初中化学实验探究性课题的设计视角

（江苏省昆山市亭林中学215341）

初中化学实验探究性课题的设计视角

郭秉杰（江苏省昆山市亭林中学215341）

根据初中化学的实验内容要求，本文结合案例从以下几方面提出初中化学实验课题的设计：根据不同学生层次制定符合多维度、多层次的教学目标，创设激发学生探究的情境、确定具有探究价值的问题，设计突出学生主体性的实施方案等方面来进行课题设计，以期全面提高学生的科学探究能力。

课题设计化学实验探究能力

化学教学中“探究性实验”就是模仿科学家的科学思想和科研精神，把现行教材中某些经典内容的验证性实验改为由学生自己动手的探索性实验、研究性实验，加强对学生化学基础知识和基本技能的训练，提高学生对信息的加工能力、动手能力、操作能力，创新能力、创新成果的表达能力。本文拟就初中化学实验探究性课题的设计视角进行探讨。

一、制定符合不同学生层次的多维度、多层次的教学目标

探究性课题的设计目标是由探究活动的主题与主体来确定。为了保证探究课题的顺利实施，教师在设计探究课题目标时，首先需要了解学生主体，即学生的知识储备、技能储备，情感储备等情况，同时由于初中学生的个体差异较大，具备不同的发展潜能，因此课题目标的设计，还应注意到学生的差异性。因此设计满足不同层次的学生主体的教学目标，以尊重和满足不同学生的学习要求。

案例1：二氧化碳的制取和收集实验设计

在中考复习阶段，有学生提出：二氧化碳能溶于水，可否用排水法收集？如果能，为什么？排水法收集与排空气法收集气体，哪一种方法更好呢？针对学生提出的问题，在复习气体的制备时进行以下设计：

（一）二氧化碳的制取与收集

1．结合自己小组掌握的知识组装实验室制取二氧化碳的发生装置，并检查装置的气密性；

2．添加药品，制取二氧化碳；

3．分别用向上排空气法和排水法收集一小试管气体，用橡皮塞塞好，备用；（试管的体积相同）

4．分别向小试管中滴加两滴管的石灰水，振荡，观察石灰水变浑浊的情况。

（二）问题讨论与交流

1.所用的装置的气密性如何检查？

2.用向上排空气法收集二氧化碳气体如何验满？

3．用排水法收集二氧化碳气体什么时候开始收集？判断集满的标志是什么？

4．两试管中滴加等量石灰水，振荡过程中，石灰水变浑浊的程度一样吗？为什么？

5．你认为能用排水法收集二氧化碳气体的原因是什么？

6．你对两种收集二氧化碳气体的方法有什么评价？

学生通过实验并对提出的问题进行讨论分析，不同层次的学生对上面6个问题的理解和掌握程度不同，大多数学生对前三个问题都有较好的回答，后面3个问题要求比较高，经过师生的共同讨论最终学生明白和理解了二氧化碳气体能用排水法收集是因为二氧化碳的逸出速率大于其溶解速率，排水法收集气体比排空气法收集气体优越：不仅收集的气体纯净而且容易验满等优点，甚至有的学生提出用排水法收集气体比较快等观点。这样的实验课题的设计不仅知识的目标顺利达到，还使理解层次较高的学生从中得到知识的升华和加深。

二、创设激发学生探究的问题情境

情境是激发学生探究欲望的前提，也是促进学生形成和发展科学探究能力的必要措施。化学课堂教学中依据具体的教学内容创设各种生动活泼的问题情境，激发学生的兴趣，点燃其思维的火花，使学生以积极的心态，投入到教学活动中，从而提高化学课堂教学质量，所以恰当的情境设计也是化学实验设计课题的重要视角。

案例2：中和反应教学问题情境设计

（一）实验探究过程：

1．向盛有氢氧化钠溶液的烧杯中滴加酚酞试液2-3滴，观察并测量温度；

2．向烧杯中逐滴滴加稀盐酸至溶液刚好变为无色；观察此过程溶液温度的变化；

3．取反应后的溶液少许，滴加一滴氢氧化钠溶液，观察颜色的改变；

4．用玻璃棒蘸取反应后的溶液，放在酒精灯火焰上灼烧，观察现象。

（二）问题讨论：

1．向氢氧化钠溶液中滴加酚酞试液后，有什么现象？说明了什么？

2．滴加稀盐酸后，溶液变成无色，此时溶液显什么性？此过程中，溶液的酸碱性和pH如何变化？

3．向反应后的溶液中滴加一滴氢氧化钠溶液，有什么现象？说明了什么问题？

4．玻璃棒上的白色固体是氢氧化钠溶液和稀盐酸中的溶质吗？如果不是，那是什么物质？

5．溶液颜色变化的过程中，温度是如何变化的？说明了什么？

（三）师生共同讨论形成中和反应的概念和特征

上述中和反应概念的建立，通过细致透彻的问题设计，将氢氧化钠溶液和稀盐酸混合过程中溶液的酸碱性的改变、溶液的酸碱度的变化、溶液温度的变化以及生成物的检验和判断等关键的问题让学生深入的思考和讨论，激发了学生的兴趣，培养了学生的思维能力，使知识的难点得以顺利解决。

