新课标下的高中化学实验探究案例分析

文 张淑贞 蔚建君

新课标下的高中化学实验探究案例分析

文 张淑贞 蔚建君

高中化学以培养学生科学素养为宗旨，倡导学生亲自实验，以探究为主进行学习。化学实验属于探究的一种重要方式，其间可分为知识型的探究和问题式探究，教师应重视实验和自主探究的方式，鼓励创新促进可持续性发展。

一、实验背景

《高中化学课程标准》要求为学生提供更多的机会体验探究过程，在知识的形成中养成科学态度，获得科学方法，形成终身学习的意识和能力。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；重视探究学习活动，培养学生科学探究能力。随着2008年山西省开始高中新课程的推进，化学实验探究已成为重要的教学模式，其特点是强调科学探究，在新课程中给予化学实验充分关注。无论是理念、目标、内容还是评价及建议都对实验进行了系统论证，培养学生的学习兴趣，加强学生的对科学本质的理解，化学实验肩负着无可替代的作用。同时，对化学教育教学的重视也为突出实验探究活动，转变学生学习方式提供了大量实践活动。

二、实验内容分析

探究教学活动的合理规划，体现为设计原理一定要把环境考虑在其中，必须灵活对教学探究内容做出合理安排，以过程为轴线展开。既重视学生知识结构，又强调学生情感态度与价值的提升，并实现最终的教学目的。

1.新知识的实验探究

这种探究强调知识的重要性，要根据教学目标，安排教学活动，其内容必须符合学科构架。

（1）条件探究

以H2O2的分解为例，人教版高一必修2第2章第3节“化学反应速率”中的实验2-5、2-6探究影响化学反应速率的因素（如图1所示）。

图1

探究个体源于问题，探究过程就是学生不断明了事物真相、消除疑惑，解决问题的过程，问题一旦解决，探究动力也会随之消失。虽然学生学习的是间接知识，但对于他们来说是未知的，所以必须精心设计，才能体验快乐。

活动与探究设计中存在以下几个问题：

①教材实验栏目后面有结论

编者意图是引导学生通过实验探究分析自己解决问题，并完成核心知识构建，遗憾的是教材先直接给出速率表示方法（浓度已确定为影响因素之一，因此浓度影响不予探究，详见附录1），而后又给出结论，将文本一次性展示给学生，他们自然不会再去探究，其设置也就失去了价值。

②替师生设计方案

上述2个实验同时存在着催化剂和温度2个变量，没有实现控制变量的设计，剥夺了学生作为探究主体的权利。学生从活动的设计者变成了“照方抓药”的操作者，不利于学生掌握科学的探究方法，提高探究能力。这种“设计”不仅“设计”了学生，也“设计”了教师，制约了教师的主动性与开发性。

笔者对教材中的实验2-5和2-6进行了改进尝试（如图2所示）。

图2

另外，教材中的另一种催化剂可改为“新鲜的鸡肝”，从而说明酶也是一种高效催化剂。提倡发现新型催化剂，意味着化工生产工艺需革新和进步。

如果教材不给出具体方案，学生可能在教师的指导下设计出更具个性的方案（如无变量干扰等）。方案不同、操作多样、交流和学生讨论才有必要。因为通过初中化学的学习，学生已经零散地掌握了加快化学反应速度的方法，如KClO3的分解、H2的制取等，在此一并整合。

（2）化学性质的探究

以必修1第4章第1节实验4-1为例，学习硅酸性质时，设计实验验证H2SiO3是一种弱酸时，课本实验如图3所示。

图3

与之相似的演示实验通常无设计功能的发挥。“演示”与“探究”不可等而视之，探究以掌握方法、培养能力为主，演示更重视结果；从组成上分析，实验是探究的环节，应包括问题的提出、方案的设计、交流与讨论等；从设计主线分析，探究是解决问题的线索，演示实验则很少以问题为线索。

