高中化学探究式实验教学质量管控

张春江 陈立伟

摘 要 新课程理念下的教学提倡以科学探究为主的多样化的学习方式，强调要发展学生学科探究能力，培养学生的创新精神和实践能力。实验是实现化学学科探究的重要途径。以“二氧化硫”新知认知探究实验教学为例，探索有系统、有结构的探究式实验课堂教学质量管控。这一管控方式，在高中化学探究式实验课堂教学的实践中收到较好的效果。

关 键 词 高中化学 探究式实验 课堂教学 质量管控

引用格式 张春江，陈立伟.高中化学探究式实验教学质量管控[J].教学与管理，2023（04）：57-60.

《普通高中化学课程标准（2017年版）》中强调“化学学科与实验探究”是全面发展学生化学学科核心素养的主旨之一[1]。高中化学学习阶段，实验是化学教学组成的一部分，它可以帮助学生掌握化学知识，同时提供机会锻炼学生的实验动手能力，对培养学生创造性思维能力，促进学生学科素养发展有着不可替代的作用。本文以“二氧化硫”新知认知探究实验教学为例，对实验教学质量管控进行系统性、结构性探索。

一、实验前教学准备质量的管控

1.对实验教学理解的深度管控

常规的实验教学，教师按照教材上的实验步骤指导学生完成即可，很少对教材实验进行进一步研究，没有创新性，实验中对学生关注也不够，缺乏培养学生核心素养的意识。为此，新课改背景下，教师要对实验教学的理解做好深度的管控。

（1）理解开展探究实验的基本原则

实验作为课堂教学的一种辅助手段，其目的是通过实验的直观性吸引学生的注意力，提高学习的兴趣，提升课堂教学效率[2]。因此，实验必须是真实的，要与课堂内容紧密联系，操作要简便，现象要明显。

（2）掌握新课改下高中化学教材的变化

教师应该及时了解新教材中实验教学内容的变动，这样有助于教师把握好教学尺度。高中新教材中提高了化学实验的占比，明确规定了“学生必做实验”，教材以“从实验学化学”为起点章节内容，突出了实验教学的重要性。

（3）解读高中化学探究式实验教学的特点

①程序化。依据我国科学课程标准，科学探究能力包含八个要素：提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流[3]。在课堂教学中，正确处理“教师主导”与“学生主体”互动关系；在教学组织上，以小组合作学习和个性化辅导学习为主，发展学生的个性，做到因材施教；在课程结构上，强调学科之间的相互渗透与综合培养；在教学方法上，根据本节课的教学内容和教学目标，选择适合本班级的教学方法，实现多种教学方法的优化组合。

②生活化。在进行实验教学时，利用已学的化学知识、日常生活、社会热点问题等作为化学实验探究情境，努力挖掘生活中的探究活动，把实验同生活实际结合起来，让实验源于生活，引导学生完成实验，培养学生把化学知识应用于解决实际问题的意识和能力。

③绿色化。绿色化学观的核心是在源头上减少或杜绝生成有害物质。学生进行二氧化硫的微型化创新设计时，利用注射器和试管展开实验，对组合装置进行密封，使学生明白在实验创新中也要注意把握绿色化学的重要性，发展绿色化学观念。

④现代化。多媒体教学是现在应用比较普遍的一种教学手段，把具体的知识利用文字、微课、图像、视频、声音等呈现出来。一些难以在实验室完成的实验、实验现象呈现不够明显的实验进行信息技术模拟，使实验更形象、更直观，能够极大地丰富课堂教学，使教学效果更优化。

2.对实验教学课标要求的科学管控

高效课堂的前提是能根据新课程标准，科学地设置教育目标，准确把握学业质量要求[4]。

（1）学业内容目标

结合硫的原子结构，分析硫元素的化学性质，并进行实验验证；通过实验探究掌握SO2的主要性质，了解其应用；充分认识SO2对生态环境的影响，增强绿色化学观。在探究过程中培养学生的观察、分析、推理、实验、合作、探究、分享、总结、概括等能力。

