談培養學生化學實驗探究能力的有效性

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摘要：化學新課程的重要目標之一是對學生進行化學實驗探究能力的培養，化學實驗探究是學生積極主動地獲取化學知識，認識和解決化學問題的重要途徑。在這個實驗探究的過程中，教師可培養學生的化學實驗能力，進一步提升學生的學科素質，為社會輸送合格的人才。

關鍵詞：提升；化學實驗探究能力；策略

化學實驗是進行科學探究的重要方式，實驗探究不僅有利于內容的探索和方法的獲得，而且有利于學生科學態度、科學精神等目標的形成。那么怎樣才能提升學生的化學實驗探究能力呢？根據筆者在教學中的體會，談談提升學生化學實驗科學探究能力的幾點建議。

1.利用教材中的化學史，培養學生良好的探究品質

科學的發展需要許多科學家，從樹枝狩獵到金屬時代，從樹葉遮身到各種科技布面料，從鉆木取火到新型燃料……這些都是無數的科學家創造的化學史，化學史的發展不僅包含科學家的天才智慧，而且體現了嚴謹的科學態度，百折不撓的探究精神、追求真理的執著精神。例如，講到“空氣的成分”時，穿插了這樣一個故事，在17世紀的歐洲，存在一種“燃素”學說，對“燃素”學說持懷疑態度的拉瓦錫，不接受這一觀點。于是他用石墨把金剛石厚厚地包上一層，再把這些烏黑的圓球放在烈火中燒紅。幾小時后，剝開石墨外衣，里面的金剛石竟然完好無損。這個實驗結論和當時流行的“燃素”學說截然相反。為了證明自己的結論，他又做了一系列的實驗，發現了一種稱為“有用空氣”的結論。這個結論和“燃素”學說截然相反，但對科學嚴謹的拉瓦錫仍沒有貿然得出結論。1774年，他又做了定量研究，最終得出結論，絕對沒有“燃素”的存在。1777年，他把這種“有用空氣”正式命名為氧，徹底推翻了“燃素”學說，化學又重新恢復了科學的本來面目。又如，瑞典化學家諾貝爾為了研究炸藥，實驗室爆炸，當場炸死了他的弟弟和幾個助手，諾貝爾在失敗和巨大的痛苦面前卻沒有動搖，繼續將實驗室建在了駁船上，又經歷了駁船爆炸，經過多次試驗，他終于發明了雷管。諾貝爾在科學探究的路上，把挫折踩在腳下，贏得了巨大的成功？還有對科學執著的波義耳；在困苦中堅持不懈的道爾頓；為了科學事業堅韌和忘我的門捷列夫；為了中國的發展，不顧重重阻撓，毅然歸國的侯德榜；這些科學家的生平事跡、奮斗歷程、曲折經歷和成敗得失都是一篇篇的奮斗史，他們在科學探索的過程中折射出的無私奉獻、嚴謹等高尚品質都是培養學生科學探究品質的重要途徑。

2.利用演示實驗和分組實驗，有機結合培養學生的探究能力

在演示實驗中，教師在示范操作的同時，引導學生有目的地觀察實驗現象，讓學生在實驗中邊觀察邊思考，分組實驗是培養學生的獨立動手能力，分析和解決問題的能力以及基本探究能力。若將兩者有機地結合會達到“潤物細無聲”的效果。例如，在做實驗室制取氧氣的實驗時，先要給學生示范操作，并提示學生觀察現象，有些步驟故意留下伏筆，然后將實驗臺交給學生，讓學生進行分組實驗，學生在操作過程中會產生疑問：試管口為什么略向下傾斜？實驗完畢后為什么一定要先撤導氣管，然后熄滅酒精燈？水槽中的水為什么變紅了？氧氣為什么一直收集不滿？試管為什么炸裂了……出現了這些問題，便指導學生繼續帶著疑問找答案。通過演示—實踐—質疑—探究的模式，學生自主地掌握了知識，又提升了探究能力。在演示完CO和CO2的性質實驗后，給學生提出這樣一道實驗題：“現有無色無味的兩瓶氣體，可能是CO和CO2，請你用幾種方法進行檢驗，并進行實驗驗證?！睂W生分組進行實驗，設計這個實驗的目的在于相互探究，挖掘思維能力，使學生養成一種時時探究的習慣，提高學生的探究能力。又如，在演示黃泥水的過濾實驗后，學生受到了啟發，在做分組實驗時，從家里拿來手絹、紗布、小沙粒、棉花、打孔的瓶蓋、吸管等做了簡易的凈水器，對實驗效果進行了檢驗，面對濾液渾濁的原因又進行了分析探究，對裝置進行了改進。再如，在講二氧化碳的實驗室制取時，分析發生裝置選擇的依據，給出了用多孔隔板的發生裝置，分享了裝置的優點，學生也受到了啟發，在分組實驗時，學生從家里帶來了廢舊的注射器，輸液管、塑料瓶，再利用實驗室的儀器，組裝出了不同的發生裝置，并進行了實驗，同樣達到了可隨時控制反應的發生與停止的效果。因此演示實驗和分組實驗的有機結合，給學生質疑、思考和探索的機會，長此以往，就能提升學生的實驗探究能力。

