高中化学实验教学中培养学生科学探究能力的策略分析

葛丽芳

摘 要：化学实验是提升学生化学核心素养，实现学生全面发展、长远发展的关键途径。但在教学实践中，受多种因素制约，化学实验教学并未受到应有的重视，致使化学实验教学的价值大打折扣。鉴于此，高中化学教师应以学科素养为导向，贯彻以生为本理念，重新设计实验教学方案，促使学生在实验探究中提升科学探究素养。本文以此为切入点，结合化学实验教学实践，对实验教学模式进行详细探究。

关键词：科学探究能力；高中化学实验；创新能力

高中时期的化学课程有着较为关键的作用，不仅是学生对知识进行探究的有效方式，还能够挖掘学生的潜能，激发学生学习热情，培养他们形成良好的问题意识，拓宽他们的眼界，增强学生自身的探究能力。所以，在新课改大背景下，教师需要关注学生的全面发展，提高化学实验教学的有效性，更好地对学生科学探究能力开展培养。基于此，笔者将结合多年的教学经验，就高中化学实验教学中培养学生科学探究能力的策略进行分析，希望可以为广大高中化学教师提供一定的参考和帮助。

一、高中化学实验教学中培养学生科学探究能力的重要性

高中化学实验教学旨在培养学生的科学探究能力，这种能力对于他们未来的学术和职业生涯至关重要。在教学中，培养科学探究能力对学生具有长远的意义。

（一）提高学生的实验设计和执行能力

在化学实验教学中，学生需要设计和执行实验来观察化学现象并得出结论。通过培养科学探究能力，学生将能够有效地设计实验方案，选择合适的实验方法，并进行实验操作。这种培养能力的过程不仅仅是在完成实验指导书上的步骤，更重要的是理解实验背后的化学原理，推断可能的实验结果，并对实验中出现的问题进行分析和解决。这种能力的培养有助于学生在未来的学术研究和工作中更加独立和有条理地进行实验工作[1]。

（二）培养学生的数据分析和解释能力

科学探究能力的培养也包括对实验数据的收集、整理、分析和解释的能力。通过化学实验，学生将有机会学习使用各种仪器设备和技术手段来获取数据，并学会对数据进行统计和分析，以得出科学结论。这种分析和解释数据的能力便于学生理解化学原理和现象、掌握科学方法，以及将来从事科学研究及工程技术领域工作都具有重要意义。

（三）培养学生的解决问题和创新能力

科学探究能力的培养有助于学生培养解决问题的能力，包括在实验过程中面对实验结果出现的异常或者不符合预期时能够进行分析和解决。此外，培养科学探究能力还能够激发学生的创新思维，让他们能够提出新颖的实验方案，尝试解决尚未解决的问题，并在实验中不断探索和发现。

（四）培养综合应用知识的能力

通过化学实验，学生将所学的理论知识与实际操作相结合，培养综合应用知识的能力。在实验中，学生需要结合化学理论知识，选择合适的实验方法，合理解释实验现象，并根据实验结果得出结论。这种综合应用知识的能力对于学生在未来解决实际问题和开展科学研究时具有重要意义。

二、高中化学实验教学中在培养学生科学探究能力方面存在的问题

（一）学生缺乏对实验的独立思考能力

部分学生可能缺乏对实验的独立思考能力。他们可能过分依赖教师或实验手册，而不愿意进行自主思考和探究。这可能是因为在以往的学习过程中，他们更多地接受的是被动的知识灌输，而缺乏主动探究的机会。这种情况会降低学生对实验的热情和积极性，影响其科学探究能力的培养。此外，这也可能导致学生对化学实验过程的独立思考和创造性的缺失，影响其发展科学探究能力的潜力。

（二）对实验操作的机械化执行

部分学生可能存在对实验操作的机械化执行，而缺乏对实验结果的深入思考和分析的问题。这可能是因为他们将实验看作是完成任务的手段，而非是一种科学探究的过程。这种机械化执行实验的行为会导致学生忽视实验设计、数据分析以及结论推断的重要性。这会限制学生对化学知识的深度理解和科学思维能力的培养。此外，这种机械化执行实验的行为也容易导致学生对实验中可能出现的问题视而不见，损害其在实验中培养科学探究能力的机会。

（三）实验设备不足

部分学校实验条件有限，实验设备不足，這也制约了对学生科学探究能力的培养。由于实验设备的不足，学生可能无法进行一些较为复杂或者关键的实验，无法全面地理解化学原理和实验方法。这会导致学生仅停留在实验现象的观察层面，而无法深入探究实验背后的原理和机理。这种情况下，学生的科学探究能力难以得到有效的培养和提升。

