试用探究性学习实施化学实验教学
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作者: 严 英
摘要： 在化学教学中，教师应以创设问题情境实施化学实验教学，以化学实验来验证假说或猜想，以“探究性实验”取代“验证性实验”，来实施化学实验教学。
关键词： 探究 实施 化学实验教学
化学实验是学生化学学习中的能动的实践活动形式。在新教材中，化学实验的类型有演示实验、学生实验、设计实验、家庭小实验等。课堂教学中主要通过演示实验、学生实验介入探究性学习，而把设计实验、家庭小实验、探究性课题作为课内探究性学习的延续，从而使探究性学习贯穿于课内外学习的始终。那么，如何用探究性学习实施化学实验教学？
一、探究以创设问题情境实施化学实验教学
探究性学习是学生在发现“问题”的情境下产生的一系列学习活动。问题激发起学生探究的欲望，问题引发了学生的探究活动。在化学学习中，除学生自主地发现问题外，教师更要通过各种途径创设问题情境，引导学生发现和提出问题。在化学实验中探究创设问题情境是最形象、生动、直观的方法之一。
1.在化学实验中创设问题情境，要特别注重化学实验中学生观察和思维能力的培养。如进行初中化学有关“金属与酸反应”的学习时，组织学生完成“将铁丝、铜丝、镁条、铝条、锌条各一根放入稀硫酸中，观察实验现象并与同学交流”的实验，由于放置的位置问题，可能有些学生观察到铁丝、镁条、铝条、锌条上产生气泡，铜丝上没有气泡产生；有些学生观察到都有气泡产生。而从观察到除铜丝外，其它金属表面都有气泡产生，到产生“为什么铜丝上没有气泡产生，并且其它金属上产生气体的速率不一样的问题”，就需要敏锐的观察和深刻的思维能力。
2.在化学实验中创设问题情境，要注意将与人类生产、生活密切联系和学生熟悉、感兴趣的内容开发成化学实验。例如：在点燃氢气和氧气的混合气体的实验中，很多学生在用火柴点燃时都有点紧张，一不小心就可能炸到手。为确保实验的安全性，教师可引导学生积极开动脑筋，结合实际生活中的一些常识，改进点火装置。学生们提出了多种方案：（1）用镊子夹住火柴，（2）利用生活中煤气的点燃方式联想到通过电子点火的方式来完成。这培养了学生积极探索，提出种种假设，然后进行验证的能力，因为学生在其感到熟悉和认为有用的情境中，有发现问题和产生解决问题的迫切欲望。再如在进行初中化学的关于“燃烧条件”的学习时，教师可从实验室酒精灯的熄灭、燃烧木柴要把木柴架空、液化气灶及煤炉都留有通风口等学生非常熟悉的实验情景出发，引导学生思考，发现问题。
3.在化学实验中创设问题情境，要使化学实验呈现的问题处于学生的最近发展区，如改演示实验为边讲边实验，边讲边实验可把动手和动脑、理论和实践、观察和操作有机地结合起来。例如：碳、铁与氧气的反应，高锰酸钾的分解，锌、铝与酸的反应，大理石（或石灰石）与稀盐酸的反应等，通过教师指导，学生亲自做实验，既活跃了课堂气氛，又加深了学生对概念的理解记忆，还能培养学生的实验操作能力，收到了很好的效果。影响化学实验现象的因素很多，产生的化学实验现象也错综复杂。教学中要通过精心设计实验方案、严格控制实验条件等多种途径，以最佳的实验方式呈现化学问题，使学生通过努力能够顺利地解决化学实验呈现的问题。如可用浓盐酸、浓氨水、酒精等的挥发实验来呈现构成物质的微粒是不停地运动的问题，用氯气使潮湿的有色布条褪色的实验呈现次氯酸的漂白作用的问题等，都能使学生顺利地发现和解决问题。
二、探究以化学实验来验证假说或猜想
在探究性学习中，学生针对提出的问题，经过多渠道的收集信息和深入的思考，将会提出有关问题解决的方案和问题答案的假设或猜想。通过化学实验对提出的猜想或假设进行验证，是学生进行化学探究性学习常用的方法。
1.以化学实验验证假说或猜想，要面向全体学生，让每个学生都有体验和经历用化学实验验证假说和猜想的机会。例如，改教师演示为学生尝试演示实验。传统教学中，教师的演示实验在一定程度上能够提高学生的学习兴趣，增强学生的求知欲，但也暴露出其中的一些弱点，不能让学生冷静地观察、理智地思考，而尝试课堂演示实验则往往能很好地解决这一问题。其设计要求如下：（1）简述实验原理，（2）说明实验操作，（3）需用实验仪器、药品，（4）预测实验结果，（5）实验分析评价。如：在氯化亚铁与氢氧化钠溶液的反应的实验中，实验前首先让学生按实验设计的前四个要求进行思考，然后选出一个学生进行回答，全班同学参与讨论，再让其中一个同学上台演示，众人参与评议。结果显示这一尝试实验教学模式很好地解决了该实验中的一系列问题，如最易形成错误的问题：胶头滴管是垂直还是斜放，胶头滴管能否伸入试管？胶头滴管在该实验中为什么要伸入到试管底部？在实验中究竟能否看到白色沉淀这一现象？尝试演示实验的主要优点是突出了学生的实验能力。同时教师要指导学生，特别是要帮助和指导那些有困难的学生完成设计方案并进行实验。如在初中化学中物质构成微粒知识学习时，对“构成物质的微粒之间是有空隙的”的假设的验证，学生在设计方案时可能产生一定的困难，这时教师就可以引导学生设计“一定体积的水和酒精混合”的实验方案和“气态、液态和固态物质的压缩”实验进行验证。
