课堂实施探究性实验的实践与思考

卢光建

（南京民办实验学校 江苏 南京 210019）

一、问题的提出

化学实验是化学科学研究的重要方法，也是化学教学的重要手段。教师可以通过化学实验展现化学现象，反映化学规律，验证化学理论；学生可以在化学实验中进行观察、质疑、思考、分析、综合、概括等具体思维活动，在体验知识的形成和发展过程中，形成科学的思维习惯和方法。

近几年，高考非常重视对实验的考查。因为实验题可以很好地考查学生的基本实验素养、综合分析问题的能力和解决实际问题的能力。而考查内容绝不是课本上的一个演示实验，考查方式也绝不是对一个知识点的简单问答。高考越来越重视对一个实验的深层次的探究及其应用，所以探究性实验在高中化学课堂教学中的地位越来越突出，作用也越来越明显。以下教学案例很好地说明了这个问题：

【案例】Al（OH）3的两性

场景1：

教师首先演示实验3—7制取Al（OH）3和实验3—8验证Al（OH）3的两性（人教版化学必修1第三章第二节P58），并随时引导学生注意观察实验现象。然后分析现象，说明Al（OH）3在酸或强碱溶液里都能溶解，它是两性氢氧化物。

学生根据教师的要求进行观察、记录，并回答相关问题。

场景2：

实验情景：取适量 Al2（SO4）3溶液于试管中，往Al2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先看到白色胶状沉淀，然后沉淀逐渐溶解。

提出问题：如何在实验室制取Al（OH）3?

实验方案：①用Al2（SO4）3溶液和适量的NaOH溶液。

②用 Al2（SO4）3溶液和氨水。

实验探究：①取适量 Al2（SO4）3溶液于试管中，往Al2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先看到白色胶状沉淀，沉淀刚出现溶解后停止滴加NaOH溶液。

②取适量 Al2（SO4）3溶液于试管中，往 Al2（SO4）3溶液中逐滴加入氨水，先看到白色胶状沉淀，氨水过量沉淀不溶解。

学生质疑：用NaOH制取Al（OH）3时NaOH的量如何控制？NaOH加多了用HCl返滴会如何？

实验探究：取适量 Al2（SO4）3溶液于试管中，往Al2（SO4）3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先看到白色胶状沉淀，继续滴加NaOH溶液，沉淀溶解，然后滴加盐酸，又出现白色沉淀，继续滴加沉淀又消失。

交流评价：学生在讨论、交流基础上获得共识：Al（OH）3能与盐酸和强碱反应而不与弱碱反应。

得出结论：Al（OH）3在酸或强碱溶液里都能溶解，它是两性氢氧化物。

对比以上两个教学场景我们不难发现，场景1为典型的演示实验，教师操作演示，学生观察、思考，过程流畅，课堂条理清晰，教学效果也比较明显。但这种模式显然不能很好地发挥学生的主观能动性，学生最终是被动的记忆实验结论，学生无法真切的感受实验。场景2为探究性实验，在教师精心设计下，学生提出问题，优化演示实验，从而让学生成为实验的主体，学生在实验中质疑、讨论、综合、解疑，不但获得了理解的、巩固的知识，更使整个实验教学过程充满了探究性、思考性，同时也使学生学会了基本实验方法。

二、实施探究性实验的实践

探究性实验是一个因校、因地、因课题而制宜的复杂的施教过程，如何结合校情和生源情况有效地实施探究性实验教学，需要从实际出发在行动中不断研究。

探究性实验的一般过程为：

由提出问题 （教师或学生）→制订实验方案→分组进行实验→分析实验现象→提出质疑→改进实验方案→得出结论→反思与评价（注：本文把“制订实验方案→分组进行实验→分析实验现象→提出质疑→改进实验方案→得出结论”归结为“实验验证”）。