（四）安全意识薄弱

部分学生在化学实验中可能存在安全意识薄弱的问题，他们可能忽视实验操作过程中的安全规范，甚至出现了一些安全事故。这可能导致学生以及他人的受伤，同时也会影响到学生对实验的积极性和参与度。安全意识薄弱会显著减弱学生参与实验的信心和热情，影响其科学探究能力的培养。因此，解决安全意识薄弱的问题对于培养学生的科学探究能力至关重要。

三、高中化学实验教学中培养学生科学探究能力的优化策略

在高中化学实验教学中培养学生的科学探究能力是至关重要的。这种能力不仅有助于他们更好地理解化学知识，还能培养他们的批判性思维、解决问题的能力以及实验设计和执行的技能。

（一）强调实验设计和方案讨论

高中化学实验中培养学生的科学探究能力，强调实验设计和方案讨论是非常重要的一环。这个过程能够帮助学生培养科学思维和实验技能，让他们学会独立思考、设计实验、解决问题。尤其在高中化学的教学中，氧化还原反应实验是一个非常重要的内容，通过这个实验，学生能够更深入地理解氧化还原反应的基本原理和应用[2]。

结合高中化学“氧化还原反应”实验来分析具体的实验设计和方案讨论，以便帮助学生更好地理解和掌握实验科学探究能力的培养过程。在进行氧化还原反应实验时，首先需要明确实验的目的。通过氧化还原反应实验，学生可以学习到氧化还原反应的基本原理，了解不同金属元素和非金属元素之间的氧化还原规律，同时培养他们分析实验数据、提出假设并设计实验验证的能力。

为了达到这一目的，实验设计和方案讨论应该包括以下几个方面：1.实验材料和试剂的准备：在氧化还原反应实验中，通常会用到金属片（例如锌片、铜片）、酸性溶液（如盐酸）、基性溶液（如氢氧化钠溶液）以及指示剂（如溴甲酚绿）。学生在进行实验前需要设计实验步骤，并准备好所需的材料和试剂。2.实验步骤的设计：确定好实验的具體步骤是非常重要的。例如，学生可以设计将锌片与盐酸反应生成氢气，再利用生成的氢气还原溴水的实验步骤。在设计实验步骤时，学生需要考虑到操作的安全性和实验过程的合理性，同时也要注重实验数据的记录和观测。3.实验数据的记录和观测：在实验过程中，学生需要仔细记录实验数据并进行观测。例如，在进行氧化还原反应实验时，学生可以记录下反应的起始时间、生成的气体体积变化、溶液颜色的变化等观测数据。4.结果分析与讨论：实验完成后，学生需要对实验数据进行分析，并结合理论知识进行讨论。例如，他们可以根据实验数据计算出反应的生成物质量、判断氧化还原反应的进行程度等。同时，也可以讨论实验中可能存在的误差和改进方法。通过以上实验设计和方案讨论的具体做法，学生将能够在实验中培养出科学探究的能力，不仅可以更深入地了解氧化还原反应的原理，同时也能够锻炼出独立思考、数据分析和实验设计的能力。这些能力对于他们未来的学习和科研探究都非常重要。

（二）提倡实验结果分析和结论推断

高中化学教学旨在培养学生的实验科学探究能力，其中实验结果分析和结论推断是至关重要的一环。在教学中，教师可以通过多种具体做法来引导学生进行实验结果分析和结论推断[3]。

结合高中化学的“焰色反应”实验进行详细阐述。1.数据收集和整理：教师可以要求学生详细记录每组实验的条件、实验现象和相关数据。例如，在“焰色反应”实验中，学生应该记录不同金属盐在烧杯中燃烧后产生的颜色以及金属离子的名称。2.数据比对和归纳：学生在实验结果的基础上，比对不同组别的实验数据，寻找规律和差异。例如，在“焰色反应”实验中，学生可以比对不同金属盐所产生的颜色，归纳出不同金属离子对焰色的影响。3.利用工具进行数据处理：教师可以通过引导学生使用图表、统计数据等工具，更直观地对实验结果进行分析。在“焰色反应”实验中，学生可以制作条形图或者饼状图，直观展示不同金属盐的颜色分布情况。

推断结论：1.规律总结：学生在分析实验结果的基础上，进行规律总结，提炼出实验现象背后的科学原理。例如，在“焰色反应”实验中，学生可以通过实验结果推断不同金属离子对焰色的影响规律。2.原因探究：学生可以根据实验结果，探究产生这些现象的原因，进行深入推理和思考。在“焰色反应”实验中，学生可以推断金属离子的电子结构和能级跃迁对焰色产生的影响。3.结果验证：学生可以提出自己的假设，通过进一步的实验或者文献查阅，验证自己的推断和结论。在“焰色反应”实验中，学生可以进一步实验不同条件下的焰色变化，验证自己的结论。通过上述具体做法，可以帮助学生在实验过程中系统地进行结果分析和结论推断，培养其科学探究能力和实践能力。教师在实验教学中应该引导学生积极参与实验，引导他们运用科学思维和方法进行实验数据的分析和推断，提高他们的实验科学探究能力。

