优化实验设计，培养学生的探究素养

周晓美

摘 要：高中化学作为一门实验性学科，实验的成败直接关系学生对化学原理、现象、性质的掌握和运用，因而优化实验教学是新课改中必不可少的部分。本文结合高中化学实验教学，论述了在实验的改进和革新中对学生探究素养的培养，以提高课堂效率，打造高效课堂。

关键词：高中化学 实验设计 探究素养

实验是高中化学中的重要组成部分，也是集分析、设计、观察、推理、验证为一体的学习方式。学生在实验之时，对实验原理进行剖析探究，利用所学的知识和现有的材料，设计科学合理的实验步骤；在操作过程中，细心观察验证学生的猜想、推测和探究，鼓舞学生的探究兴趣，帮助学生实现自我突破和创新。可见，实验的优化设计，丰富了高中化学课堂，在生动、有趣的氛围中轻松地提高了学生的探究能力和实践能力。

一、优化实验现象，激发探究兴趣

实验现象对学生有很大的吸引力，能够迅速点燃学生的好奇心。教师可以利用特点鲜明的实验现象，激励学生对实验的探究兴趣，由现象来鼓励学生积极主动地进行分析、思考和辨析，由现象的感性来引导思维的理性，犹如“魔术”一般吸引学生来一探究竟。

例如，在学习有关“原电池”的知识时，教师就可以先让学生探究Zn—Cu稀硫酸形成的原电池，观察实验现象，学生会观察到在铜棒上有气泡冒出，而锌棒逐渐变细，并且还能看到小灯泡发光。在没有任何电源的情况下，小灯泡为什么会发光？学生对这个现象感到非常的好奇，纷纷问这是怎么回事。疑问使得学生主动地对整个装置进行探究，结合学生初中物理学过的电学知识，学生认识到灯泡发光表示有电流产生，而且现在的实验明明是锌与稀硫酸的反应，怎么会在铜棒上看到气泡？这个疑问使得学生不得不想到其中可能存在电子的转移，难道锌电子顺着导线传给了铜？通过这样的质疑和讨论，学生最终总结出其中的原理：锌与稀硫酸反应是一个氧化还原反应，存在电子的转移，而锌铜之间形成的电势差使得电子由锌流向铜，从而产生了能够使小灯泡发光的电流。谜团被一一揭开，成功的感觉让学生分外的喜悦和兴奋，使其体会到了学习带来的快乐，对其他的实验现象也产生了积极的探索兴趣。

二、巧改演示实验，建立探究意识

探究意识是学生学习实验的最好动力，是学生内在的潜力被激发的表征。在演示实验时，教师可以利用材料易得、简单可行的实验，激活学生的思维，引导学生积极参与、操作和讨论，将学生从被动观看激发到主动参与的状态上来，使其有意识、有目的地发现相关的问题并进行探究。

例如，在学习有关“过氧化钠”的知识时，教师就可以利用简单的材料演示“滴水生火”和“吹气生火”，通过鲜明、直观的现象激发学生的探究意识。教师可以让两名学生参与实验，一个学生进行操作，另一个学生观察，通过学生的积极参与使其深刻体会实验的整个过程，在脱脂棉燃烧的一瞬间也点燃了学生心中的为什么。实验的现象具有很强的说服力，促进了学生探究的主动性。学生可以结合自己学过的燃烧的条件，对实验进行推断，从而得到反应放热和有氧气生成的猜想，顺利地进入了对产物的实验验证上，学生分别设计了用手触摸试管的外壁检查放热和检验是否有氧气生成的实验。通过对演示实验的改进，加深了学生对演示实验的印象，为实验的探究和展示做好了铺垫，整个课堂教学取得了良好的效果。

三、深入验证实验，形成探究思维

验证实验是学生对新知识进行猜想证明的有效途径，有助于学生探究思维的养成和完善。在演示实验的基础上，教师要及时结合学生对实验现象的好奇，鼓励学生对物质的性质进行猜想，设计相应的实验来加以验证，增强学生在设计实验时的严密性和科学性，从而提高学生的探究思维。

