化学实验是实施探究性学习的重要途径

张红兰

（1苏州大学材料与化学化工学部江苏苏州215000；2苏州市吴中区甪直中学江苏苏州215127）

化学实验是实施探究性学习的重要途径

张红兰1，2

（1苏州大学材料与化学化工学部江苏苏州215000；2苏州市吴中区甪直中学江苏苏州215127）

化学是一门以实验为基础的自然学科，从它产生和形成起，就以化学实验这样一种科学实践活动为基础而发展的。《化学课程标准》确立了化学课程改革的重点:以改变学生的学习方式以及提高学生的科学素养为宗旨。而实验是学生学习化学、实现科学探究的主要途径，因此，我们提倡在实验中探究，更好地培养学生的科学素养。

探究；实验；新课程；科学素养

近年来化学教学改革积累了不少成功的经验，但就总体而言，长期的化学教育只注重于知识的传播，轻视能力的培养，学生以接受式学习为主，对“讲、记、背、练”的方式习以为常，围绕应试展开的重复演练日趋严重，重结果、轻过程，重间接经验的传播，轻视或忽略亲身体验所获得的经验，学生缺乏动手实践和探究的机会，分析解决问题和合作交流的能力得不到应有的锻炼，为了解决这一问题必须改变学生的学习方式，倡导探究性学习。探究性学习是一种强调学生自主积极获取知识的学习方式。

一、探究性学习的特征

通过对探究性学习内涵的分析，笔者认为，探究性学习具有以下方面的特征：

1.以问题为中心，激发学生思维

疑是思维之源，是探究的起点，著名教育家陶行知先生说过：“发明千千万，起点在一问”，人们只有发现和提出疑问，才会努力思考寻求解决疑问的途径和方法。因此，探究是从问题开始的，发现和提出问题是探究性学习的开端。在教学中，教师要善于创设问题，通过实验、观察、阅读教材等途径引导学生发现问题，以问题为中心组织教学，将新知识置于问题情境当中，使获得新知识的过程成为学生主动提出问题、分析问题和解决问题的过程。

例如，在氯气化学性质的教学时可以设计如下情境，向含有酚酞的氢氧化钠溶液中逐滴滴加氯水(红色褪去)，学生就会思考：溶液的红色为什么会褪去？教师鼓励学生提出假设：①氯水中的盐酸显酸性，与氢氧化钠发生酸碱中和反应。②氯水中的次氯酸有漂白性？然后给学生提供必要的化学药品，鼓励学生大胆设计方案验证假设。

2.学生自主参与，获得新知和培养能力

探究性学习不是先将结论直接告诉学生，再通过演示实验或学生实验加以验证，它是通过“做”来学习的。学生通过各式各样的探究活动诸如观察、调查、收集资料等，亲自得出结论，参与并体验知识的获得过程，建构起新的对自然的认识，并培养科学探究的能力。这种通过多样、复杂的活动情境来获得知识的教学方法，可以使学生从多角度深入地理解知识，建立知识间的联系，从而使他们在面对实际问题时，能更容易地激活知识，灵活地运用知识解决问题。也只有这样，学生的学习才是积极主动的，才能够真正激发学生学习的内在动机。

3.注重从学生的已有经验出发

认知理论的研究表明，学生的学习不是从空白开始的，已有的经验会影响现在的学习，教学只有从学生的已有知识和生活实际出发，才会调动学生的学习积极性，学生的学习才可能是主动的。否则，就很难达到预期的教学目标。例如，在讲到“金属材料”时，先安排学生调查周围环境中用到的金属材料，研究常见材料特性等活动，再介绍有关的知识.

4.重视合作学习

在探究性学习中，常常需要分组制订工作计划、分组实验和调查，需要讨论、争论和意见综合等合作学习。在探究活动中学生都是以自己的方式，基于已有的经验来建构对于客观事物的理解。由于已有经验、知识背景不同，思考问题的方式不同，学生对事物的理解也会各不相同。合作学习能扩展学生的视野，使学生看到问题的不同侧面，对自己和他人的观点进行反思或批判，从而建构起新的和更深层次的理解，同时，也增强了团队精神和合作意识。

二、应在实验中探究

化学是一门以实验为基础的学科，中学化学实验教学的目的是使学生掌握基本原理和操作，发展智力，培养分析问题、解决问题及创新能力。化学实验是引导探究性学习取得成功不可缺少的“桥梁”和“中介”。在教学中应尽可能地给学生提供化学仪器和药品，让学生主动积极地进行实验探究。在实验中探究的具体策略如下：

1.可将部分演示实验、学生实验设计成探究性实验

“演示实验”在知识的呈现方式上，主要采用“知识介绍型”的手法，过去我们教师大多按部就班表演给学生看，在一定程度上忽略了实验探究的过程，忽视了化学实验在培养学生科学素养方面的重大作用。对于易操作、易成功，没有破坏性和危害性的实验改为学生的探究实验，体现“以人为本”的教学理念，学生在亲自经历的探究活动中，将所学知识同他们从多种渠道获得的化学知识联系起来，并把所学的化学知识内容应用到解决新问题中去。如在测量生成气体体积时，可以设计如下量气装置。