（三）鼓励自主实验和问题解决

高中化学实验教学旨在培养学生的科学探究能力，鼓励自主实验和问题解决。当涉及具体实践时，可以结合高中化学中的“粗盐提纯”实验作为例子进行分析。在这个实验中，学生可以通过一系列步骤，探究物质分离技术和溶液制备方法，同时培养他们的自主探究和问题解决能力。

在进行“粗盐提纯”实验时，教师可以为学生提供一个基本的实验目标，例如“通过提纯混合物中的盐，掌握晶体的制备方法和溶液的分离技术”，而后，鼓励学生自主探究实验步骤和解决问题的方法。学生可以根据自己的理解和实验条件，设计提纯盐的具体步骤，如溶解混合盐在水中、过滤去除杂质、结晶得到纯净盐等。

在实验过程中，学生可能会遇到一些问题，如溶解度、结晶条件、溶液的过滤等。在这些情况下，教师可以启发学生主动寻找解决问题的方法，或者提供相关的实验技巧和知识。当学生遇到结晶速度太慢的问题时，可以引导他们思考如何提高结晶速度，如加热溶液、搅拌溶液等方法。此外，教师还可以鼓励学生对实验结果进行分析和总结。在“粗盐提纯”实验中，学生可以通过称量、观察晶体形态等方法，判断实验结果的纯度，并思考实验过程中可能存在的误差和改进方法。这种分析和总结能力的培养，有助于学生形成科学思维和实验探究的习惯。

除此之外，教师可以鼓励学生展开更深入的思考，例如从实验应用和环境保护的角度，探讨盐类的提纯在日常生活中的实际意义，以及在实践中如何减少对环境的影响等。这样的思考有助于培养学生的创新和综合应用能力。在评价学生的实验能力时，可以注重对其实验设计的合理性、问题解决的能力、实验数据分析的深度和对实验结果的思考等方面进行评价，而不仅仅是实验结果的好坏。综上所述，通过“粗盐提纯”实验教学，学生可以通过自主实验和问题解决，培养实验科学探究的能力，同时也提高他们的实验技能和科学素养，为他们将来的学习和科学研究打下坚实的基础。

（四）多媒体技术辅助教学

高中化学实验是培养学生科学探究能力和实践操作能力的重要环节。在教学过程中，多媒体技术的运用可以有效提升学生的学习兴趣，增加教学内容的形象性和直观性，促进学生的深度学习。在教学中，多媒体技术的应用不仅丰富了教学手段，还提高了学生的学习效果，促进了学生的全面发展。因此，教师在日常的教学中应该不断探索多媒体技术在实验教学中的应用，提升教学质量，培养学生的科学探究能力。

例如，在“氯离子的检验”实验教学中，“氯离子的检验”是高中化学实验中常见的一种实验，下面将结合这一实验，介绍多媒体技术在教学中的具体应用。1.制作PPT：教师可以在PPT中插入氯离子检验的实验流程图、氯离子检验试剂的图片和相关反应方程式，让学生直观了解实验的操作步骤和反应原理。2.视频展示：在PPT中嵌入氯离子检验的视频，展示实验现象和实验过程，让学生对实验操作有深入的了解。3.3D模拟演示：利用多媒体技术制作氯离子和检验试剂之间的化学反应的3D模拟视频，展示离子间的相互作用过程，帮助学生理解氯离子检验的原理。4.虚拟实验软件：引导学生使用虚拟实验软件进行氯离子检验的模拟操作，观察反应现象，培养学生的实验设计和数据分析能力。通过以上多媒体技术的应用，学生可以更加生动直观地理解“氯离子的检验”实验的原理和操作步骤，激发学生对化学实验的兴趣，提高学生的实验操作能力和科学探究能力。

结束语

综上所述，科学探究能力在高中化学实验教学中的培养是教学改革的重要方向之一。化学是一门注重实验的学科，在教材中有很多实验内容，借助化学实验培养学生科学探究能力，引领学生深入理解与掌握化学反应原理等知识，使学生在化学学习中树立科学观念。同时，借助实验教学培养学生科学探究思维与观察能力，学生在动手操作中会经历化学知识形成过程，激发潜在学习兴趣，感悟化学学科特有的乐趣与魅力。

参考文献

[1]慕志伟.浅析在高中化学实验教学中培养学生科学探究能力[J].启迪与智慧（上），2023（5）：83-85.

[2]季卿妍.高中化学实验教学培养学生科学探究能力的策略研究[J].试题与研究，2022（32）：174-176.

[3]陈福天.如何在高中化学实验教学中培养学生科学探究能力[J].高考，2022（19）：98-100.