其探究活动的核心应该是“提出问题”、“实验验证”和“反思与评价”三个环节。

1.提出问题

提出问题是化学教学中的一个重要环节，对后续教学活动的展开和效果影响很大。“问题”是指学生根据已有的学习经验，需要研究解决的疑难和矛盾。在实验探究过程中需要学生提出问题，并需要通过实践来求证和检验“问题”。要做到问题提得好，首先要弄清楚问题的性质和任务。探究性实验本身就是引导后续活动向一定方向展开，要求“问题”具有科学性、趣味性、思考性，有一定的价值，能有效地吸引学生，激发学生解决问题的兴趣。因此，实验探究的开展，不仅需要学生具备一定的逻辑思维能力，而且还要具有一定的想象能力，敢于大胆的提出问题和猜想。这对于培养学生的创新精神和实践能力有着重要的作用。教师对学生提出的问题不要做太多的评价，但是要引导他们对种种问题进行整理归纳，对学生因知识上的欠缺而产生不切实际的问题要给予必要的启发，为学生提出恰当的问题铺路搭桥。一般来说，课堂教学中的问题大致分为导向性问题、形成性问题、评价性问题。可以运用归纳法、演绎法、分类法、类比法等方法引导学生提出问题。现以归纳法为例予以说明。在用纯碱溶液清洗油污时，加热可以增强其去污能力，为什么？食盐和氯化铵溶液能不能清洗油污呢？明确问题，分析讨论，CO32-与H2O电离产生的H＋结合成弱电解质，使得溶液中 c（OH-）大于 c（H＋），所以溶液显碱性，碱性条件下油污发生水解生成易溶于水的物质，从而达到去除油污的作用。而NH4＋与H2O电离产生的OH-结合成弱电解质，使得溶液中 c（OH-）小于 c（H＋），溶液显酸性。归纳问题，实验验证问题的正确性，明确适用范围并形成理论体系，应用于解决实际问题。

2.实验验证

任何“问题”都必须通过实验进行验证，最终把“问题”变成可行的、具体的实验方案，那就需要在选择实验用品和设计实验步骤上不断去进行实验验证。

实验验证的首要环节是实验设计。在教学中实验设计具有重要意义，首先可以激发学生的化学学习兴趣。学生根据自己所学的知识，在教师启发下，独立地设计出各种实验方案，成功地解决化学实验问题，从而产生成功后的喜悦，激发起更大的学习热情，成为进一步学习的强劲动力。其次，可以培养学生分析问题和解决问题的能力，更大地发挥他们的创造性。同时，实验设计还可以培养学生严肃认真、敢于创新的精神，培养学生科学严谨的学习态度。

学生自行设计实验方案后，首先要讨论其安全性、可行性、简约性。对有些不能解决的问题教师要及时给予点拨，激活学生思路的中断点，引导学生克服思维定势，寻找解决问题的方法。在点拨学生时，不宜多讲更不能代劳，只要把关键的问题点到即可。如果学生设计的方案存在明显的问题，但实验也是安全可操作的，不妨让学生在“问题”中发现“问题”，寻找解决方法，这样比老师直接指出“问题”更能激发学生的求知欲。

例如：Fe2＋的检验，学生提出实验方案：①用NaOH溶液，如看到先生成白色沉淀，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色可证明含有Fe2＋；②在溶液中先加氯水，再加KSCN溶液，溶液变为血红色，证明原溶液中含有Fe2＋。从学生提出的方案不难看出，第①种方案可行，但第②种方案存在明显的问题，这时可以不指出方案存在的问题，可以先给学生两瓶溶液（分别含 Fe2＋和Fe3＋），让学生按第②种方案完成实验，结果现象一样。这时再告知学生这两瓶溶液的成分，学生很快意识到实验方案有问题。经过学生讨论和再次实验验证，学生修正第②种实验方案：先加KSCN溶液，看到溶液无明显现象，再加氯水，看到溶液变成血红色证明含有Fe2＋。

在实验与探究活动过程中，教师的作用是支持者和辅导者。这一阶段的核心原则是，要给学生提供尽可能多的时间和机会，运用多种形式和手段鼓励和促动、参与和协作、支持和帮助、指导和监督每一个学生小组甚至是每一个学生积极主动、富有成效地进行实验探究过程。教师如果只做指挥者、控制者、替代者或旁观者都是不合适的。

3.反思与评价

当学生通过对问题的探究，发现了事物间新的规律和联系，获取了新的知识和认识之后，必然需要经历一个整合和反思的过程。教师在这个阶段，一方面要特别注意学生前面的探究活动过程和解释推论中存在的问题、暴露的偏差认识。另一方面应注意对学生在知识与技能、过程与方法以及情感态度价值观等方面的收获和经验进行全面的、具体的、有针对性的评价。

