朱 紛門 鴿

（1江蘇省中小學(xué)教研室 江蘇 南京 210013；2南京市第27初級中學(xué) 江蘇 南京 210000）

一、開展探索性實驗的理論背景

教育學(xué)認為，教學(xué)過程中要遵循間接經(jīng)驗與直接經(jīng)驗相結(jié)合的規(guī)律，學(xué)生學(xué)習(xí)間接經(jīng)驗，必須以學(xué)生親身獲得的直接經(jīng)驗為基礎(chǔ)，才能把書本知識轉(zhuǎn)化為自己的知識。在初中化學(xué)教學(xué)中將驗證性實驗改為探索性實驗是化學(xué)實驗教學(xué)的重要改革。通過做探索性實驗進行教學(xué)，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題的能力，更有助于學(xué)生形成化學(xué)概念、理解和鞏固化學(xué)知識，并且能提高學(xué)生的邏輯思維、獨立操作和自學(xué)能力，使學(xué)生獲得比較熟練的實驗技能，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度，還使學(xué)生初步學(xué)會用實驗手段研究化學(xué)問題的方法。加強實驗探索性，教師在教學(xué)中能消除重概念學(xué)習(xí)輕動手實驗操作、重定義結(jié)論、輕科學(xué)方法、重強化訓(xùn)練、輕興趣激發(fā)、重知識傳授、輕能力培養(yǎng)等種種弊端。因此，將驗證性實驗改為探索性實驗是教師在教學(xué)中對學(xué)生實施素質(zhì)教育的重要途徑。

二、探索性實驗的基本原則

在把“注入式”教學(xué)變?yōu)椤皢l(fā)式”教學(xué)的前提下，將“驗證性”實驗變?yōu)椤疤剿餍浴睂嶒?。實驗過程中要注重科學(xué)操作，實驗現(xiàn)象要明顯，成功率要高，實驗要具有探索性和啟發(fā)性。把學(xué)生的被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，從而使學(xué)生能夠積極地自覺地掌握知識和技能，并培養(yǎng)能力。整個探索性實驗的流程應(yīng)遵循 “設(shè)定探究問題→提出實驗可行性方案改進原驗證性實驗→選擇具體實驗方法→進行實驗操作→得出結(jié)論→應(yīng)用”的基本思路展開。

三、探究性教學(xué)的具體方法

從實驗在化學(xué)教學(xué)中的作用來分，可將其分為探索性實驗、驗證性實驗和設(shè)計性實驗三類。對于不同類型的實驗，在教學(xué)中加強其探索性或改為探索性實驗，有不同的方法。下面對不同類型的實驗分別進行探討。

1．對探索性實驗進行改進，加強實驗的探索性

初中化學(xué)教材中有些實驗本身就具有探索性，但由于其探索性不強，達不到很好的效果。

例如初中化學(xué)教材第七單元課題1演示實驗1，此實驗要探討可燃物燃燒的條件。在實驗演示中，學(xué)生觀察到銅片上的白磷產(chǎn)生白煙開始燃燒時，而水中的白磷和銅片上的紅磷卻沒有燃燒，學(xué)生對此實驗現(xiàn)象雖然產(chǎn)生極大興趣，但由于其探索性不強，沒有充分的說服力，學(xué)生根據(jù)此現(xiàn)象并不很容易得出結(jié)論。此時，教師可啟發(fā)學(xué)生思維，當杯中溫度已達到80℃時 （超過了白磷的著火點）水中還有氧氣嗎？再聯(lián)系已學(xué)過的知識，氧氣不易溶于水，可見水中的白磷不能與足夠的氧氣接觸，是不能燃燒的。這時我們可以給水中的白磷創(chuàng)造一個和氧氣充分接觸的條件，教師可補充如下實驗：將雙氧水與二氧化錳混合產(chǎn)生的氧氣，通過導(dǎo)氣管直接通入水中白磷的上方，使足夠氧氣和水中的白磷充分接觸，結(jié)果水中的白磷因燃燒而出現(xiàn)火花，現(xiàn)象非常直觀。學(xué)生在獲得鮮明、豐富的感性認識基礎(chǔ)上，很容易歸納總結(jié)出可燃物燃燒必須同時滿足兩個條件：一是可燃物要和氧氣充分接觸；二是要使可燃物的溫度達到著火點，知道可燃物燃燒條件后，在實際應(yīng)用上就不難理解滅火的原理了。

