高中化学实验探究式教学模式的构建与实施

李怡海

【摘 要】本文分析高中化学实验探究式教学模式的价值，阐明高中化学实验探究式教学模式的构建流程，阐述高中化学实验探究式教学模式的具体应用，培养科学质疑精神、强化基础知识理解，通过手脑统一配合、促进学生全面发展，强调亲身参与体验、培养正确情感态度。

【关键词】高中化学 化学实验 探究式教学 构建与实施

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）09B-0030-02

《普通高中化学课程标准》（简称《标准》）将“科学探究与创新意识”定为高中化学课程的核心素养之一，并明確指出高中化学实验教学中“能从问题和假设出发，依据探究目标，设计探究方案，运用化学实验、调查等方法进行实验探究”。相对于义务教育初中化学新课标的要求而言，高中化学实验教学中将“按化学实验标准操作流程执行”升级为“以化学实验为主的多种探究活动”，这也就意味着实验本身不再是目的，主张学生将化学实验作为一个媒介，借此提出自己的问题并验证自己的设想。

一、高中化学实验探究式教学模式的价值解读

（一）培养科学质疑精神，强化基础知识理解

孜孜不倦地探究精神是人类了解自然科学的前提条件。高中化学实验探究式教学模式的核心在于探究，而不是按照教材标准与流程照本宣科。通过一系列的实验假设、实验目的、实验设计等操作，让学生在实践中实现“未知”到“了然”的跨越。这一过程能够潜移默化地形成“质疑精神”，在教学效果上满足举一反三的能力培养需要。

同时，在高中化学探究式教学模式执行中，要求教师“退居二线”，主要进行实验安全负责、流程指导及要点提示，学生需要对每一个步骤和环节负责。这种模式有利于加强学生化学理论与实验内容的关系构建，达到“以学促做、以做促学”的效果，即学生在化学实验方面要取得满意的成果，事先需要对化学基础知识有深刻的理解，这可以提高化学实验教学的效率和质量。

（二）通过手脑统一配合，促进学生全面发展

旧的教育模式下的化学实验教学存在明显的“手脑分离”现象，理论教学旨在服务知识经验的传授，实验教学旨在形成基本操作能力。手脑不同步的状态下，造成学生只会按照“标准流程”亦步亦趋，难以在化学实验教学中形成独立学术主张，也无法培养“发现问题、分析问题、解决问题”的系统能力。探究式教学模式遵循“学生为学习主体”的原则，通过情境创设、问题引导、任务驱动等多种机制，让学生自己设计问题、自己探究问题、自己解决问题。换而言之，在该模式下展开化学实验不仅要动手，而且要动脑—— 如果学生无法做到手脑统一配合，那么理论知识再丰富也只能束手无策，动手能力再强也只能“干瞪眼”—— 动手又动脑，对促进学生全面发展具有促进作用。

（三）强调亲身参与体验，培养正确情感态度

探究性学习与一般意义上的小组合作不同，每一名学生都需要积极参与、贡献智慧，才能达到预期的教学目标，并且这一过程中的操作、监督、协同等是在“自组织”模式下展开的，教师不做过多的干预，由此强调亲身体验的效果。

《标准》提出：“化学在促进人类文明可持续发展中发挥着日益重要的作用，是揭示元素到生命奥秘的核心力量。”立足探究式教学模式下强调化学实验的体验性特征，能够让学生更深入、全面地了解化学科学的价值，更好地实现正确情感、态度教学目标。诸如，基于化学实验的危险性、严谨性、精准性，可以培养学生一丝不苟的科学意识;基于化学污染、资源枯竭等认识，可以培养学生致力于绿色化学的精神。

二、高中化学实验探究式教学模式的构建流程

立足高中化学实验课程的课堂模式分析，探究式实验可视为一个相对概念，与验证性实验相比整个流程更加完整、复杂，各个环节之间存在密切的关联性。所谓验证性实验，是指假说或认识已经提出的前提下，对可预期的目标结果展开的实验，其基本教学过程可描述为“告知结果→实验证明→知识运用”，整个流程下形成“固定的材料、固定的操作、固定的结果”，难以形成“下一步如何”的探究动力。同时，从探究的本质内涵上分析，它旨在调动学生探索的主动性，在学习兴趣的主导下，增强克服困难的勇气、提高解决问题的智慧、加强集体之间的合作，这些优势正是验证性实验所不具备的。但是，验证性实验相对于探究性试验也是不可或缺的。在课堂组织形态中，教师必须考虑教学效率问题，即在有限的教学时间内达成探究性实验教学目标。如果学生不具备验证性实验基础，对实验设备、材料、方法等不熟悉，就很难保障探究性的目的顺利实现。因此，可以说验证性实验是探究性试验的教学实施基础。其基本流程可描述为“确立探究实验主题→设计问题解决方案→实施实验探究过程→归纳结论做出解释”。

第一，确立探究实验主题。是主题而不是问题，这是探究性实验与验证性实验在开端最大的区别，但最终目的是引导学生提出问题。教师所要做的工作是进行必要的操作提示、安全提醒、选题范围等。提出问题，对于高中学生而言是一个很大的挑战，他们需要综合自己所掌握的基本知识，对问题的科学性、可行性做出判断。