反思与评价应该贯穿于整个教学过程之中。反思与评价可以是随机的，依教学活动而展开；也可以在最后阶段进行总结性的反思与评价。学生的自我反思是最关键的，学生的自我评价和小组内的相互评价是最重要的，教师给予的有针对性的指导性评价是必不可少的。

教师对学生的探究性实验的评价，要以学生的发展为本，注重学生在学习中的主体性、开放性和创造性。对学生的评价要与学生的学习和发展同步，及时反馈，与时俱进。要有利于调动学生学习的积极性，有利于学生在学习中获得成功的体验，有利于学生的全面发展。教师既要引导学生针对自己探究和学习的结果进行评价，更需要对学生的建构过程、探究活动的态度、方式和效果、合作的情况、学习的感受以及在前面的教学过程中各个方面的表现进行反思总结。

三、探究性实验在实施过程中的思考

探究性实验主要是为了培养学生的实验能力、创新能力、分析问题和解决问题的能力，在实施的过程中必须注意以下几个问题：

1.注意实验本身的科学性

探究性实验的科学性非常强，实验原理、实验操作程序和方法与化学理论知识、科学的实验研究方法必相一致。在整个探究过程中，要着重培养学生科学的思维方法。

2.注意实验探究的易参与性

活动是发展的基础，成功的参与是学生发展的必要条件。因此探究实验要以学生为主体，让所有学生都能参与其中，这就必须保证探究实验的层次性、难度和表达方式等要适合全体学生的心智发展水平，以保证学生在过程中都能处于有效的活跃状态。所以探究实验内容既要是书本知识的升华，也应与日常生活、生产实践和先进的科学技术紧密结合，不能超越学生的年龄特征和知识范围。

3.注意实验探究的驱动性

好的学习活动和学习任务应当首先使学生感兴趣，愿意做。兴趣是积极探究某种事物的认识倾向，是对事物本身或事物未来的结果感到需要的情绪表现。因而探究实验的设计要考虑其驱动性，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，使学生的学习情绪处于高涨状态，使学习过程成为一个满足好奇心和学习需要的主动过程。这就要求探究的内容要有新颖性、奇特性，以使其具有真正吸引学生学习的力量，而不是靠外在的压力来驱使学生学习。实验探究的内容除来源课本外，还可选用有关日常生活、环境、军事、能源、生产等实际中的问题，通过探究来解决与人类自身紧密联系的问题，从而有利于培养学生的兴趣，发展学生的特长，激发学生学习的动机，增长他们对新知识的探求欲和探索未知领域的创造欲。

4.注意探究内容的可生成性

探究实验的最终目的是产生高效的学习，促使学生全面发展。探究的内容一要看在学生发展过程中所起的作用以及在整个课程学习中的地位和价值；二要在具体的探究中促进学生各方面的发展，提高活动的迁移价值，促进学生个性的发展，创造更大的发展可能。具体来讲，成功探究实验一定可以使学生产生许多有意义、有价值的新问题，可以使学生产生流连忘返、意犹未尽的感觉。

著名的化学教育家戴安邦先生曾说：“化学实验教学是实施全面的化学教育的一种最有效的教学形式。”在高中化学探究教学过程中，教师的职责不在于传授给学生多少化学知识，教师要回归一个激励思考的引导者、交换意见的参与者、组织活动的协调者的角色。探究性实验提倡学生主动设计实验、有目的的探究实验，不提倡照方抓药式的实验。探究性实验所提供给学生的活动空间和主动学习的机会远远要比一般的演示实验活动多而丰富。进行有效的实验探究不能只满足于动手做，一定要鼓励学生积极地进行主动的思考，重视归纳与概括、分析与解释、反思与评价。

［1］ 刘知新.化学教学论［M］.北京：高等教育出版社，2009：213，221，226，233

［2］ 吴俊明，王祖浩.化学学习论［M］.南宁：广西教育出版社，1996：269

［3］ 袁孝凤.中学化学研究性学习的教学模式研究［J］.化学教学，2001，（10）

［4］ 郑长龙.化学实验及其教学改革——探究的化学实验教学［J］.中学化学教学参考，2002，（1）