高中化学教学中学生实验探究能力的培养策略探讨

2022-11-19文/邹伟

名师在线 2022年15期

文 /邹伟

引言

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”这句诗很好地阐述了化学理论和化学实验之间的紧密联系。在化学发展历史上，很多原理的提出都与实验有直接关系。对近年来高考化学考点进行分析后可以看出，现在的高考对学生实验探究能力的考查力度越来越大，所以在教学实践中，高中化学教师要全面提高对学生实验探究能力培养的重视程度，要根据学生的发展需求，灵活地设计、组织实验活动，通过化学实验对理论建立认知模型，通过实验更深刻地掌握理论知识，并通过化学实验实现实践能力的培养。

一、高中化学教学中培养学生实验探究能力的意义

化学是一门极具魅力的学科，而化学实验则是让学生体会化学学科魅力的重要途径之一。学生在学习化学知识时，单纯进行理论学习是很难体会到化学的趣味性的，还需要通过各种化学实验仪器来感受化学。通过化学实验，教师不仅能指引学生更好地了解化学学科，还能实现对学生操作能力、思维能力的培养，这对学生化学学科核心素养的提升有很大帮助[1]。在高中化学教学中，重视学生化学实验探究能力的培养，可以在很大程度上激活学生学习化学知识的欲望，激活学生的创新思维，让学生学会从实验中论证化学知识。化学实验还可以引导学生更好地利用化学知识来解决生活中的问题，如衣服漂白问题、疫情期间的消毒问题等，这对学生的生活有很大帮助。因此，在高中化学教学中关注学生化学实验探究能力的培养，不仅能促进学生学习成绩的提升，还能让学生关注身边的化学，感受到化学无处不在，并通过掌握化学知识更好地解决生活中的问题[2]。

在高中化学教学中注重培养学生的实验能力是提高学生自主探究能力的重要手段，高考考试题型中的实验创新题就注重对学生自主探究能力的考查。学生通过实验和自主探究可以将课本中抽象的概念具体化，理解物质微观结构与性质的关系；提升证据推理和数据加工能力；突破原有认知的局限，在新情境中运用所学知识解决相关问题，真正落实核心素养的培养目标。同时，对学生实验探究能力的培养还可以使学生树立终身学习的意识。培养学生的实验探究能力，可以让学生掌握科学研究的过程和方法。学生还可以通过主动学习体验探究过程，在实验探究的过程中把所学的理论知识应用于实践，形成科学的态度和科学的研究方法，同时在主动探究的过程中逐渐形成终身学习的意识和能力。

二、高中化学教学中培养学生实验探究能力的策略

（一）合理导入，激发学生探究欲望

在以往的高中化学教学中，教师采取的教学导入方式比较单一，无法激发学生的学习兴趣，学生学习的主动性不强[3]。在今后的高中化学教学中，教师应结合教学内容，精心设置教学导入环节，借助趣味性的化学实验激发学生的探究欲望，让学生更加主动地参与到化学课堂活动中，促进学生化学学习水平的提高。如教师可以在课堂上出示一个切成两半的苹果，让学生思考苹果中哪些物质会被氧化、还原，引导学生从实际生活入手，看看生活中还有哪些现象属于这一化学原理。这样可以在很大程度上提高学生的注意力，让学生积极地融入课堂。

例如，在引导学生学习“原电池”的相关知识时，教师在课堂导入环节可以先准备几个水果和金属片，用带闪亮小灯且能发出声音的音乐卡片连接成水果电池，当音乐卡片响起的一瞬间学生的注意力都被集中起来，他们就会根据这个现象提出问题：“为什么水果也可以作为电池发电，这是什么原因？”这时，教师再准备一套实验材料和装置，包括稀硫酸、烧杯、铜片、锌片、导线、小灯泡等，组装成原电池，告诉学生自己可以拥有“发电功能”，能让小灯泡亮起来，而学生会对此很感兴趣。教师借助实验让小灯泡发光，可以显著激发学生的探究欲望。接着，教师可以引导学生对原电池的知识进行探究，加深学生对知识的感知。

