新课标下对学生高中化学实验探究能力的培养

孟舒

摘要：实验探究能力是指学生在化学教学中运用实验来探究化学物质及其变化的本质和规律的一种能力，主要包括发现和提出实验问题能力、猜想与假设能力、实验设计能力、控制实验条件能力、收集证据能力、得出结论能力、反思与评价、讨论与交流能力。

关键词：实验探究能力；化学实验；科学探究；探究活动

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1992-7711(2014)07-0064

美国国家科学标准认为，探究是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种途径，也指学生们用以获取知识、理解科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。高中化学新课程倡导以科学探究为主的多样化学习方式，化学教学中的科学探究主要有实验探究和调查讨论两种形式。所谓实验探究是通过实验来进行的一种探究活动，它以科学证据为基础，针对特定的“问题”，是一种融合逻辑和想象、综合运用化学科学知识与化学实验技能、科学过程与科学方法而展开的活动，是科学探究在化学实验教学中的具体化，是在化学实验教学中落实科学素养目标的重要途径，也是以实验为基础的化学教学观的具体体现。

一、探究式教学是一种重要的教学方式，也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径

探究教学中通过实施探究方案，可以使学生真正地体验到探究过程，在实施中再认识、再创造、再升华，提高探究能力。例如：氢氧化亚铁的制备的探究实验。本来这个实验的要求是作为Fe2+、Fe3+ 转化的一个中间过程，帮助理解Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓和Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3两个反应，课本的实验本意是让学生在教师演示时观察到先有白色沉淀氢氧化亚铁，继而白色沉淀变成灰绿色(氢氧化亚铁和氢氧化铁的混合物)，最终变成红褐色氢氧化铁。但演示时，由于白色沉淀刚产生就和溶液中的氧气反应，变成灰绿色，学生不容易观察到白色沉淀，学生产生质疑。教师就可以在学生质疑的基础上进行探究式教学了。首先分析原因：主要是Fe2+还原性强，极易与氧气反应。而氧气几乎无处不在。其次，配制的硫酸亚铁试剂放置时间过长，或者配制溶液时未除尽蒸馏水中的氧而被氧化变质。针对上述原因，对本实验进行改进，但其重点是防止Fe2+被氧化，这就要求操作的各个环节都要注意氧气地进入。通过师生共同讨论、研究得出操作方案之一(仅举其一，还有其他方案)如下： 1. 把课前配制溶液改为现用现配，用还原铁粉与稀硫酸在一个医用注射器中反应，反应停止后，立即盖上针帽。2. 氢氧化钠溶液表面用汽油封存。 3. 将硫酸亚铁溶液直接注入氢氧化钠溶液中，让学生观察实验现象。这时学生可以清楚的观察到：白色絮状的沉淀产生，在半分钟内的现象基本保持一致。然后用分液漏斗分层，取下层混合液移入试管观察，这时学生可以看到——白色沉淀马上转变为灰绿色，一会儿变为红褐色。通过实施探究方案，更好地激发了学生的主动性和创新意识，有利于提高学生进行科学探究的能力。

二、通过探究活动“发现学习和生产、生活中有意义的化学问题”，进行实验探究，能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化

1. 教材中实验的处理

旧教材中实验主要是演示实验和学生实验，注重仪器的装配、试剂规格和用量、反应条件和如何引导学生观察、分析实验现象等，注重实验室制法。但新课标准认为没有太多的实际意义，因此已经不是学习的重点内容。只有能大量获取的物质才有实际价值(如从海水中获得的化学物质、从矿物到基础材料、利用空气资源等合成硫酸、氨气、硝酸等)。实验室制法只要求知道反应原理，要求学生能根据反应物的状态、反应条件和气体密度、溶解性等选择合适的发生装置、收集方法即可。实验方法更多的是用来探究物质的性质，培养学生的观察能力、质疑能力及运用实验方法解决问题的能力。

2. 联系生产、生活实际，拓宽学生的视野

化学科学与生产、生活以及科技的发展有着密切联系，对社会发展、科技进步和人类生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。高中学生会接触到很多与化学有关的生活问题，教师在教学中要注意联系实际，帮助学生拓宽视野，开阔思路，综合运用化学及其他学科的知识分析解决有关问题。

