探究和验证性实验在化学中的应用

王海

初中化学实验在课堂中采用的教学方式通常可以分为两类，即验证性实验和探究性实验。厘清化学实验属于验证性实验还是探究性实验，可以使化学教师领悟课标要求，根据学情有效完成课堂教学任务。

一、探究性实验和验证性实验的界定

从实验名称角度看，探究性实验重在有待探究的因素，验证性实验重在已知事实;从实验原理角度看，探究性实验为完成探究实验的理论依据，验证性实验为实验依据的原理;从实验目的角度看，探究性实验是为完成需解决的问题，验证性实验是为验证某个事实;从实验用品角度看，探究性实验比较灵活，鼓励创新设计，验证性实验比较固定;从实验环节角度看，探究性实验模式化、开放化、需要讨论，验证性实验程序化、具体性;从实验现象和结论角度看，探究性实验是需要对实验名称进行合理判断，验证性实验是对实验名称进行肯定。

二、探究性实验和验证性实验教学模式的实施

1.探究性实验课堂教学模式

探究性实验主要是针对学生在未知实验结果的前提下，通过实验探索、分析、证据推理得出结论，从而理解化学学科本质的认知活动。其主要流程结构大致为：创设实验情境，设定实验名称和目的;提出问题，做出猜想;设计实验方案;进行实验;通过嚴谨科学思考，总结实验现象和结论;应用创新，培养质疑和创新意识。此流程反映的是科学原理的获得过程，使学生感受化学家为研究化学原理进行实验的经过。

2.验证性实验课堂教学模式

验证性实验主要是学生对当前已知实验结果而进行的实验，以巩固和加强有关知识内容、验证实验结果、培养实验操作能力为目标，实验过程中重在验证已知结果，不需要进行猜想或假设。其主要流程结构大致为：了解实验内容、名称和目的，对实验方案对应关联;进行实验，总结实验结论与实验操作之间的联系，理论联系实际。这一流程培养了学生的观察能力、实验操作技能以及综合实践能力。

三、典型案例的归纳总结

1.教材重要演示实验（以人教版教材为主）

（1）探究性实验：对蜡烛及其燃烧的探究;对人体吸入和呼出气体的探究;分析过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用;分子运动现象的实验;电解水实验;探究反应前后物质的质量关系;探究实验室里制取二氧化碳的装置;二氧化碳与水的反应;燃烧条件的实验;探究灭火的原理;金属与盐酸、稀硫酸的反应的探究;探究常见金属活动性顺序;铁钉锈蚀条件的探究;探究溶解时的吸热或放热现象;探究氯化钠、硝酸钾在水中的溶解限度;自制酸碱指示剂;探究氢氧化钠溶液与稀盐酸的反应;探究氢氧化钠溶液与二氧化碳的反应;探究某些酸、碱、盐之间是否发生反应;探究初步区分常见氮肥、磷肥和钾肥的方法;等等。

（2）验证性实验：测定空气里氧气的含量;甲烷燃烧;一氧化碳还原氧化铁;PH和溶液的酸碱性;等等。

2.《义务教育化学课程标准（2011年版）》基础学生实验

（1）探究性实验：燃烧的条件;金属的物理性质和某些化学性质;溶液酸碱性的检验;等等。

（2）验证性实验：氧气的实验室制取与性质;二氧化碳的实验室制取与性质;一定溶质质量分数的氯化钠溶液的配制;粗盐中难溶性杂质的去除;等等。

3.《义务教育化学课程标准（2022年版）》新增学生必做实验

“水的组成及变化的探究”是课标新增学生必做实验。历史上人类对水组成的认识是从水的生成和分解两方面进行的，教材以人类认识水的组成的简要史实引入并展开，水的组成内容的呈现则是模拟史实的研究过程，分为水的合成和水的分解两部分;通过氢气燃烧产物检验、电解水实验的现象和产物检验，认识水的组成。通过分析，“水的组成及变化的探究”实验在课堂教学过程中应该属于探究性实验，课堂中不仅需要强化学生的化学观念，还要提高学生的科学探究能力和实践能力。

（1）建构概念，发展观念

通过探究水的组成实验和分析结果，弄清楚水的组成。从认识水的组成，到理解化学变化的本质，逐步引导学生建构物质的组成这一学习主题大概念。在大概念统领的基础上，进一步加深学生对元素、分子、原子基本概念的理解，发展元素观、微粒观、变化观等化学观念。

（2）宏微结合，模型认识

通过研究水的组成，初步认识研究物质组成的一般思路模型，进一步提升学生的科学探究能力和科学思维能力。通过水的蒸发与电解实验，学生要从宏观视角探究水的组成和变化;从微观视角解释说明，用模型模拟表征水的蒸发和水的分解。教学中教师要引导学生画出水分子的示意图，或摆出一个水分子等微粒示意图，加深对微观的认识;还可以让学生自己动手制作电解水的微观模型，发展学生从宏观到微观的抽象能力，以及对化学变化的微观本质的理解。教师要引导学生从微观角度认识物质组成、结构，通过模型、图片引导学生进行抽象思维，让学生理解“宏观—微观—符号”之间的内在联系。

（3）经历探究，提升素养

结合水的分解和水的合成具体探究活动，要让学生了解科学探究各要素之间的关系。在教师的启发下，促进学生独立发现有探究价值的问题，提出有价值的猜想和假设，并能设计简单的实验方案。教师也可以提供简易的电解水装置，让学生在合作中进行探究实验。实验过程中，让学生基于实验事实，分析证据和假设之间的关系，得出合理的实验结论。最后教师指导学生撰写实验报告，并进行适当的交流、评价及反思。经历了科学探究和实践操作，学生体会到科学家探索物质组成的智慧，了解了人类对物质的探索是不断发展的。

教学中，我们可以把实验进行梳理、改进、创新、完善，通过实验探索有效适用的实验教学模式，并根据新课标的要求和特点，对基础实验和教材重要演示实验进行分析，对这些实验进行界定，将探究实验课堂和验证实验课堂进行合理模式化。

总而言之，本研究能为教师提供分析课堂实验的方式和模式，提供以化学新课标为研究根本依据的思路和分析方法，帮助教师在实际教学中采用更有效的教学方式，实现课堂的有效性。

[本文系2022年度河南省基础教育教学研究项目“基于课程标准的初中化学实验教学模式及课堂实施的研究”结项成果。结项证书编号：豫教（2022）31010;立项编号：JCJYC210700003]