解時間對實驗結果的重要性，進一步啟發學生思考實驗設計的嚴謹性。為深化學生的科學探究能力，教師讓學生總結糖類物質的化學性質及其分類規律，構建知識思維導圖。學生需要將葡萄糖、蔗糖和淀粉的性質分為還原性、酸水解、堿性反應三大模塊，標注具體實驗現象和相關反應方程式。每個小組展示思維導圖成果時，教師引導他們相互提問，并點評思維導圖的邏輯性和完整性。隨后，教師布置開放性任務，要求學生查找生活中糖類物質的應用實例。學生以小組為單位交流方案，進一步鞏固實驗知識。在歸納總結的過程中，學生能夠學會整理和提煉實驗內容，科學探究能力得到顯著發展。

在化學實驗教學中，從培養興趣，到明確實驗目標，再到評估基礎、組織活動，每一個環節都緊密銜接，使學生的學習具有邏輯性 和層次感。再通過多元評估，促使學生能夠不斷發現問題、改進方案，并在歸納總結中深化對實驗原理的理解。實驗教學在理論知識與實踐操作之間架起了橋梁，不僅能夠提升學生的實驗技能和科學素養，而且能夠培養其邏輯思維能力和創新能力。優化實驗教學的結構和實施方法，可以為學生的全面發展奠定基礎，同時為化學學科教育目標的實現提供有效的實踐路徑。

【參考文獻】

[1］林家水．新高考背景下高中化學實驗教學的有效路徑：以“濃硫酸的性質”為例[J].高考，2024（34）：126-128.

[2]張錦福.聚焦高中化學實驗教學提升學生創新思維：以“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質”為例[J］．高考，2024（31）：133-135.

[3］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.