例如，“化学与生活”模块以日常生活中的化学问题为线索，介绍化学知识及其应用。在教学中要联系化学在健康、环境、材料等方面的应用，创设生动的学习情景，引导学生通过调查、讨论、咨询等多种方式获取化学知识，认识化学与人类生活的密切关系，理解和处理生活中的有关问题。要注重化学在生活、工农业生产、高新技术、能源开发、环境保护等方面的应用，提高学生应用化学知识解决生活、生产和技术等方面问题的能力。

3. 在教学中，结合模块的特点强化化学实验

在必修课程模块中，应重视培养学生“初步学会物质的检验、分离、提纯和溶液配制等实验技能；树立安全意识，能识别化学品安全使用标识，初步形成良好的实验工作习惯；能够独立或与同学合作完成实验，记录实验现象和数据，完成实验报告，并能主动进行交流；初步认识实验方案设计、实验条件控制、数据处理等方法在化学学习和科学探究中的应用”。

三、以实验为基础是实验探究教学的一个重要指导思想，也是以实验为基础的化学教学观的具体体现

以实验为基础，并不仅局限于学生动手做实验，而是把实验作为提出问题、探索问题的重要途径和手段，要求课堂教学尽可能用实验来展开。高中化学新课程倡导通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的爱好，强化科学探究意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力，从实验探究、实验事实、实验史实和实验方法论等多方面“突出化学的学科特征，更好地发挥实验的教育功能”，具体包含：

1. 引导学生通过实验探究活动来学习化学

例如笔者在上“钠的化合物”一节时，先安排三组学生动手实验：(1)Ca(OH)2溶液中分别加入Na2CO3 和NaHCO3；(2)Na2CO3和NaHCO3分别与HCl反应，套气球看气球涨大程度；(3)PH试纸测Na2CO3和NaHCO3的PH值。分别得出实验现象和结论后又让学生通过以下实验讨论如何鉴别Na2CO3、NaHCO3固体：①分别加热固体，将所得气体通入澄清石灰水中；②分别取一定量与等浓度、等体积的HCl反应，观察剧烈程度；③测同等浓度溶液的PH。再根据刚做三实验初步得出鉴别的方法，然后让全班同学参与讨论还有哪些方法可以鉴别这两种物质，并让学生动手通过实验加以验证。这样，长期采用这种方法能告诉学生用实验来说明问题是一种有效的解决问题的办法，优化了学生的创新意识。例如，通过“不同温度下Na2SO3 溶液与H2SO4反应速率”的实验探究，帮助学生了解温度对化学反应速率的影响。

2. 引导学生综合运用所学的化学知识和技能，进行实验设计和实验操作，分析和解决与化学有关的实际问题

例如，在教学中布置了这样一个研究性课题：厨房中的化学。学生通过讨论、上网查资料等方式做了以下实验：(1)为了证明醋酸的酸性强于碳酸，即用食用醋除去热水瓶中的水垢或浸泡鸡蛋壳，鸡蛋壳会变软且溶解等实验，说明醋酸的酸性强于碳酸。(2)为了证明家用食盐是含碘的，他们用食醋、淀粉KI试纸等试剂成功验证了他们的猜测。(3)为了证明洗涤剂的酸碱性他们通过自制石蕊试剂及能否与大理石反应等方法加以验证。等等类似这样的实验还有很多，这样就使得化学学习不是只停留在书本上，让学生知道化学就在我们身边。虽然他们探究的实验早有定论，但他们乐此不疲地去探究、去发现，真正体验和领悟到的是科学研究的一般过程和方法，这是以往教学中很难有的。所以，学生通过自主探究性的实验，自圆了课本书刊上的缺憾，自悟难辩知识的真谛，自寻摆脱挫折达到成功的蹊径，自谋解决实际问题的良方。更是培养了学生运用知识解决实际问题的能力，培养了学生实事求是、严谨求实的科学精神，一丝不苟的科学态度和团结协作的科学作风，从而使学生初步掌握科学的探究方法，形成终身学习的意识和能力。

“通过实验学化学”是高中化学课程共同追求的一条线索，新课程化学实验教学要革除传统教学的积弊，把实验的主动权交给学生，进一步明确和提高实验的目的性和实效性，实现化学实验教学的人性化、生活化、探究化、绿色化和现代化。