初中化学探究性实验教学的有效开展策略

哈尔滨市第六十九中学 丁 虹

化学是一门以实验为基础的科学，这是从化学研究的方法、途径和手段的角度对化学特点的归纳。化学从发生、发展到成为一门科学， 每一步都离不开化学实验的推动。《义务教育化学课程标准（2022 年版）》中提出，要充分认识化学实验的价值，积极开展科学探究与实践活动[1]。实验是化学的灵魂，探究性实验越来越受到人们的重视。 在探究性实验教学中，教师可以鼓励学生积极参与、提出问题、设计和进行实验、分析讨论和解释结论等。 这种学习方式提升了学生自主学习的能力， 培养了学生化学学科素养，同时也让学生在真实的科学探究过程中学会了如何学习和思考。

一、探究性学习理论基础

（一）建构主义学习理论

建构主义学习理论认为知识不是被动接受的，而是由学习者主动构建的。 在这个框架下，学生不能单纯作为知识的接受者，而是要在与现实世界互动的过程中建立起自己的知识体系，教师的角色也从传统的知识传授者转变为学生学习的促进者和指导者。 在初中化学实验教学中，学生需要通过观察、实践和实验来探索化学现象，通过这一过程，他们能够深刻地理解化学概念和原理，并在实践中构建和巩固知识。

（二）探究学习模式

探究学习模式强调学生主动参与和自我发现的过程。这种模式通常包括提出问题、收集信息、构建假设、测试假设、分析数据和得出结论等步骤。 在初中化学探究性实验中，这种模式鼓励学生提出他们自己的问题，设计实验来探索这些问题，并基于观察和实验结果来形成结论。 这种方法培养了学生的批判性思维、解决问题的能力以及化学学科素养。

实验教学是探究性学习中不可或缺的一部分，尤其是在化学学习中。 学生通过亲身参与实验，能够直接观察现象，这有助于他们理解抽象的科学概念及结论。 在初中化学课程中，实验不仅提供了验证理论知识的机会，还提供了一个平台，学生可以在其中测试假设、分析数据、练习科学方法[2]。这种实践活动是对认知、操作技能和科学态度的培养，能促进学生的全面发展。

二、初中化学探究性实验教学的原则

（一）学生中心原则

学生中心原则强调将学生的需求、兴趣和学习风格作为教学活动的核心。 在初中化学探究性实验教学中，教师应当设计能够引发学生好奇心和探究欲的实验，让学生通过实践活动发现和理解化学知识。 鼓励学生自主学习，通过实验操作来提升自身的探究能力和科学素养。教师作为引导者和协助者，为学生提供必要的支持，帮助他们在探索化学世界的过程中成长。

（二）知识与技能并重原则

知识与技能并重原则认为在化学实验教学中，不仅要注重理论知识的传授，还要强调实验技能的培养。 这种原则要求教师在教学中平衡好理论讲解与实验操作的关系，确保学生在掌握必要的化学知识的同时，也能够通过实验操作来应用这些知识。 此外，学生还需要学习如何安全地使用实验器材，准确收集和分析数据，以及批判思考实验结果。

（三）探究过程引导原则

探究过程引导原则强调教师应当在整个实验过程中提供指导和支持，帮助学生了解探究的步骤和方法。 在初中化学实验中，包括帮助学生明确实验目的，制定科学的实验方案，确保实验操作的准确性和安全性，以及引导学生对实验结果进行合理的分析和解释。教师应当鼓励学生提出问题，培养他们的观察力和思辨能力，从而在实验探究中形成系统的科学思维方式[3]。

三、实施探究性实验教学的策略

（一）用实验创设情境，激发学生学习兴趣

在初中化学探究性实验教学中，创设问题情境以激发学生学习兴趣是非常重要的。这种方法的核心在于将化学实验与学习内容紧密联系起来，从而提高他们的学习兴趣和学习动机。 例如，在统编版化学教材（五四年级）八年级第七单元探究物质燃烧条件的实验时，教师可以从学生熟悉的生活场景出发，比如冬天的炉火或者篝火晚会上的火堆，来引入这一主题。通过学生熟悉的情境，学生不仅能够理解燃烧所需要的条件，还能够认识到这些化学反应在日常生活中的应用和重要性。接下来教师可以引导学生讨论与燃烧相关的实际问题， 如燃烧产生的能量如何被利用、燃烧过程中产生的物质对环境的影响、如何能让燃料充分燃烧以及如何灭火等。 这种探讨不仅仅局限于理论知识，还包括了对现实世界问题的思考，使得化学学习变得更加生动和实用。

