初中化学探究教学模式的实践

周小英 沈理明

（1苏州大学材料与化学化工学部江苏苏州215123；2太仓市双凤中学江苏太仓215416）

初中化学探究教学模式的实践

周小英1，2沈理明1

（1苏州大学材料与化学化工学部江苏苏州215123；2太仓市双凤中学江苏太仓215416）

本文结合科学探究的要素，在初中化学教学中进行了实验探究、问题探究、协作探究、实验课题探究等探究教学模式的实践。

初中；化学；探究；教学模式；实践

《全日制义务教育化学课程标准（实验稿）》指出，“科学探究是学生积极主动获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动”，“科学探究涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素”。那么，如何组合科学探究的要素，在初中化学教学中实施探究教学？笔者进行了探究教学模式的实践。

一、实验探究的教学模式

实验探究的教学模式是：创设实验情境——提出问题——作出假设——讨论交流——实验验证——得出结论。教材中二氧化碳的反应原理是直接呈现的，而教师采用上述探究教学的模式，收到了较好的教学效果。教师将一瓶可乐饮料带入课堂，打开瓶盖，见有大量气泡冒出，问：“这些气泡是什么气体？”教师在瓶口连接带导管的单孔橡皮塞，将气体通入澄清石灰水中。当学生看到澄清石灰水变浑浊时，就会对溢出的气体的确是二氧化碳的事实深信不疑。这时教师提出问题：你知道二氧化碳在实验室里究竟是怎么制取的？此时学生对本课的学习主题一下子产生了浓厚的兴趣。他们集中注意力，尽力思考学过的反应中有哪些反应可产生二氧化碳，并提出如下假设：①木炭的燃烧反应；②石蜡的燃烧反应；③木炭还原氧化铜；④碳铵受热分解；⑤铜绿受热分解等。教师将反应方程式一一列于黑板上，并补充了⑥石灰石和盐酸反应和⑦石灰石和稀硫酸反应。随后组织学生讨论交流上述反应是否可作为在实验室制取二氧化碳的最佳反应。通过讨论交流，学生对前五个反应初步得出了结论：①②④得到的气体纯度不高，而③的高温条件较难满足，⑤的药品不经济，因而这些反应虽然都生成了二氧化碳但不能成为实验室制取二氧化碳气体的方案。面对⑥⑦两个没有遇过但同样有二氧化碳气体生成的反应，有的说前面反应都被否定了，这两个反应可能是最佳选择；有的说不一定，得用实验事实来证明。在教师的组织和指导下，学生跃跃欲试，利用教师提供的实验材料（石灰石、稀盐酸、稀硫酸、试管、镊子等）开始了实验设计和探究。师生通过讨论设计出一组对比实验并进行实验探究：将2～3粒石灰石分别放入两支相同的试管中，再分别倒入稀盐酸和稀硫酸各5mL。观察、对比反应中产生气泡的快慢。针对实验探究中的现象，学生几乎都能得出结论：石灰石和稀盐酸的反应速率适中，较适合实验室制取二氧化碳。对学生来说，经历思考问题、作出假设、实验验证等过程，对学生学会做事很重要。

二、问题探究的教学模式

以问题为主的问题探究模式：知识回顾（实验预习）——分组探究——交流问题——设计方案——实施实验——归纳总结。这种模式体现教学过程“发现问题——实验探究解决问题——在实验过程中发现新的问题——再实验探究——再发现问题……”的认知规律。从思维方式看，通过先发散再收敛、再集中，体现了创造性思维的培养规律。因此本模式可适用于化学理论的实验探究。化学理论的形成，往往需要较多的实验来验证，把这些实验分成若干类型，分解到几个小组中去进行实验，最后进行交流，效果较好，使学生的创造性思维能力得到展现。