（二）先学后教，培养学生实验探究能力

在教育教学中，教师要注重对学生自主学习能力的培养。在高中化学课堂上，教师可以引导学生开展先学后教活动，让学生先预习知识，鼓励学生开展自主探究活动[4]。在课堂上，教师则可以借助情境教学，为学生构建轻松、愉悦的学习氛围，引导学生自觉地开展学习活动。例如，在讲到“压强对化学平衡移动的影响”这部分的知识点时，教师可以设计一个实验，把二氧化氮气体装入一个针筒内，然后通过分组实验让学生观察，当向下压注射器增大压强和向上拉注射器减小压强时，注射器内二氧化氮气体的颜色分别发生什么样的变化。教师可以先鼓励学生自主思考，猜测可能出现的化学反应，然后组织学生开展相应的实验探究活动，要求学生对实验现象进行认真的观察。在完成实验后，教师指引学生采取科学的方式来思考实验的原理。在实验探究中，教师要为学生提供充足的实验材料，放手让学生进行探究，保证每个学生都有实验操作的机会，让学生在操作过程中加深对知识的理解。当然，在实验教学中，教师要关注学生操作的规范性，保证学生可以安全地进行实验操作，避免学生因操作不当而引起安全事故。

（三）让学生参与演示实验，在演示实验中培养学生的实验探究能力

在化学课堂上，演示实验是构成课堂的一个很重要的组成部分，教师在演示实验中的每一个实验操作都会对学生起到示范引领的作用，因为学生都会把教师的演示实验当成自己的标准模板来进行对照。但是现在很多教师在演示实验时采用的是介绍实验或者播放实验视频的方式。这些方式缺乏直观、具体的实验感受，无法让学生切身体会到实验的过程[5]。有些教师虽然会做课堂演示实验，但是只顾自己做实验，没有让学生参与其中，久而久之就会让学生对化学学习产生距离感。还有一部分的学生因为看不清实验的操作和现象而逐渐失去了学习化学的兴趣。因此，教师在进行演示实验时，可以适当创新，让学生参与到演示实验中来，动手完成演示实验。学生在动手完成实验的过程中，注意力高度集中。身临其境的感觉可以增强学生对实验现象的理解和记忆，关键是可以让学生变被动接受为主动探究。

例如，在讲到“金属钠和水的反应”时，教师可以让学生轮流到讲台上进行演示实验，并引导学生思考除了让钠直接在烧杯中与水反应以外还有什么样的方式，然后引入“滴水点灯”的实验让学生自己操作完成，并让学生在课堂上汇报观察到的现象。最后教师再根据学生的演示操作进行总结和讲解。学生只有自己近距离观察到钠与水反应的现象，才会对分析其原理更加感兴趣，从而让实验探究能力得到进一步提升。

（四）探究条件，培养学生实验创新能力

在高中化学实验教学中，化学反应条件是影响学生实验效果的关键因素。在日常教学中，化学教师不仅要关注学生化学实验思维、实验操作等情况，还需要注重对化学实验进行改变，引导学生自觉地对化学反应条件进行探究，这样不仅可以让学生更加规范地完成实验操作，还能实现对学生实验创新能力的培养，有助于学生综合素质的提升。

例如，在“Fe2+转变成Fe3+”的过程中，有的学生对实验“将氯水加入KSCN溶液与FeCl2溶液的混合液中”提出疑问，在此过程中溶液颜色的改变究竟是由于混合溶液与氯水发生反应，还是氯水本身让溶液颜色出现了改变。对此，教师要肯定学生提出的问题，并指引学生通过实验论证来解决疑惑。教师指导学生对实验进行创新，准备两个试管，一支试管加入FeCl2溶液2 mL，另一支试管加入氯水2 mL，然后将KSCN溶液分别滴入两个试管中，观察实验现象。经过观察，学生发现两支试管都没有出现变色的情况。接着教师引导学生将两支试管的溶液倒在一起，结果发现混合溶液的颜色发生了变化。通过这样的实验探究活动，学生能够解决氯水改变溶液颜色的疑问。在课堂上，高中化学教师要引导学生对化学实验发生的条件进行探究，这样不仅能增强学生的学习能力，还能增强学生的创新观念。