3.利用化學實驗創設情景，培養學生的探究能力

探究性學習首先要提出問題，提出問題的前提則是發現問題，只有提出問題才能引發學生的一系列探究活動。在化學實驗中，學生要自主地發現問題，教師還要通過不同問題情景的創設，引導學生發現和提出問題。例如，在學習碳酸鹽時，為了探究碳酸鹽的化學性質，筆者給學生做了這樣的實驗：在盛有足量稀鹽酸的燒杯中放入一個新鮮的雞蛋，觀察到雞蛋一邊冒氣泡一邊沉到燒杯底，一會兒又慢慢上浮，到接近液面時又下沉，反復進行。學生很是好奇，為什么雞蛋會上浮下沉？教師問：“氣泡是什么？雞蛋殼的主要成分是什么？”一連串的提問，使學生的思維由淺入深，最后經過討論解決了問題：由于雞蛋外殼的主要成分是CaC03，CaC03遇到稀鹽酸時會發生化學反應而生成CO2，反應的化學方程式：CaC03+2HCl=CaCl2+C02↑+H20，CO2的氣泡緊緊地附在雞蛋殼上，當產生的浮力大于雞蛋的重力時，雞蛋上升；當雞蛋升到液面時氣泡所受的壓力小，一部分CO2氣泡破裂，浮力減小，雞蛋又開始下沉，稀鹽酸接著又和蛋殼發生反應，又產生了CO2，從而使雞蛋再次上浮，如此循環往復上下運動。化學實驗中千變萬化的實驗現象讓學生驚異和不解，正是由于驚異和不解，才開起了探究之旅。又如，在講到“常見的酸和堿”時，事先在準備好的紙上用無色酚酞溶液畫一朵小花，上課時將那張畫有無色小花的紙展示給學生，學生看到的是一張白紙，然后往白紙上噴上NaOH溶液，紙上立即出現了一朵紅色的小花，一會兒之后，再向紅色的小花上噴稀鹽酸，紅花又消失了，這時在學生的詫異和驚嘆中及時提問：“酚酞遇酸、遇堿變成什么顏色？是NaOH溶液中的哪一種粒子使酚酞變成紅色的？紅花為什么又消失了？”問題層層深入，啟發學生一步步探究。通過精心設計和創設問題情景，使學生主動探索，獲得知識，極大地激發了學生的探究欲望，不但訓練了思維的深度，還培養了學生的探究能力。

4.利用信息化手段直觀地培養學生的實驗探究能力

化學通常借助實驗來揭示物質的內在奧秘，但有些化學實驗現象是不能直接觀察或不便觀察的，更有甚者不能通過實驗操作來實現，如果用語言文字加以說明，會顯得蒼白無力?？梢越柚嗝襟w技術，把課堂上看不清楚的實驗現象展示給學生，使學生對知識有更深入、更全面的認識。例如，在學習“金屬的化學性質”這節內容時，探究四種金屬Mg、Zn、Fe、Cu的活動性，這些金屬哪些能和鹽酸發生化學反應？反應的劇烈程度是怎樣的？要借助實驗現象對比得出四種金屬元素的活動性順序。但由于教室學生多，只有坐在前排的學生能看見，而且現象微弱得看不清楚，因此筆者采用了西沃白板和西沃手機助手，利用西沃手機助手實物展臺的直播功能，將實驗全過程放大，直播到了西沃白板上，這樣全體學生都看到了化學反應的全過程——是否產生氣泡、產生氣泡的數量、反應速度快慢。在整個演示實驗過程中，通過實驗現象較易地掌握了四種金屬的活動性順序強弱，為學生開展探究提供了條件。同時筆者經常使用虛擬化學實驗室、西沃白板、樂樂課堂、愛學堂等解決實驗中遇到的問題，可以通過動畫、文字、聲音，利用放大、慢速、定格展示微觀世界，模擬化學反應，用各種感官來感知信息。例如，在講解水的電解實驗的實質時，運用動畫演示，學生清楚地觀察到了水分子分裂為氫原子和氧原子，每2個氫原子結合成1個氫氣分子，每2個氧原子結合成1個氧分子，很多個氧分子構成氧氣，很多個氫氣分子構成氫氣。這就很直觀揭示了化學變化的實質：分子分裂為原子，原子重新組合成新的分子。同時揭示了原子是化學變化中的最小粒子，分子是保持其化學性質的最小粒子。通過多媒體演示，培養學生的觀察能力、自主探究能力以及在信息化社會下信息的收集處理能力，更有利于學生的主動參與，激發學習興趣，符合現代學生的思維學習習慣。又如，CO還原Fe2O3的實驗，這些實驗操作雖然有一定的危險性，但筆者還是放心地讓學生大膽操作，要求學生在操作時和裝置保持一定的距離，出現的不良后果再進行研究探索思考，這樣的實驗有利于出現問題后再探索研究。不但能培養學生的化學實驗創新意識和能力，還能提高學生的綜合探究能力。