三、确立具有探究价值的问题

探究课题的根源在于问题。问题的空间有多大，探究的空间就多大，但并不是所有问题都具有价值。限于初中学生的认知能力不是很高，初中化学适合在课堂中进行探究的问题难度和规模不应太大，但应具有真实性，一定的开放性等特点。因此，在初中化学实验中，挖掘有探究价值的实验课题，进行实施，对培养学生的科学能力和素养，有着重要的意义。

案例3：化学能转化为电能（原电池实验设计）

问题引入：生活中我们用到很多电池，如干电池、纽扣电池、可充电电池等，这些电池是如何产生电能的？

情景引入：在18世纪90年代末期，意大利物理学家伏打发明了伏打电池，他把不同的金属板连接后浸入一种电解液（相当于我们所学的某些酸碱盐的溶液）组成了第一个直流电源：用容器盛盐水，把插在盐水中的铜片、锌片连接起来，电流就产生了。

演示实验：用导线将铜片、锌片、电流计、电键连接起来，然后插入硫酸铜溶液中，电流计的指针发生偏转，一段时间后，拿出金属片发现铜片上有固体析出。

引导分析：锌比铜活泼，当锌和铜用导线连接插入硫酸铜溶液中，便形成回路。锌原子失去电子，电子顺着导线经过电流计流到铜片上，溶液中的铜离子得到电子变成铜原子，大量的铜原子聚集在一起，从而在铜片上看到有铜析出。

提出问题：通过上面的实验我们知道活泼性不同的金属在一些酸、碱、盐的溶液中通过导线连接可以形成原电池，生活中的一些水果的汁液也显酸性，盐水也具有导电性，能选择合适的材料试制作原电池，体验化学能转化为电能吗？

学生设计实验：学生利用自己准备的材料设计不同的原电池。

上述案例中通过学生自己制作各种原电池，使学生对原电池有了初步的认识，建立了对化学能转化为电能的认识，同时通过生活中的一些材料制作原电池，使学生贴近生活，拉近了化学与生活的距离，增强了探究的兴趣，同时将课本上的硫酸铜溶液换成生活中的一些水果，体现了绿色化学的理念，培养了学生的创新思维。这样的课题设计，有利于学生体会化学与生活的密切联系，发现化学的价值和魅力。

四、设计突出学生主体性的实施方案

探究活动的主体是学生，因此探究课题的设计要充分认识到学生的主体性，制定以学生为指向、符合学生身心发展、有利于发挥他们的主观能动性的实验探究方案；让学生在遇到问题时自主思考、探索解决问题的方案。在课题的实施中，学生不仅可以获得知识，还能切身体验探究过程，并学会利用化学实验解决学习、生活中遇到的问题。

案例4：燃烧条件的教学设计实施方案

在进行“燃烧条件”的教学前，先取两块手帕分别浸取酒精与水的混合物(3:1的体积混合)，分别点燃后，一块放在表面皿上，然后用烧杯罩住，一块用坩埚钳夹住，待燃烧结束后，看到手帕完好无损时，教室内一片哗然，学生面面相觑。我便提出几个问题：该实验中涉及几种物质？两块手帕为什么没有烧坏？说明了燃烧应具备什么样的条件？学生经过讨论分析得出：手帕、酒精是可燃物，水不是可燃物；燃烧的是酒精，手帕没有烧坏：一个是缺少氧气，另一个是水吸热温度没有达到手帕的着火点，因而都没有烧坏。因而得到燃烧的三个条件并明确了三者的关系是缺一不可的。接着我又做了一个有趣的实验：分别点燃两根火柴，学生观察到一根竖起来火焰向上的火柴很快熄灭，而平放的火柴火焰却不会熄灭，如此反复数次，结果都一样。这种设计：实验情景引入→问题情景→形成知识→应用知识，使学生始终处于探究的情境中，主体性得到了充分的体现，形成了能力。

探究课题设计的主体是学生，教师只有了解了学生，对学生倾注真挚的情感，才能真正了解学生发展的需要；设计的源泉在于问题，以问题驱动为中心的探究设计，更利于课题的展开，更能激发学生探究的欲望；设计的重点在于过程，让学生从过程中体会到探究的价值和意义，而不是看重探究得到的结果是什么，这也是探究活动不同于其他活动的地方。从这些角度设计实验课题探究，可以让学生在掌握科学知识和技能、体验科学过程和方法的同时，更能深刻理解科学探究的本质和化学的学科价值。

[1]刘儒德.探究学习与课堂教学.北京∶人民教育出版社，2003：91-95.

[2]庞华英,陆伟.问题生成性探究在化学实验教学中的尝试.化学教育，2010，31（5）：62-63.

[3]石柏兴.设计系列化学实验优化化学实验教学的研究和实践.化学教育，2010，31（11）：22-24.

郭秉杰，男，昆山市亭林中学，中学一级教师。

（责编 赵建荣）