例如，在学习有关“氯水成分探究”的知识时，教师就可以让学生先对氯气与水的反应进行分析，从而想到酸性；在验证氯水与紫色的石蕊试液的实验时，学生发现了紫色石蕊试液先变红后褪色，这使得学生进一步发现了氯水的漂白性；在验证氯水漂白性的实验时，学生出现了猜想上的分歧，有的学生认为具有漂白性质的物质是氯气，而有的学生则认为具有漂白性质的物质另有他物。这样的生成进一步推进了学生对实验的再一次探究，猜想矛盾成功地推进了对知识的深层探究，设计出了将干燥的氯气分别通过干燥的石蕊试纸和湿润的石蕊试纸的实验，严密鲜明的实验使学生一目了然，氯水的成分也就非常清楚了。通过这样的验证实验，学生在对现象的层层探究中，逐步地了解了物质的真相，使学生的探究结果得到了肯定，极大地增进了学生学习的信心。

四、精炼常规实验，构建探究严密性

实验的引入为高中的化学课堂增添了一道亮丽的色彩，绿色实验更是顺应了时代的需求和学生的心声。在教学中，教师可以结合教学内容来设计一些绿色环保、简单易操作的实验，使学生能够在精炼的试验中体会到实验设计的简洁性、严密性，增强环保意识和绿色化学意识的渗透。

例如，在学习“硝酸”的有关知识时，铜和硝酸的反应是这节课的重点内容，但是铜和硝酸的反应实验由于有有毒气体产生而很少进行当堂操作，有的教师利用视频代替，其实这样不利于学生思维的发展和环保意识的渗透。于是，作者选择青霉素瓶和注射器对实验进行了改进，在青霉素瓶中注满稀硝酸，倒立后再抽出一部分，这样瓶子上部就出现了一段真空，这时将铜丝顺着橡胶塞的针眼插入瓶中，倒立使铜丝与稀硝酸接触，能明显看到铜丝上有无色的气体生成，将铜丝抽出后，再用注射器向瓶中注入少量的空气，学生就会观察到无色的气体变为了红棕色，这是由于一氧化碳与氧气反应的缘故。这样的实验优化使学生耳目一新，彻底打破了学生的思维定式，纷纷惊叹原来实验还可以这样做，不仅激发了学生对实验的浓厚兴趣，同时也提高了学生思维的严密性。

五、设置家庭实验，提高探究创新性

第二课堂是学生的小天地，也是学生张扬个性、自我发挥的空间，教师可以充分利用这片天空来增强学生的创造性。在第二课堂的建设中，教师可以只给学生提供一些相关的主题，让学生自己来动手收集资料、选择材料、团队设计、动手制作，使实验更贴近学生的生活、思维和想象。

例如，在学习“有机化合物”的相关知识时，教师就可以鼓励学生在课下自己制作一些甲烷、乙烯、乙炔等分子的球棍模型或者比例模型，学生就会深入地研究它们的结构，了解其中的价键结构，了解其空间构型。在熟练掌握其空间排列结构的基础上，学生选择了火柴棍、橡皮泥、小弹簧等小工具制作了形象的模型，学生还会根据原子的大小来选择或制作合适的氢原子和碳原子。通过这样的制作，学生掌握了甲烷的二氯取代物有一种而不是两种；学生通过对正丁烷和异丁烷的制作，深刻地理解了同分异构现象，学会了同分异构体的判断。模型的制作丰富了学生的生活，激发了学生超强的积极性和创造力，学生在制作、思考、修改、创新的过程中，摆脱了原有的思维定式，生动灵活地再现了学生的创新能力。

总之，实验不仅仅是一次动手操作的活动，更是对学生的基础知识、基本理论和操作技能的一次考验，是对教师教学水平的一次检验。学生在操作的过程中，不断地接受实验所带来的新体验，生动鲜明的实验现象极大地刺激了学生的大脑，增强了学生的探究意识，使学生的学习由被动变为主动，根据知识来设计实验，反过来由实验来验证知识，在反复的转换和推敲中，帮助学生深刻地体会了知识的形成过程，领悟到化学知识的内涵与思想，促进了学生各方面能力的提高，为国家培养合格的创新人才奠定了坚实的基础。

参考文献

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[3]崔舰.高中化学实验教学的有效性探讨及对策[J].内蒙古教育，2014（4）.