5.通過舉辦化學實驗技能大賽，提高學生的實驗探究能力

實驗技能比賽是培養學生崇尚科學，勇于實踐，提高創新能力和實驗探究能力的一個行之有效的辦法。通過一段時間的化學基礎知識的學習和實驗能力培養，有組織地開展一次化學實驗技能操作大賽，在全校學生中營造一個良好的學習氛圍，培養和提高學生的動手能力和實驗探究能力。本校每年都會舉行“化學實驗操作技能大賽”，大賽分為個人賽和團體賽，既有個人的競爭，也有團體的配合，試題分為化學實驗基本操作和實驗探究，個人賽可以凸顯學生的獨立操作技能，需要學生冷靜思考，有序地操作；團體賽既要有個人的能力又要有團體的智慧，在合作中設計實驗方案，分工合作，集思廣益。例如，在個人賽中給出儀器，組裝一套實驗室制取CO2的裝置，并驗證CO2的相關性質，這種操作鍛煉了學生的獨立思考和操作能力，而操作能力的提高也為學生的探究能力打下了基礎，探究的成功需要實驗驗證，實驗操作技能不過關，就談不上探究。又如，在團體賽中設計趣味賽，每兩名學生事先設計一個趣味實驗，然后上臺介紹實驗原理、所用的藥品、儀器，并進行操作演示，而臺下的學生則驚嘆和羨慕，因此每年報名參加比賽的學生都爭先恐后，學生都會事先進行充分的準備，上網查找資料，反復地做實驗，且不斷改進裝置和更換儀器，使實驗達到最佳效果。再如，在探究性實驗環節中，教師事先準備好多題目，由競賽選手抽簽決定試題題目，如有這樣一道實驗題：“請同學們設計不同的實驗方案，鑒別稀H2SO、Na2CO3溶液、Ca(OH)2溶液?！睂W生抽到題后，經小組合作討論、寫好實驗方案，再根據實驗桌上提供的藥品，進行驗證，方案可行的保留，最后提交答案，在驗證過程中，評委也在一直觀察實驗現象及結論。教師根據學生設計的方案評出優勝者。學生的潛力是無窮盡的，這樣的平臺給他們提供了探究的空間。每年通過這樣的比賽，學生學習化學的積極性都很高，每次做實驗也不再是照本宣科，出現問題積極探究，都能自主地設計和探究一些課外的實驗，極大地調動了積極性和思維，逐步提高了學生的實驗探究能力。