（五）联系生活，运用趣味研究实验加强学生实验探究能力的应用

兴趣是最好的老师。课堂上的理论知识学习最终是要应用于日常生活。教师可以通过一些与生活实际有着紧密联系的化学实验，让学生深刻体会到化学的重要性，并让学生进一步挖掘生活中的化学现象，引导学生寻找出生活中的化学，真正实现“化学源于生活，化学服务于生活”。例如，针对疫情居家使用的消毒液，教师可以设计一个家庭自制消毒液的实验，让学生在家里准备一组电池，两根碳棒，饱和食盐水及一个塑料瓶，让学生尝试正负极不同的连接方法后，根据不同的实验现象展开分析。最后，教师告诉学生，自制家用消毒液的关键在于电池正负极的连接，然后给学生解释电池的基本原理。教师除了设计一些联系生活实际的实验以外，还可以通过一些趣味实验来增强学生尝试实验探究的好奇心，如“火山喷发”“魔杖点灯”等。学生可以通过这些趣味实验拓宽视野，拓宽知识面，通过对实验的不断探究，提高分析问题、解决问题的能力。

（六）在验证实验中培养学生质疑、探索、改造实验的探究能力

高中化学教师在日常教学中，还可以引导学生开展相应的验证性实验活动，一方面加深学生对化学原理、化学概念等理论知识的理解，另一方面也实现对学生探究能力的培养，促进学生化学综合素质的提升。

例如，在课堂教学中，教师为学生提供这样的资料：有研究指出，硝酸铜溶液的颜色是蓝色的，论证这一观点是否正确。教师可以让学生根据这一话题，开展相应的实验探究活动，利用铜与稀硝酸溶液进行反应来验证。在实验中学生可以看到刚开始的时候溶液呈现绿色，并且会产生棕红色的气体，随后溶液会变成蓝色，并且会产生无色的气体。对此，学生给出猜测：实验中刚开始出现的蓝色主要是由于铜离子浓度大。教师不对学生给出的猜测进行评价，而是组织学生继续进行实验论证，将1 g铜片分别放在两个试管中，一个试管中加入14 mol/L的硝酸溶液10 mL；另一个试管加入6 mol/L的硝酸溶液10 mL，用含有氢氧化钠的棉花将试管口封严，观察实验现象。同时，教师还可以引导学生思考：实验刚开始时，溶液颜色之所以会出现绿色，是因为铜和硝酸发生反应，形成的二氧化氮融入过量的硝酸溶液中，然后与蓝色的硝酸铜溶液混合，因此出现了绿色。教师可以组织学生进行实验探究，先将氮气加入铜和硝酸反应得到的绿色溶液中，可以看到绿色溶液会逐渐变成蓝色的溶液；将二氧化氮通入铜与硝酸反应得到的蓝色溶液中，会看到溶液从蓝色变成了绿色。在这样的实验探究中，学生会对化学知识有更深刻的理解，并且也会在不断论证的过程中树立科学的思维观念，强化化学学科核心素养。

验证化学实验的过程也可以培养学生质疑、改造实验的能力。例如，在氢氧化亚铁的制备实验中，教师先提出直接用氯化亚铁溶液与氢氧化钠溶液的反应来制备氢氧化亚铁的方案，并让学生先根据提供的方案做实验。当学生发现沉淀的颜色从白色变成灰绿色最终转变成红褐色时，教师创设问题情境，引导学生对这个方案产生疑问，再让他们考虑如何防止空气中氧气的影响，让学生自己设计更合理的实验方案，然后总结归纳自己方案的特点，并用实验来验证，从而增强学生的实践探究能力。