实验探究的有效性和真实性课例研究

武艳

摘 要：实验探究是一种有目的的实践活动，在通过探究帮助学生建构概念和知识体系的同时，要注重提高探究的有效性和真实行，要注意学生探究精神的塑造。

关键词：实验探究；真实性；有效性；原电池

课程标准指出：通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究意识，促进学习方式的转变，在实践中培养学生的创新精神和实践能力。首先，实验探究是一种有目的的实践活动，以知识为载体，以实验为手段，培养学生的实验操作能力、观察能力、创新意识，通过探究建构概念和知识体系，教师要精心设计和引导，以提高实验探究的有效性，否则，实验探究就会沦为一种形式。其次，要注意学生探究精神的塑造，培养学生尊重事实、尊重科学的态度，鼓励学生对实验探究真实性的表达，否则，就会成为一种伪探究。本节课的设计是使学生经历化学能与电能的转化探究过程，了解原电池的工作原理，建立原电池的基本概念和电化学知识体系。下面以人教版《必修2》“原电池”教学片段为例进行分析。

本节课是由金太阳教育集团组织的在河北定州中学举行的全国同课异构本人的公开课，课后有一些感想，现总结如下：

一、为建立基本概念和知识体系而探究，以提高探究的有效性

【实验探究1】将铜片和锌片同时插入稀硫酸中。

【现象】铜片表面无现象，锌片表面有气泡产生。我们用温度计测量了反应前后溶液的温度，发现反应后溶液的温度升高了，所以此反应是放热反应，化学能转化为热能。并板演反应方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑

【教师】同学们默认此实验中铜没有参加反应，能否用实验现象说明？

【学生】如果铜参加了反应，溶液颜色会变成蓝色。

【实验探究2】设计实验将反应Zn+2H+=Zn2++H2↑的化学能转化为电能

【小组展示设计原理图】基本上Zn—H2SO4—Cu和Zn—H2SO4—C两种合理的装置。

【现象】第1小组：电流计指针发生偏转，铜片上有少量气泡产生，所以此装置中产生了电流，化学能转化为电能。

第4小组：电流计指针发生偏转，铜片上有少量气泡产生。我们用温度计分别测量了锌片和铜片附近的温度，发现锌片附近的温度略高。

第6小组：我们还发现改变锌片和铜片之间的距离，电流计指针偏转角度不同。两者之间的距离越大，电流越小，反之，电流越大。并在课堂上做了演示。

设计对比实验，使学生掌握科学探究的方法。由【实验探究2】的现象，使学生知道原电池应该是一个什么样的装置，知道由化学能转变为电能时应该发生什么反应，通过实验的步步探究初步建立起原电池的基本概念，而不是将教师的描述或图片展示硬生生塞给学生。同时本实验学生还进行了拓展，即电极间的距离与电流的关系，这里出乎了我的设计，在实验探究中的“意外”也是培养学生创新意识和创新品质的良好途径，也是实验之所以称为探究之初衷。以上两个小组在实验过程观察到的现象可以说为本节课赋予了灵性，也可以说是一种有意义的课堂生成，可以使学生重新认识原电池。

【问题1】既然是电池，就有正负极，我们如何判断Zn—H2SO4—Cu原电池的正负极？原电池中电子流动方向如何呢？

【实验探究3】将干电池与电流计串联，探究电流计指针偏转方向与电子流向或电流方向的关系。

【学生】电流计指针偏转的方向与电子流向一致，而电子是从负极流出，流入正极，即偏向电源的正极。根据实验现象，Zn-H2SO4-Cu原电池的正极为铜，负极为锌。

问题2.溶液中的阴阳离子如何移动？

问题3.写出Zn—H2SO4—Cu原电池电极反应式。

问题4.为什么正极产生的物质是氢气，而不是其他物质？

由实验探究转化为思维探究，通过层层递进的5个问题，使学生初步构建电化学知识体系，认识其工作原理。培养学生用物理学中已有的电学知识，解决化学中未知问题的能力，即知识迁移能力和知识应用能力，培养学生思维的逻辑性、严密性，实验的观察能力和透过现象看本质的分析能力等，同时体现了学科间的密切联系。

二、培养学生尊重事实、尊重科学的探究态度

【教师】请同学们仔细观察Zn—H2SO4—Cu原电池电极表面的现象。

【教师】在实验探究时，我们要尊重科学，更要尊重事实、尊重自己真实的感受和发现，我们是从实验中发现问题并解决问题，而不是用实验去验证课本上的结论。

【学生】锌片表面产生的气泡比铜片表面更多、更快。

【教师】追问：据原电池工作原理，气泡应该能在铜片表面产生，为什么锌片表面也会产生气泡呢？

在我的引导下，终于有学生认识到是因为锌片直接与硫酸接触，而且锌片是比较活泼的金属，与稀硫酸反应比较快，所以其表面会产生大量的气泡。

学生在描述Zn—H2SO4—Cu原电池现象时，因受原电池工作原理的影响，对锌表面产生的明显气泡无法用原电池原理解释，因而对这个现象可能会视而不见，相反铜表面少量的气泡学生倒是观察得很仔细，针对这种现象，我们总是教育学生描述实验现象要尊重客观事实，但仔细想想，这其实是一個非常可怕的问题，它使我们的实验探究变成了伪探究，学生不是从实验探究中发现并解决问题，而是用现象去验证课本上的结论，正是由于这种思想的驱使，一些精彩的实验现象学生往往视而不见，抑或观察到了预测之外的现象，而教材上没有阐述，就怀疑自己，不敢描述，更不用说去思考这些现象了，而这些现象往往隐藏着一些有意义的问题，而正是这些问题的存在才推动着科技不断地向前发展。实验探究在化学教学中固然重要，但实验探究精神的塑造，即培养学生尊重事实、尊重科学、尊重自己的意识乃是重中之重。