第二，设计问题解决方案。围绕着一个主题提出实验要解决的问题，然后根据现有材料制定解决问题的方案。在主题和问题之间，实际上还存在着实验可行性论证的过程，这一环节可以与最终形成的实验设计内容合并。

第三，实施实验探究过程。该阶段发生在化学实验室场景中，基于解决方案展开验证性实验，并通过不同实验结果进行对比、分析，从而达到探究性实验的目标。该阶段可能发生的验证性实验是多样化的，学生也可以临时改变实验方案，直到提出的问题假设得到论证。

第四，归纳总结做出解释。实验结束之后，学生需要对所得到的实验现象、实验数据、实验结果等做出总结，并解释出现方案外情况的原因，以此来增强对化学知识的深度理解。

三、高中化学实验探究式教学模式的具体应用

以下结合人教版高中化学必修 1 第三章“金属及其化合物”中的实验 3-19，展开化学实验探究式教学模式的实施应用，主要探讨二价铁（Fe2+）和三价铁（Fe3+）氢氧化物的区别。

（一）明确实验主题，提出探究问题

在问题情境创设方面，可以采取“旧知引新知”的方式，让学生回顾初中化学基础知识“盐+碱→新盐+新碱”，进一步引出反应过程中正负离子重新结合的问题，让学生回忆铁离子的两种状态。在此基础上，提出探究的主题。鉴于该案例属于教材设计部分，与学习内容有着高度的相关性，围绕着实验 3-9 所提供的实验材料展开分析，包括 NaOH 溶液、FeCl3 溶液、FeSO4 溶液等。事先通过化学方程式分析，可以轻松地知道，FeSO4 和 NaOH 溶液混合能够得到沉淀物 Fe（OH）2，即在试管底部形成白色凝结物，而 FeCl3 液和 NaOH 溶液混合则会生成 Fe（OH）3，即在试管底部形成红色凝结物。在以上验证性实验基础上，教师提出探究性试验的主题，即 Fe2+ 向 Fe3+ 的转化。让学生根据实验内容提示展开分析，由于白色的氢氧化亚铁在空气中会与氧气发生反应，该过程 Fe（OH）2+O2+H2O→Fe（OH）3 是自动发生的，所以白色的氢氧化亚铁（Fe2+）一段时间后会变成红褐色的氢氧化铁（Fe3+），由于化学反应是连续进行的，由此学生自然会提出探究性试验问题：如何才能获得纯净的氢氧化亚铁。

（二）小组合作学习，设计实验方案

为了避免教师介入而造成探究式学习的效果削弱，因此用小组合作方式。小组合作学习是探究性试验开展的有效模式，它旨在发挥群策群力的优势，让学生根据所掌握的化学知识提供制备纯净氢氧化亚铁的方案。事实上，“氢氧化亚铁制备”的实验在高中阶段具有典型性，它需要学生具有较高的化学影响因素分析能力。学生根据化学方程式进行判断，能够很快地发现氧气是影响纯净氢氧化亚铁制备的主要因素。据此展开实验方案设计，也应该将重点放在阻断氧化方面。理想的实验方案需要同时考虑三个方面要素：其一，空气中的氧气阻断;其二，采取稳定的二价铁盐代替容易氧化的 FeCl2;其三，水溶液中也存在一定量的溶解氧和三价铁。

（三）理顺探究过程，展开实验操作

第一，对水溶液进行处理。取常温下的蒸馏水置于酒精灯加热，直至沸腾一段时间，以排除溶解氧，冷却之后密封保存、备用。

第二，准备较为稳定的二价铁溶液。由于学生在化学材料准备方面没有考虑到取得材料的必要条件，因此需要临时改变实验方案。学生可以直接向老师求助（例如将 FeCl2 換成莫尔盐），也可以将二价铁溶液制备放在最后一个步骤，将氧化造成的负面影响降到最低。

第三，做好实验中的“无氧”工作。高中实验室条件下要创造完全无氧环境是很困难的，但采用试管容器进行的小型试验，可以通过物理方法取得，例如探入镁条将氧气消耗殆尽，也可以采取硫酸溶液煮沸的方式创造无氧条件。

以上三个实验步骤，学生可以自由掌握，在独立操作的情况下按照自己的设想进行组合，至于所取得的成果如何并不重要。这一过程充分激发学生的探究精神，使之手脑并用。

（四）对比实验信息，汇总探究成果

让学生根据自己多次实验的经历对应的成果整理成研究报告，并在“成功方案”的基础上进一步探究改进措施。

总体而言，化学作为自然科学其成果来源于实验探究，高中化学同样离不开探究式教学模式的支持。通过科学的建构与实施，能够有效地规避学生在高中化学学习中死记硬背公式、定理、概念等现象，促进学生形成科学探索的意识与能力。

【参考文献】

[1]马 云.高中化学实验探究式教学模式的构建与实施[J].读与写（教育教学刊），2019（02）

[2]张力为.浅析高中化学实验探究式教学模式的构建与实施[J].课程教育研究，2018（51）

[3]袁卓慧，李玉玲.新课改下高中化学实验探究教学模式的构建与实施探讨[J].中学化学教学参考，2018（18）

（责编 卢建龙）