6.通過家庭小實驗或生活實踐活動，培養學生的探究能力

創新精神與探究能力的激發，探究潛能的挖掘，僅依靠課堂上的演示實驗與分組實驗遠遠不夠，還需要設計一些課外小實驗和家庭小實驗，培養學生的觀察能力、動手實驗能力以及對實驗問題的思維分析能力。恰當地選擇日常生活中的一些常見物品就能開展家庭小實驗，這類實驗學生在家就能獨立完成。這些實驗相對安全，且操作相對簡單，例如，在做鐵釘生銹的實驗時，實驗時間太長，可以提前一周布置學生在家里做，學生每天觀察在不同條件下鐵釘的變化情形，并將觀察現象記錄下來，然后在課堂上進行匯報分析；又如，長期使用的燒水壺和熱水瓶膽內會有沉積的水垢，在實驗室可以利用稀鹽酸或稀硫酸去除，那么在家里可以利用廚房中的哪些用品去除水垢？筆者讓學生回到家里親自實驗，學生通過實驗選擇了白醋和食醋，并將實驗現象記錄下來，到學校匯報分析后，學生提出問題:“為什么食醋除水垢不能除得很干凈？”筆者給他們解釋白醋和食醋的主要成分都是醋酸，但白醋中醋酸的濃度是36%，而食醋濃度比白醋濃度小，所以會有差別，對他們提出的問題進行鼓勵，他們的積極性都很高，這樣不但激發了學生的探究興趣，而且提高了學生的觀察能力，增加了學生的實驗生活技能。再如，在學習了酸堿鹽的知識后，要求學生回家利用廚房的用品鑒別食鹽和碳酸鈉，第二天交流匯報：一種用物理方法，嘗兩種用品的味道并提醒學生廚房的用品無毒，可以嘗，但實驗室的藥品不可以嘗；另一種是滴加食醋，若觀察產生氣泡的是碳酸鈉，無現象的是則為氯化鈉。家庭小實驗不受實驗室規則的限制，但同樣能培養學生動手實驗的能力，且將抽象的化學知識應用于生活實際中，提升學生解決實際問題的應用能力。將化學實驗應用于生活實際，讓學生走向社會，使學生認識到化學與生活實踐的密切關系。在學習有關溶液酸堿性和PH等化學知識后，筆者給學生布置作業，回家檢測家里洗發水、洗滌劑、食醋、牛奶的酸堿性，或檢驗村子附近小溪水質的硬度和酸堿性。實踐證明，課外實驗中呈現出的化學現象，都來源于生活，更能引起學生濃厚的興趣，激發他們的探究欲，培養學生的探究能力。

7.利用試題中的探究性實驗習題，培養學生的實驗探究能力

化學試題中的探究性習題主要考查學生對信息的提取匯總能力、學生的發散思維能力和科學探究能力，體現了素質教育的要求，這類試題往往以實驗為載體，對實驗設計能力、觀察分析、實驗操作技能、探究實踐能力等進行全方位的綜合評估。例如，中考試卷中出現這樣一道題：某學?；瘜W課外實驗小組的學生在做酸堿中和反應的實驗時，向盛澄清石灰水的燒杯中加入一定量的稀鹽酸，反應了一段時間后，學生發現忘記滴加酸堿指示劑了，于是，他們想知道此時燒杯中溶液的溶質成分究竟是什么?于是進行了探究。提出問題：此時燒杯中溶液的溶質是什么？學生討論后提出了以下幾種猜想：猜想一：CaCl2；猜想二：；猜想三：CaCl2和Ca(OH)2的混合物；猜想四：HCl、Ca(OH)2和CaCl2的混合物。小組討論后一致認為：猜想四不合理，理由是。資料提示：CaCl2溶液呈中性。設計實驗：學生設計了幾種不同的實驗方案，證明猜想二是成立的．請你幫他們填寫有關的實驗步驟或實驗現象。反思交流：要使燒杯內溶液的溶質僅含有CaCl2，需要除去其他雜質，其中的一種方法是向燒杯中加入過量的，然后過濾，該除雜反應原理用化學方程式表示為。這樣的試題設計具有合理的梯度，不但有助于學生理解知識間的縱橫關系，而且有助于學生拓展思路，提供思維的空間，培養學生的探究能力。又如，這樣一道實驗題：要得到CaCl2溶液，有下列實驗方案：方案一CaO和稀鹽酸反應；方案二CaSO4和BaCl2溶液反應；方案三Ca(OH)2和稀鹽酸反應；方案四CaC03和稀鹽酸反應，選取最恰當的實驗方案。學生在實驗探究中舍棄實驗步驟復雜的、產率小、原料成本高的方案，最后找出最好的三種方案：CaC03、Ca(OH)2分別與稀鹽酸反應制取CaCl2溶液。通過實驗試題，做探究性實驗，學會了用實驗研究化學問題的方法和方向，為探究性實驗提供了思路，掌握了實驗的基本操作和技能，激發了學生學習的興趣，并培養了學生分析問題，獨立操作，解決問題的能力，提高了學生的思維能力，更提高了學生的探究能力?？傊瑢嶒炋骄磕芰Φ呐囵B與提升，是進行一切實驗探究活動的基礎，也是化學學科學習的一種基本知識的技能儲備，更是提升學生化學核心素養的一種最直接、有效的方法。提高學生的科學探究能力，對國家富強、民族振興和我國在21世紀國際競爭中占據主動地位都具有深遠的意義。

參考文獻

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作者：于春香 單位：甘肅省敦煌市黃渠中學