2.以化学实验验证假说或猜想，要注重引导对异常现象进行分析和实验探究。如演示实验时，学生往往会观察到异常现象。此时，教师不要忙于解释，而是要抓住时机，引导学生通过实验探究，研究异常现象的原因。学生通过对实验方案的设计，不仅能探究异常现象的原因，而且能培养实验的设计能力、操作能力、主动获取知识的能力，提高学习兴趣。例：在高二学习《铁的化合物》做演示实验时，往往很难观察到Fe（OH）2是白色胶状沉淀这一现象，看到的是灰绿色的沉淀，且在溶液的上层为红褐色液体。因此，我要求学生就灰绿色沉淀是什么、如何制取较纯Fe（OH）2进行探讨并设计实验加以确证。
3.以化学实验验证假说或猜想，要注重引导学生设计一些与假设或猜想“相违背”的实验方案和采用反证的实验方案，以培养学生的分析综合、抽象演绎的思维方法和好批判性思维能力。如学生在进行质量守恒定律的学习时，可能会提出化学反应前后物质的总质量会增大、不变或减少三种不同的假设，并根据假设设计实验方案进行实验验证。在验证的过程中，教师就可以引导学生设计一些如“镁条在空气中燃烧质量增加”、“木炭在空气中燃烧质量减少”等“反常”的实验方案，让学生在探究中产生新的问题，以提高探究性学习的质量和效果。
4.以化学实验验证假说或猜想，实验中要严格控制实验条件。探究性学习中验证假说或猜想的实验方案，在不同的条件下，可能会产生不同的实验现象，要使实验能够用来验证假说或猜想，实验条件必须与题设条件相吻合，例如“碳在氧气充足的条件下反应产生二氧化碳，在氧气不充足的条件下反应产生一氧化碳”。通过实验验证过程中对实验条件的控制和选择，使学生在探究过程中了解到实验条件控制是实验的灵魂，从而有效地掌握科学研究的方法。
三、探究以“探究性实验”取代“验证性实验”
在传统的化学教学领域中，长期以来人们开展的实验是“验证性实验”：验证原理，通过形象直观的方式获取知识和培养实验技能。以学生实验为例，通常情况下，都是安排在讲完新知识后进行的，而且大多是让学生重复教师课堂上演示过的实验，这样的实验只是起到巩固书本知识和训练操作技能的作用，属于验证性实验。它有以下缺点：首先，严格的操作程序和方法把学生的智慧手脚束缚得死死的，不利于发展智力、培养能力，而且容易出错。其次，不利于培养学生实事求是、严肃认真的科学态度，明明做出的实验结果和书本知识不一样，还是按照书本上的写，而不去探究为什么。再则，不利于调动学生的积极性。因此培养学生的探究能力，就必须变“验证性实验”为“探究性实验”，恢复化学实验探究性的本来面貌。
探究性实验是指人们为探知新领域、认识新事物，运用推测、假设和构想，然后通过验证其成败的一种手段，基本途径是：提出问题―提出假设―设计实验―动手实验―验证假设―观察分析―总结规律―提出新问题。要充分发挥化学实验的探究功能，就必须不断研究开发适合于探究性学习的化学实验，注意从生产、生活实际中挖掘素材设计实验方案。例如在《氧气的制取》的教学中，把制取氧气的验证性实验改为探索性的实验。把学生分成八组，前七组其余操作都按要求做，但每组分别做以下七个错误的一个：1.试管口略向上倾斜；2.高锰酸钾为药品时，试管口未放棉花；3.导气管露出橡皮塞很多；4.铁夹未夹在离试管口1/3―1/4处；5.排水法收集氧气时，装满水的集气瓶内留有气泡，或者是一有气泡就收集氧气；6.向上排空气法收集氧气时，导气管未伸到集气瓶底部；7.实验结束时，先熄灭酒精灯，后将导气管移出水槽。第八组最后做，且按照完全正确的方法做。学生会发现实验中前七组的现象都有一个与第八组不同。这时，教师不要急于回答学生的问题，而是引导学生进行两种不同实验操作的比较，根据不同现象，再组织学生讨论、分析，从而得出结论。因为是来源于生产生活实际的实验探究，所以极大地调动了学生探究的主动性，使学生产生了强烈的探究欲望。
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