（二）引导学生提出问题、做出猜想和设计实验验证猜想

在初中化学探究性实验教学中，引导学生围绕特定实验提出问题、构建假设，并进行预测是极为关键的一步。这不仅是科学方法的核心部分，也是培养学生科学素养的关键环节。例如，在讲授“稀盐酸的化学性质”这部分内容时，向稀盐酸中滴加紫色石蕊溶液， 紫色石蕊溶液变红了，是稀盐酸中的哪种粒子使紫色石蕊溶液变红的呢？教师可以引导学生思考稀盐酸中存在哪些粒子？ 然后进行猜想，让学生设计相关实验探究哪个猜想正确。 再如，讲解氧气的实验室制法时，学生通过不同的方法制得氧气，会发现产生氧气的快慢不一样，会提出有哪些因素会影响氧气产生的速率这一问题。 学生可以说出以下假设，比如反应物的种类、反应物的纯度、反应的温度、催化剂的使用等。 学生可以通过小组讨论自由交流想法，提出自己的观点，通过讨论设计合理的实验进行验证。

（三）指导学生制定实验计划和步骤

在探究性实验教学中，教师指导学生制定实验计划和步骤是一个关键环节。教师在这个过程中需要确保学生在实验中的每一步都是明确的，目的是清晰的，并且是可以重复的。这不仅要求教师帮助学生将一个宽泛的问题转化为具体的实验设计，还需要指导他们选择正确的实验仪器和药品、从哪些方面进行细致的观察以及如何准确记录实验结果。例如，在讲授“酸和碱的中和反应”这部分内容时，教师可以首先演示并讲解书中的实验，让学生明白其中的原理是通过观察酚酞溶液由红色变为无色，说明氢氧化钠从有到无，从而证明氢氧化钠和稀盐酸发生了反应。 然后可以让学生根据此实验的原理即证明反应物消失了，或者有新物质生成，小组讨论并设计实验，重新选择药品，证明氢氧化钠和稀盐酸能发生反应。通过这样的实验计划制定学习过程，学生可以从中学习到科学方法的要素，培养他们的实验技能和科学思维能力。

（四）促进学生进行实验操作和现象分析

在确立了实验计划之后， 学生的参与变得尤为关键。教师应确保所有学生都有机会进行亲身实践，这样不仅可以加深他们对化学概念的理解，还能够提高他们运用科学工具和技术的能力。 在学生进行实验操作时，教师要对学生进行监督确保他们遵循安全原则，同时也要鼓励他们独立思考和解决问题。 学生也需要学会如何收集数据、如何记录数据、 如何使用适当的数学和统计方法来分析数据。例如，在讲授“影响燃烧剧烈程度的因素”这部分内容时，学生可能需要测试不同条件下的燃烧反应，如改变氧气浓度、可燃物的种类、可燃物与氧气的接触面积以及温度等。教师的任务是确保学生能够准确地利用实验仪器操作，正确地执行实验步骤， 并且能够有效地记录实验过程和结果。此外，数据分析是此阶段的另一个重要组成部分。教师需要指导学生如何分析实验数据，帮助他们理解实验结果与预测之间的关系。 例如，在用红磷测定空气中氧气含量的实验中，教师可以让学生分析进入到集气瓶中水的体积小于五分之一或大于五分之一的原因，引导他们探究这些现象背后的科学原理。 这不仅涉及对数据的解读，还包括对实验可能出现的偏差或误差的理解。

（五）引导学生讨论、交流实验结果

在探究性实验教学中，讨论与交流环节是学生学习过程的重要组成部分。教师在这一环节的职责是创造一个开放的交流平台，让学生能够自由地表达自己对实验结果的理解，分享自己在实验过程中的观察和体会[4]。这种交流不仅限于正确答案的呈现，更重要的是鼓励学生表达自己的思考过程，包括实验设计的逻辑、操作过程中的发现、对结果的解释，以及对问题的分析。通过这样的讨论，学生能够从不同角度理解问题，培养批判性思维和创新能力。例如，在利用镁条燃烧实验探究化学反应前后物质的质量关系时，学生分组进行实验，得到的实验结果有天平平衡的，有天平指针向左偏转的，也有天平指针向右偏转的，不同的实验结果的产生令学生充满好奇。此时教师可以让学生进行讨论和交流，分享他们对实验结果的不同解释，学生可以从同伴的分享中获得新的见解，同时也能根据教师的提示和同学间的思维碰撞，对自己的实验方法进行修正和完善，从而得出正确的结论。

探究性实验教学在初中化学教育中扮演着越来越重要的角色， 不仅培养了学生对化学科学的兴趣和热情，还锻炼了他们的实验技能、 批判性思维和解决问题的能力。教师为学生提供了一个真实的科学探究环境，将学生置于实验的中心，激发他们的好奇心，引导他们提出问题、制定计划、执行实验并进行数据分析，在这样的环境中，学生不仅学习到知识，更重要的是学会了学习的方法，即如何通过观察、思考、实验和讨论来获取和构建知识。