（2）过程质量目标

明确的教学目标，可以发散学生的思维，引导他们更深维度地认识实验的本质。本次实验教学利用创设情境，将知识渗透在问题中，且把问题分层设置进行实验探究；学生通过观察归纳、问题讨论、迁移拓展等方式自主建构知识、发展能力，让学生有自我建构知识的自信心与成就感。

（3）情意内涵目标

培养学生通过化学探究实验认知二氧化硫性质的情趣；学生通过实验探究，对二氧化硫性质有一个新的认知过程；感知二氧化硫在化工行业的应用价值。

3.对实验教学生态环境的管控

实验教学生态环境是对课堂状态、师生关系、教学内容、学习任务等进行相互整合、相互作用的有机整体。

（1）对实验教学用品的严格管控

实验前，教师准备实验用品，检查有关设备和各项实验仪器是否齐全、药品是否适量等。同时将仪器的使用方法及操作要领、实验时试剂使用的量的多少、试剂添加的先后顺序、实验成败的关键操作等对学生进行必要的提醒。

（2）对教师准备方面的有效管控

①对实验教学设计的有效管控。根据不同的学情，对教材内容进行分层设置，确定教材的重难点。为实现教学目标，设计本节课的教学策略和过程。

②对学情分析的调查管控。利用前测问卷、学生访谈等形式，挖掘学生的基础薄弱点或障碍点。根据课标要求构建和完善学生需要具备的基础和发展点。有利于教师围绕核心知识，设计实验教学，规划认识发展路径及教学策略。

③对学生合理分组的科学管控。教师要根据学生的特点合理分配实验小组。小组应本着“组内异质，组间同质”的原则进行分组构建，同时“组间同质”也为小组间展开公平竞争创造了条件[5]。

④对实验预演准备的信心管控。认真做好實验预演工作，研究学生可能会出现的各种异常问题和实验成败的原因。掌握各项操作的规范和要领，以便在实验中能及时提醒学生，确保实验成功。

⑤对安全意识的强化管控。在开展化学实验前，指导学生规范操作，同时进行安全教育，必要时讲解与此实验相关的应急措施的知识，从而避免不必要事故的发生。

（3）对学生准备方面的有效管控

①自我知识储备的管控。CO2和Cl2的性质等内容学生已经学习过，对非金属及及化合物的学习及物质的分类有了一定的认识，也掌握了氧化还原的相关知识。但对物质之间转换及从多角度动态分析化学变化的能力有待教师进一步引导。

②课前预习行为的管控。要求学生预习与本次实验相关的化学知识和实验操作方法；理解实验原理，分析实验步骤。通过课前预习，增强学生对该实验的目的及实验步骤的认知。

二、实验中过程质量的管控

实验教学的总体设计思路遵循结构化和学习进阶的要求。整体规划，确定结构，各个要素之间存在着统一性和必然性的联系，要形成良好的配合。通过解决问题，促进知识的构建，提升素养的发展。具体管控的实验教学要素如图1。

1.管控好实验教学要素的科学性

互动—探究式实验教学要素设计围绕核心知识，利用相应的活动载体，对知识、方法、态度进行整合，调动学生的行为表现，发展学生核心素养。

（1）学习环节的结构化管控

根据科学探究能力的八个教学要素，围绕教师活动和学生活动开展与教学环节相关的任务驱动，“二氧化硫”探究式实验教学的结构化管控有如下要素环节。

要素环节一：创设问题情境，引发认知冲突

创设适当的教学情境，使学生自己乐于学习，积极愉悦的参与情境体验。教学中可通过联系旧知、设置前测习题、播放图片、欣赏视频等创设情境。情境的引入要有针对性、目的性。设置问题：SO2有毒，为什么红酒中还含有SO2，让学生产生好奇，从心底里想知道答案，提升学生学习的