“中和反应”的实验探究中，教师通过启发、引导学生探究，发现“往氢氧化钠溶液中滴加盐酸无明显现象”时，学生顿时纳闷起来“氢氧化钠和盐酸究竟有没有反应呢？该如何证明反应发生了没有？”教师可抓住这一契机，进行追问让学生进行小组交流，并及时提供能拓展思维的实验用品（稀硫酸、稀盐酸、温度计、pH试纸、无色酚酞、石灰石粉末、水、试管、小烧杯、滴管等），或通过学生自己所查阅的文献资料、收集的信息等，让学生自己设计实验方案去探究实验的本质。结果在小组交流后学生一致认为上述反应是发生的。如有小组学生代表拿出课前预习时收集到的复分解反应发生条件的资料，认为氢氧化钠溶液中的氢氧根离子与盐酸溶液中的氢离子会结合生成水，满足了复分解反应的条件。还有学生认为发生化学反应的理由是往氢氧化钠溶液中滴加一定量盐酸后，感觉到试管壁很热，这显示了该学生灵敏的感知能力；但很快遭到别的组反驳：浓硫酸溶于水，氢氧化钠溶于水均放热，可并没有发生化学反应，因此不能根据有无放热来判断反应的发生。经过一番小组交流，各小组利用所提供的实验用品设计出实验方案。有小组提出使用pH试纸测pH值，溶液中的氢氧根离子会被不断消耗而使反应中的混合溶液的酸碱性逐渐发生变化，所以可以去验证反应的发生。为使自己的方案更有说服力，他们还设计了用水代替盐酸的对比实验。其他组想到用酸碱指示剂，同样也是拟确认混合溶液酸碱性的变化，如滴加盐酸的过程中，若滴有无色酚酞的氢氧化钠溶液的红色慢慢消失，即可证明两者的反应。另外有的组提出可向氢氧化钠溶液中滴加几滴盐酸后，立即加入一些石灰石粉末（或锌粒等），观察是否有气泡，以此说明盐酸是否仍存在还是已反应掉，来说明反应是否发生等等。通过再次实验探究，最终得到了实验结论。

这样通过学生自己的体验探究发现有的化学反应没有明显的实验现象，但只要肯动脑动手就能使原本现象不明显的实验变得鲜活起来，从而展现化学变化的奇异，更加强了学生实验探究的乐趣。在上述实验方案中，指示剂无疑是最优的选择，因为通过实验探究，学生观察比较得出指示剂的优势：简单方便，现象鲜明。在整个实验探究的过程中，学生也获得了一个明确的科学探究的思路，逐步形成一种创新思维能力以及独立解决问题的能力。

三、协作探究的教学模式

以组内合作为主的协作探究模式：提出问题—小组讨论—制定方案—合作探究—应用创新。这种模式强调的是小组内人员的合作，在协作中交流，在交流中获知。因此小组讨论、汇报和组间互评成为了教学过程中最重要的环节。从教学内容上看，这种模式主要针对在理论指导下的实验探究，特别重视对学生实验设计能力的培养，这对于学生的创造性思维能力的培养尤为必要。常见气体的制取、净化等方面的实验装置的设计以及在理论指导下的一些其他的实验探究均可运用这种模式。