基于安全、规范等因素考虑，以往的“学生实验”大多是根据课本设计好的方案，由老师提供好实验必需品，再让学生动手操作，最后填写“实验报告”——几乎是一条流水线。建构主义理论认为，学习不是教师向学生传递知识信息、学生被动吸收的过程，而是学习者自己主动建构知识的过程，这一过程是不能由他人所代替的。因此我们要根据客观条件和学生认知结构的特点，有选择地将一部分验证性的学生实验改为探究性实验。例如，盐溶液的酸碱性、铁的吸氧腐蚀、等质量的碳酸钠和碳酸氢钠固体中加入等体积等浓度的盐酸时化学反应速率的测定等实验。引导学生提出问题、做出假设、设计实验方案(包括评议方案的可行性)、进行实验、得出结论、解释和交流、反思与评价等，尽可能给学生亲自活动的机会。学生参与了整个探究过程，从而培养了学生的科学素养。

2.创设情景，创设氛围，培养主动探究实验能力

探究性学习模式以实验吸引学生，再以实验启发、引导学生，教学中尽可能创设实验情景，让学生置身于实验环境中，即要在教学中创设一个能引起学生兴趣的并且和课本中的原理性知识相关的实验问题，让学生发表看法，参与讨论，培养学生主动获取知识的能力。

例如：在学习了实验室制取气体的反应原理后，可设置如下的实验情景，培养学生主动探究实验的意识和能力。

(1)用单孔橡皮塞、球型干燥管、破底试管、U形管、烧杯、带活塞的导管、带孔塑料板等仪器，设计出尽可能多的简易的能随开随用、随关随停的启普发生器。

(2)设计一实验，用纯净且干燥的Cl2与Cu反应制取无水CuCl2。

(3)设计一实验证明起漂白性作用的是HClO而不是Cl2。

(4)根据反应原理设计以NH3·H2O、CaO为原料制取干燥NH3的实验装置图。

3.启发质疑，自主探讨，培养实验设计思路和方法

在化学实验教学中不能单纯把实验当成验证知识的手段，可把验证性实验改为探究型实验。要设计一个化学实验，首先要对这个实验进行构思，实验的设计与构思大致有以下几步：反应原理、所用的试剂、反应条件、所用到的仪器及装置。实验设计前必须让学生明确实验的目的，教师可设置问题，引导学生根据题目的要求，设计实验方案。在学习化学反应速率有关概念时，我问了同学一个看似很简单的问题，那就是两块相同的铁片与氢离子浓度相同的HCl、H2SO4溶液反应时速度哪个快？同学们根据金属与酸反应的本质分析，异口同声回答一样快。对结论我并没有发表任何评价，我拿出相同的两块铁片分别与等体积1mol/LH2SO4与2mol/LHCl溶液反应，结果同学们非常惊讶，他们发现很明显金属铁与HCl溶液反应快，一开始他们还在下面窃窃私语，然后立即问我到底是怎么回事呢？对此我并没有直接回答，鼓励同学大胆假设，并设计方案验证假设。

再例如，铜与浓硫酸反应实验，教学时一般描述的现象为：溶液变为蓝色，有刺激性气味的气体产生。果真如此吗？我们要求学生独立进行实验探索，发现有如下现象：①加热初期，Cu片表面逐渐变黑；②继续加热，有大量刺激性气味产生，形成墨绿色浊液，试管底部灰白色沉淀；③再加热，管中出现白雾，浊液澄清，灰白色沉淀，Cu片消失；④冷却、静置，将试管中液体倒入另一支盛水试管中，管壁发烫，溶液略带蓝色，将灰白色固体倒入水中，形成蓝色溶液。然后鼓励学生通过查阅资料，最后一起讨论解释现象。

4.注重实验的改革创新，培养学生的创造思维和创造能力

教材中有些实验设计及操作方法虽然都是经过反复验证了的，但实际操作中仍存在着这样或那样的不足，为体现科学方法是需要创新而且是可以创新的，教师应鼓励学生对其不足之处加以改进，这样既符合学生的认知发展特点，又能促进学生对化学理论、化学知识的理解和掌握，提高学生的实验设计能力。

例如，由于NO极易与空气中的氧气化合而生成红棕色的NO2气体，学生难以从实验现象上直观地得出稀硝酸与铜反应生成无色的NO，通过改进的实验装置(如图)就可以克服上述缺点。打开分液漏斗活塞，用稀硝酸装满U型管，将管内空气排除，然后关闭活塞进行反应，生成的NO气体将稀硝酸排入右端的漏斗中，避免了生成的NO气体与空气中氧气接触的可能，而且将NO气体的制备与性质熔为一体，既可以清楚地看到实验的主要产物：无色不溶于水的NO气体和蓝色的硝酸铜溶液。当打开分液漏斗的活塞时，又可演示NO与氧气反应生成红棕色NO2气体，避免了NO2气体对空气形成污染，且该装置能重复使用。

总之，化学实验是理论和实践的结合点，是体现人的认识过程从思维到再创造应用的最生动典范。化学实验只要真正体现探究式的教学模式，创设实验设计环境，鼓励学生以积极求实的态度，刻苦钻研的精神，敢于提出问题、大胆假设，就能激发学生的学习兴趣，充分唤起学生的思维，提高学生的实验设计能力。

［1]教育部.全日制化学课程标准（实验稿）［M].北京:北京师范大学出版社，2003

［2]朱慕菊.走进新课程——与课程实施者对话［M].北京:北京师范大学出版社，2002.6

［3]王祖浩.化学问题设计与问题解决［M].北京:高等教育出版社，2003

［4]张大均.教育心理学［M].北京:人民教育出版社，2003

1008-0546（2011）01-0068-03

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2011.01.030