兴趣。

要素环节二：明确问题、引导探究

明确学习的目标，提出问题。通过旧知CO2性质的复习，类比SO2的新知学习，自主探究，尝试解决。让学生学会从物质分类角度进行相关新知的学习，为深入学习做好铺垫。

要素环节三：分组实验、科学探究

创设合作探究的学习情境，制定实验设计方案，明确推进思路。学生通过实验探究，观察实验中的发现，阐述自己对实验的理解，然后小组讨论公布研究结果。此环节通过性质猜想→设计实验→实验探究→讨论交流→归纳总结等方式探究SO2的性质，同时拓展SO2还可以与其他氧化剂，如氯水、溴水、双氧水等反应。通过这些学习方式的推进，学生在获取课堂知识的同时，还可以提升学生化学实验探究能力。

要素环节四：迁移拓展、生疑发展

学生学会把掌握的知识点进行迁移拓展，举一反三。学生从核心知识的分析出发，强化知识应用，巩固所学的知识，类比应用同样的原理，SO2还可以与其他物质反应。提升认识能力，实现教学难点的逐步升华，使认识能力进阶有一个大的提升。

要素环节五：难点突破、巩固提升

学生在认知活动中，当内容难以理解产生疑惑时，通过师生共同分析资料、分解难点、设计合适的实验方案、进行实验探究等手段分析讨论，突破教学难点。SO2漂白性原理及不同价态含硫物质的转化实验方案的设计是本节课的难点，可通过实验来验证SO2的漂白性及突破物质转化。

（2）学习任务的结构化管控

在教学知识片段下进行的实验教学活动要分别设置学生可以实际实施的学习任务，有了任务，学生学习的目标就比较明确了，学习的积极性也会更强。

在探究实验教学中，教师设计有梯度的实验探究任务，问题由浅入深，按难易程度分解成若干个与之相关的小问题，梯度式地层层递进，化难为易，由易到难。在学习过程中，学生在教师精心设计的问题中循序前进，先解决低层次问题，然后疑难对问题展开深入探讨，最后水到渠成，解决高层次问题。由此可促进学生思维的发展、能力的提升。

如在二氧化硫性质的实验探究中，学生可以联系旧知二氧化碳，类比迁移，设计实验证明二氧化硫是否和二氧化碳具有相似的性质，利用微型注射器与生活废弃物矿泉水瓶进行实验，证明猜想是否正确；接着在教师的引导下，学生根据教材提示，分组讨论，确定好实验方案。根据实验的要求，教师指导学生完成每一步的探究实验，运用比较、归纳的学习方法探究二氧化硫的性质。然后小组代表将实验结果进行汇报。

验证推测的实验方案需满足以下条件：①预测物质性质，设计实验，选择试剂。②实验现象明显，易于观察。③操作简单，安全环保。学生根据学习任务要求，进行实验探究的开展，从而落实学习目标的达成。

2.管控好教学环境及师生双边活动

为了凸显教学内容核心性和结构化特点，教师和学生互动的方式要进行及时的调整，进而达到教学各要素间的关联性的统一，形成相互支撑的

状态。

（1）管控好探究氛围的营造

教学过程是教师和学生在交流，是知识和情感在交流。而一个自由、宽松、和谐、安全的实验课堂氛围才能为学生提供自主探究学习的最佳学习环境，才能吸引学生自主参与探究并体验成功。

（2）管控好教师的主导作用

教师要发挥主导作用，明确教学要求，并提供探究环境，启发点拨。教师要关注每一组学生实验进行的情况，当学生遇到疑惑时，及时上前解答，以便调控探究进程。

（3）管控好学生主体积极参与

参与是个体投身认识与实践活动的过程和形式。有效参与的课堂实验体现为学生可以自我动手、动脑，交流，主动获取知识，从实验中获得发展。要想管控好学生积极参与教学活动要做到以下几点：第一，提供恰当的参与机会，如实验操作、发言交流、深入探究等；第二，在教学中设置开放型问题，讓学习层次不同的学生都有机会参与进来；第三，学生是实验教学的主体，教师应适当放手，让他们充分体验、发现问题、反思归纳，注重探究过程。