在复习课教学中，提出实验室制取二氧化碳能不能用排水法收集并验证性质，让同学在教师的指导下去探究其结果。不少学生认为“在通常状况下，1体积水能溶解1体积二氧化碳气体”，因此不能够用排水法收集，但还是有较多的学生愿意尝试。于是学生开展实验探究，用排水法和排空气法在同等条件下分别收集二氧化碳气体，并用时钟进行计时及检验了两种方法所收集的气体并比较各自的纯度。结果他们惊奇地发现，用排水法也能收集二氧化碳，而且用时更少。当向分别用这两种方法收集的二氧化碳的试管内倒入等量石灰水检验时发现，排水法收集的二氧化碳中的石灰水更浑浊，而排空气法收集的二氧化碳中倒入石灰水浑浊不明显，有的刚出现浑浊振荡后沉淀便马上消失了，说明排水法收集的二氧化碳更纯。有些学生还不仅仅以此为满足，他们继续寻求排水法收集的二氧化碳更纯的原因。通过查找资料他们了解到，盐酸是氯化氢气体的水溶液，且具有一定的挥发性。盐酸越浓，挥发出的氯化氢气体越多，故实验制得的二氧化碳混入氯化氢气体的可能性最大。气体收集时，混有氯化氢气体的二氧化碳会被水洗而收到更纯的二氧化碳，而用排空气法则显然无法除去混合气体中的氯化氢。这就是排水法收集的二氧化碳更纯的原因。那么本次实验中所使用的盐酸浓度是否较大呢？所用盐酸浓度过大是否会影响二氧化碳性质的检验，出现“排空气法收集的二氧化碳进行检验时石灰水不见浑浊”的现象呢？为了确认猜测的合理性，他们询问了相关的实验教师，并得到了肯定的答复（有些组所用的盐酸以1∶1配制，显然浓度较大）。这样通过猜测、查找资料、询问教师、实验验证等很快证实了他们的猜测，也解释了实验中的意外现象：为什么排空气法收集的二氧化碳进行检验时石灰水不见浑浊，而用排水法收集时却不会出现这种情况。当收集到的二氧化碳存在较多的氯化氢时，会在石灰水倒入后立即形成盐酸与很稀的石灰水反应，而使石灰水失去效果，并且不能跟二氧化碳反应，也就无法看到浑浊。当不存在氯化氢时，较纯的二氧化碳会马上与石灰水反应而显大量浑浊。

由此可见，在化学实验教学中，有些内容完全可以设计成让学生自己发现真理、不断更新知识、探求结果的过程，也完全可以设计成一个有利于发展学生智慧、有利于培养学生的创新精神及创造能力的过程。

四、课题研究的探究教学模式

《全日制义务教育化学课程标准》突出了学生的实践活动。实践活动除了以化学实验为重点的科学探究外，我们还要充分创造条件，开展其他实践活动。在教学中开展或增补化学家庭小实验、课本中化学实验小课题研究、研究性学习等栏目，是课堂教学的延伸、拓展和深化，使学生在“做中学，学中做”。

以实验课题的研究为主的探究模式：查阅资料——提出问题——设计方案——交流评价——实验探索——成果展示。如在新授课“探究二氧化碳的性质”教学中，学生发现通过倾倒二氧化碳能使烧杯中低的蜡烛先熄灭，高的蜡烛后熄灭的实验事实后，笔者引导学生思考“生活中，两支高低不同的燃烧的蜡烛，将它们用大玻璃杯罩住的情况下哪支先熄灭？”于是学生纷纷在家中进行了这项探究活动。其实这是一个有趣的综合性实验，也许学生还不一定能解释高蜡烛先灭的原因（燃烧生成的较高温度的二氧化碳和水蒸气上升至杯底，后下沉，由于高蜡烛在高处先遇到它们，而与氧气隔绝，因而先灭。而学生仅仅认为上层的蜡烛先耗尽氧气从而先熄灭），但是学生经历了探究学习的过程，其思维能力和动手探究的能力等得到了培养，同时为后续的“燃烧与灭火”的学习进行了铺垫。此外还如自制碳酸饮料，用花卉或果皮自制酸碱指示剂，探究鸡蛋壳的主要成分，探究食品包装袋中“脱氧剂”的成分等等。令人欣喜的是这种探究模式易于发挥学生的创造性思维，变被动地学习为主动地学习，从而使学生自主学习能力得到充分发挥，学习兴趣高。但这一教学模式实施的难点在于教师如何对学生的学习过程进行有效的控制，还值得继续研究。

［1］中华人民共和国教育部制定.全日制义务教育化学课程标准（实验）［M］.北京：北京师范大学出版社，2001

［2］林美凤.还课堂以生命［J］.中学化学教学参考，2008，（12）：14～16

［3］白无瑕，张薇等.将实验创新纳入探究式教学中［J］.化学教育，2008，（3）：26～29

［4］周改英.新课程实验主题探究教学及其思考［J］.教学仪器与实验，2009，（2）：25～27

1008-0546（2010）10-0005-03

G632.41

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10.3969/j.issn.1008-0546.2010.10.002