教材中存在以下几个问题：

① 同样是先有结论（硅酸酸性H2SiO3＜H2CO3，且不溶水等后来验证而已）。

② 替师生设计方案。

本实验通常难以完成，Na2SiO3饱和溶液难在较短时间制成，即使生成硅胶也只能证明HCl酸性强于H2SiO3，不能说明H2SiO3是弱酸。

笔者对实验4-1进行了如图4所示的改进尝试（详见附录2）

图4

2.应用新知识的实验探究

以卤素单质间的置换反应探究为例，一位教师设计了如图5所示的教学流程（详见附录3）。

图5

采用实验探究教学模式，在探究卤素单质间相互置换时，分为几个阶段：

（1）创设问题。通过教师创设情景问题，激发学生探究热情，对学生认知问题和建立学习态度有重要意义。

（2）提出假设。一种假设认为氯水与NaBr反应生成了别的物质（黄色），另一种假设认为氯气氧化性强于Br2。

（3）设计方案。由于这一步是问题的关键（CCl4作萃取剂，效果很不明显），因此首先要观察Br2在苯中溶解后的颜色，再将NaBr固体加入到饱和氯水溶液中，后用苯萃取水溶液中的Br2，使实验效果明显，让学生了解事物本质。

（4）实验求证。学生通过实际操作分析方案，得出正确结论。

（5）得出结论，对学生今后学习很有帮助。教师布置实验习题巩固加深学生对卤素单质活泼性的理解，培养学生灵活运用知识解决问题的能力。

3.进行实验探究教学设计时应注意的问题

（1）课题难易适度，既能激发学生兴趣，又具有可操作性，还可以为学生预留思考空间。通过对旧知识的提取，迁移得到新知识。设计结果与变量之间的因果关系，建立推理过程，用实践进行证明。

（2）以学生为主体，围绕初学者不懂、易错、思维不完备等问题展开。在共同探讨中，让学生不感到有压力。以小组形式进行，大家积极参与，提高科学素养，使他们成为真正的思考者和学习者。杜绝“越俎代庖”，缺乏开放多样性，制约学生思维，继而产生教学实效性下降的现象。

（3）课内外结合探究，有些问题分析设计耗时较多，可以作为预习作业安排学生课外完成，辅以必要提示。因为课外时间充裕，学生对问题的分析更加深刻、全面，设计质量也更好。

（4）精简内容。“无为而教”，学生会的不做，能学会的也不做，以学生为主体。

（5）加强探究过程的指导调控，学生遇到障碍教师及时介入加以点拨，合理选择探究普遍有迁移价值、学科核心的知识，给学生充足的时间探究学习。指导不是代替，调控也不是封闭，如何在探究实验设计上体现新课程理念，还需同仁一起努力思考。

附录

1.利用硫代硫酸钠与硫酸的反应来探究浓度对化学反应速度的影响实验

（1）反应原理：S2O32-+2H+=SO2↑+S↓+H2O

（2）实验操作如图6所示。

图6

（3）实验记录：A，B，C，D四支试管出现浑浊的时间。

（4）实验结论：改变任一反应物的浓度，化学反应速率将同向变化。

2.硅酸及凝胶的生成方法

在一只烧杯中放入3 mL饱和水玻璃溶液（将过量Na2S2O3在水中溶解较长时间，或直接加热速溶后冷却即制成饱和溶液），再加入20～25 mL 0.2 mol/L HCl搅拌即成硅酸溶胶。此时的硅酸溶胶可作“丁达尔现象”等胶体性质实验。加热溶胶时，不能装在试管中进行，否则溶胶就会全部冲出试管，因此在加热溶胶时，可将硅酸溶胶放在烧杯中，在石棉网上用酒精灯加热。

3.溴在水、苯、四氯化碳中溶解度对比实验

取2 mL浅黄色溴水溶液注入试管中，先加入2 mL CCl4。上层为水层，颜色为微浅黄色，（溴在水中有部分溶解）下层为有机层，颜色为浅亮黄色。再加入1 mL苯振荡静置后，发现下层（有机层）黄色程度增加，说明溴在苯中的溶解度大于四氯化碳也大于水。如果实验改为溴水中先加苯后再加入四氯化碳则有机层颜色几乎不变。

苯、四氯化碳为互溶体，如果四氯化碳较多，则密度比水大，反之比水轻。苯、四氯化碳、水3种物质混在一起，振荡后，不会出现分3层的情况。

［1］吴梓虹.新课程背景下的高中化学实验教学［EB/OL］.http://wenku.baidu.com/link？url=RH i7QnGn1eIRjs3lMt8m4AMxK8fvLtCffDk9g7ZHPmGH v8JW0PQX-OJ0SIz78a3hj3fRaxL-KV_jC44qNTOqcx BHtK1ABSFARwj0Dh512zK.

［2］常学勤.教师课堂教学技能指导［M］.北京:新华出版社，2009.

作者信息

张淑贞，本科，中教二级。蔚建君，本科，中教高级。太原市成成中学，030002