浅谈实验探究题的认识及其教学启示

王晓林 衷明华

(韩山师范学院化学系，广东 潮州 521041)

化学是一门以实验为基础的自然学科。实验不仅是研究物质性质的有效方法，还是培养学生能力、发展智力的手段和途径。

表 近十年高考化学热点知识统计

从上表可知，近十年高考对实验探究题的重视。一方面这是国家对学生探究能力的考察，另一方面为了促进教师改变以往“告诉——验证——应用”的教学模式，转为以学生为主导的，使学生化被动为主动，让其在课堂上真正做到亲身体验。教师通过调动学生的各种感官，以一种生动的表象来提高学生的学习兴趣，来提高学生观察现象、发现问题、解决问题的能力，锻炼学生综合分析、迁移创新等的思维方式，以达到培养学生科学素养的最终目的。因此，培养学生实验探究能力是高考的一个重要环节。

考场如战场，要想在考场上游鱼得水，就要知己知彼，方能百战不殆。近年来实验探究题目的命题形式多种多样，如看图说话、表格式、独自探究式等，但这都要求学生要有扎实的双基知识、基本操作技能，具有准确的表达能力和分析综合、解决问题的能力，还要大胆创新、知识迁移，做到融会贯通地运用知识。例如：

(2013·重庆理综·27)(15分)某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。

图 探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)

⑴MgCO3的分解产物为____。

⑵装置C的作用是____。

处理尾气的方法为____。

⑶将研究小组分为两组，按题27图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末(纯净物)，两组分别用产物进行以下实验。

表 两组分别用产物进行实验

①乙组得到的黑色粉末是____。

②甲组步骤1中反应的离子方程式为____。

③乙组步骤4中，溶液变红的原因为____；溶液褪色可能的原因及其验证方法为____。

④从实验安全考虑，题图装置还可采取的改进措施是____。

参考答案与解析：

⑴MgO、CO2(实验原理的考察)

⑵CO2、点燃(绿色化学：除杂与尾气处理)

⑶①Fe；②Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O；③Fe2+被氧化成Fe3+，Fe3+遇SCN-显红色；假设SCN-被Cl2氧化，向溶液中加入KSCN溶液，若出现红色，则假设成立(其它合理答案均可给分)

④在装置BC之间添加装置E防倒吸(其它合理答案均可给分)

(此题为开放性探究题，考察学生实验设计、知识迁移的能力)

二、教学启示

1.把握出题方向

实验探究题主要考察考生正确的基本实验操作及实验原理，观察实验现象、实验结果，处理实验数据、得出结论的能力，处理安全问题，识别和绘制典型的实验装置图，设计简单的实验方案等方面的内容。尤其是在当今环境受到越来越多的关注，实验探究题也向着绿色化学这一方向前进。若考生把握好命题方向，便能更快速地调动大脑储存的信息，做到又快又对地答题。

2.有意识地在课堂上培养学生的探究能力

2.1 示范性操作。

我们知道，学生独立操作实验一般要先完成这样的一个经历：先模仿练习阶段，继而过渡到有指导的独立操作实验，最终才能达到完全独立操作阶段。[1]因此，教师的演示操作应力求准确、规范。如：酒精灯的使用、玻璃仪器的加热操作等都应该按照程序去操作。这不仅让学生在实验中掌握基本操作，同时这也是实验安全和成功的保证。

2.2 启发诱导式锻炼学生的学科思维。

教师一方面应根据学生已掌握的学科知识，让学生独立完成实验。实验中多引导学生自主学习，自主研究，有学会问，改变过去“菜谱式”“验证式”的化学实验为指导探究、引导创新、自我设计实验方案的化学实验。实验中培养学生会观察想象记录数据，处理数据的好习惯。当然，在自主的前提下，还要进行合作学习。只有通过独立分析问题、自主探究的亲身体验才能很好地与伙伴进行合作讨论，进而得出结论以及自我反思和学习借鉴。合作有利于创新思维的形成。另一方面，教师在演示实验中，不仅要介绍仪器名称、用途、使用方法及装置原理，还要重点引导学生对观察到的现象积极思考，采用演示启发、问题引发、讨论引发等多种方式来激发学生实验的能动性。[2]如，Na与水反应生成Na(OH),那么Na与CuSO4的反应又生成什么呢？生成Cu单质？Cu(OH)2沉淀？如果没有控制好Na的用量，会不会产生不同的实验现象？实验证明，Na与CuSO4的反应本质是Na先与水反应生成Na(OH)，再由Na(OH)与CuSO4反应生成Cu(OH)2沉淀。如果Na用量过少的话，沉淀不明显，但如果用量过多的话，钠与水反应放出大量的热，至使生成的硫酸铜沉淀分解成黑色的氧化铜沉淀。学生通过带着问题进行实验，情感体验更加深刻，对知识的掌握更加深刻。

2.3 解放课堂，培养学生创新精神。

鼓励学生对实验进行改善，例如，氨气的制取与性质是高中化学一个重要知识点。课本介绍氨气的制取和性质，存在以下缺陷: 1)制取NH3实验的准备工作复杂，实验耗时长;2)预先准备好的NH3容易泄漏，导致喷泉实验效果不理想;3)NH3暴露在空气中，污染环境，不符合绿色化学的理念。教师则可以引导学生根据实验原理进行改良实验。如利用压强关系，改变喷泉实验的实验装置。

图 改进后的实验装置

关闭K2打开K1、K3，开启分液漏斗的活塞,向具支试管中缓慢滴加浓氨水,此时具支试管中有大量气泡产生,同时②号烧杯中的漏斗口有气体逸出。继续滴加浓氨水至②号烧杯中的漏斗口不再有气体逸出，而是出现比较明显的倒吸现象，证明此时烧瓶中氨气已经集满，停止滴加浓氨水。关闭K1、K3，在将胶头滴管中的蒸馏水挤入圆底烧瓶后,缓缓打开K2并控制水的流量,使圆底烧瓶中出现红色的小喷泉。[3]

3．现代技术的课堂运用

传统的实验室实验往往会受到实验室空间、实验药品、实验安全性、分子微观结构等因素的制约，因此虚拟实验在这种情况下可以为教学带来极大的便利。虚拟实验是利用计算机技术模拟现实中某一领域的知识，通过系统的交互性来完成实验研究。虚拟实验采用虚拟现实技术(VR)来模拟虚拟现实环境，用已设计的软件来模拟现实环境中的真实实验，实验者可以像在真实环境中一样来操作实验，并对实验结果进行分析[4]。把虚拟实验应用到课堂上，就像把3D电影所带来的视觉享受带到了课堂，不仅可以形象真实的反应了某些肉眼观察不到的实验微分结构和反应原理、反应历程，还大大提高了学生学习的兴趣，培养学生自学的能力，发展其探究精神。同时，由于有些化学试剂的昂贵或者实验条件难以控制、接触有毒物质等因素，常使实验难以进行，例如在王水溶解黄金的实验、H2的燃烧等，但是如果使用虚拟实验则大大降低实验的成本，缩短实验时间，提高课堂实验的安全性。

不管怎样，一位优秀的人民教师应该不断提高自身素质，充分利用信息技术等资源，与时俱进，真正落实面向现代化、面向世界、面向未来的素质教育。

[1]马志成.化学实验探究教学研究与实践.

[2]衷明华主编.中学化学实验教学研究.暨南大学出版社.

[3]王曼丽,潘伯银,赵锟.喷泉实验装置的改进设计.遵义师范学院.

[4]赵红喜.虚拟实验在中学化学实验教学中的应用研究.