三、实验后作业质量的管控

实验课后要精心设计作业，学生通过作业巩固所学的知识，对知识的理解和掌握会更深刻。

1.管好作业布置的目的性

学生学的怎么样可以通过作业来检测。作业的设置要以培养学生掌握知识的能力和对知识迁移应用为主，强化概念，做好知识规律总结，及时反馈存在问题并纠错，起到巩固和拓展的作用。

2.管好作业布置的层次性

精心合理地设计与本课教学内容相匹配的新知練习，并且要管控好习题的层次。练习设置分为基础认知、变式提高、拓展应用，使知识性、思辨性练习共同进行。基础知识统一布置作业，而难度较大的问题分解成具有针对性、阶梯性、启发性的若干小问题，问题由浅入深，化难为易，要让不同层次的学生在不同的程度上获得提升。

3.管好作业双向的互交性

实验报告能沟通教与学，既反映了学生学的情况，又反映了教师的教学情况，可以帮助学生巩固知识，同时也是师生课后交流的一种方式。

（1）学生行为管控——及时巩固

实验报告是学生真正实验的结果。顺利完成实验报告需注意以下几点：重视实验前预习准备，重视实验过程体验，重视实验报告撰写。对出现的问题进行分析，找出原因，得出结论。通过实验报告的撰写获取二次学习和提高的机会。

（2）教师行为管控——及时反馈

教师要及时分析出现的问题，指导学生认真撰写实验报告，掌握好小组的作业互查落实情况，同时教师检查批改到位。认真回答学生提出的问题，引导他们科学思维。实验结束后要进行小结，注意进行归纳反思，要在实验思维方面加强指导，使实验目的更清晰，实验效果更优化。

四、教学后经验总结质量的管控

1.结构性要素管控，要有具体的方略与措施

这是落实每一条要诀的保障。例如对实验中过程质量的管控，即对实验教学内容及认知策略的管控，包括创设问题情境、引发认知冲突，明确问题、引导探究，分组实验、科学探究，分析归纳、应用反馈，迁移拓展、生疑发展，难点突破、巩固提升等五个方面。对实验教学流程的科学性管控，即对学习环节的结构化、学习任务的结构化的质量管控，对教学环境及师生双边活动的管控。每一项都要做到深入细化，使要素落到实处。

2.实验质量管控，要凸显四个教学思想

第一，主体思想：在实验中要让行为主体的学生遵循科学探究行为，按自已的意愿、动机、能力去行动；第二，探究思想：在实验中要让学生从现象到本质，反复深入研究与探讨；第三，建构思想：让学生从实验过程所见现象到生成的新物质进行去伪存真的分析、推理、判断，去概括建立新物质的性质；第四，反思创新思想：探究实验结束时要让学生反思整个实验过程的得失，寻找可改进与更经济取代之法。

由于系统理论的强大功能，以及通过大量探究式实验的实践，我们所主张的四个整体性的要素，即对实验前准备质量的管控、对实验中过程质量的管控、对实验后作业质量的管控、对实验后经验总结质量的管控，在实践中收到了很好的效果。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2] 王祖浩.实验化学[M].南京：江苏教育出版社，2009.

[3] 曹玉民.浅谈科学探究的宽度和深度：以蜡烛燃烧的化学探究教学为例[J].化学教育，2012，33（05）：7-9+13.

[4] 吴晗清，马薇.化学实验教学原则新探[J].中学化学教与学，2013（06）：43-44.

[5] 胡久华，罗滨，陈颖.指向“深度学习”的化学教学实践改进[J].课程·教材·教法，2017，37（03）：90-96.

【责任编辑 郭振玲】