通過上面的例子可看出，對于本身具有探索性的實驗，我們可以改進實驗方法，補充實驗內(nèi)容，增強其探索性，在課堂教學(xué)中會達到更好的效果。

2．將驗證性實驗改為探索性實驗

初中化學(xué)教材中的演示實驗大多為驗證性實驗，教師應(yīng)該對這些實驗進行不同程度的改進，使其變?yōu)樘剿餍詫嶒灐?/p>

例如，實驗室制取氫氣的演示實驗，課本上只說明實驗室常用鋅和稀硫酸或鹽酸反應(yīng)來制取氫氣，然后用實驗進行驗證，學(xué)生并不知其所以然。我們對實驗做了如下改進：將鎂片、鋅片、鐵片分別放在三個培養(yǎng)皿中，上課時，將三個培養(yǎng)皿同時放在實物投影儀上，分別加入稀硫酸或鹽酸，把反應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)象借助于投影儀投影到銀幕上，學(xué)生能清楚地觀察到三種金屬表面都有氣泡產(chǎn)生，但反應(yīng)的劇烈程度不同。鎂片很快反應(yīng)完，速度最快；鐵片上只有少量氣泡產(chǎn)生，速度很慢；鋅片放出氣泡的速度介于鎂與鐵之間。這樣的演示實驗現(xiàn)象直觀，可見度大，效果好，通過觀察后，學(xué)生很容易理解為什么實驗室用鋅和稀硫酸或鹽酸反應(yīng)來制取氫氣而不用鎂和鐵，是因為鋅和稀硫酸或鹽酸反應(yīng)速度適中，便于收集氫氣。

在做物質(zhì)性質(zhì)的驗證性實驗時，教師可設(shè)置一些探索性問題。如在講CO還原性時，播放CO還原CuO的實驗FLASH動畫，邊講邊放，可提出如下問題：為什么要通入一會兒CO才能加熱CuO，前面有無類同？通過回憶、討論，可知氫氣還原CuO與此實驗有類同，由于CO和H2均可在一定條件下與空氣混合產(chǎn)生爆炸，先通一會兒氫氣再加熱CuO是防止此事故的發(fā)生。還可得出綜合性結(jié)論：任何可燃性氣體混入一定量空氣，點燃就會爆鳴或爆炸。學(xué)生通過回答具有探索性的問題，既可訓(xùn)練其抽象思維，還可擴充知識面，訓(xùn)練發(fā)散思維，提高了學(xué)生的能力。在對驗證實驗的改進中，有很多有效可行的方法，教師在課堂教學(xué)中，要發(fā)掘?qū)嶒灥臐摿Γη蟀褜嶒灥尿炞C性改為探索性，學(xué)生易于理解、接受知識，并更好地掌握知識，最終達到培養(yǎng)、提高學(xué)生能力的目的。

3．學(xué)生獨立設(shè)計探索性實驗

學(xué)生學(xué)習(xí)知識，最終還是要運用知識解決實際問題，為社會服務(wù)。學(xué)生設(shè)計探索性實驗是學(xué)生把學(xué)到的知識運用到實際中的一個重要方法，能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。在設(shè)計探索性實驗時，教師不要一包到底，把實驗方案、步驟、結(jié)論以及實驗所需儀器、藥品都交待給學(xué)生，學(xué)生只按老師所講的去做，驗證一下而已。教師應(yīng)該只提出探索性問題（即實驗習(xí)題），其他工作放手讓學(xué)生去做。

例如如何設(shè)計實驗粗略測定空氣中氧氣的體積分數(shù)？前后4個同學(xué)為一組，相互討論，幾分鐘后，每組派一名代表發(fā)表本組的見解。學(xué)生從生活經(jīng)驗和以往的探究活動中，知道了空氣中含有氧氣、二氧化碳和水蒸氣，設(shè)計出許多實驗。例如，利用蠟燭燃燒消耗氧氣來測定體積分數(shù)。教師也參與學(xué)生討論，一起探討實驗的可行性，并適時給予引導(dǎo)，及時評價學(xué)生設(shè)計方案中閃光點，激勵學(xué)生大膽參與，再引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)方案中的不足，發(fā)動學(xué)生完善方案。教師明確提出探究任務(wù)和目的，直奔主題，進行分組討論，讓學(xué)生相互交流與借鑒，體驗合作式學(xué)習(xí)，并在學(xué)習(xí)化學(xué)知識的過程中培養(yǎng)團隊合作精神。根據(jù)學(xué)生的討論結(jié)果，選定一個實驗方案即 “利用蠟燭燃燒消耗氧氣來測定體積分數(shù)”，教師提供實驗儀器和藥品，讓學(xué)生進行實驗。學(xué)生觀察并匯報實驗結(jié)果：氧氣約占空氣體積的1／10與科學(xué)家的1／5的結(jié)論相差甚遠。此時，學(xué)生必然感到困惑。帶著學(xué)生的困惑，開始介紹科學(xué)家測定空氣中氧氣含量的實驗，并啟發(fā)學(xué)生探討實驗失敗原因。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生最終分析出實驗失敗原因在于可燃物的選擇。結(jié)論：由于蠟燭本身燃燒的產(chǎn)物之一是二氧化碳氣體，會影響實驗裝置內(nèi)的氣體壓強，影響到實驗的結(jié)果。所以應(yīng)選擇燃燒產(chǎn)物都是固體的可燃物。并讓學(xué)生根據(jù)討論中發(fā)現(xiàn)的問題與得到的結(jié)論繼續(xù)改善實驗方案。這樣設(shè)計可以讓學(xué)生學(xué)會用實驗來檢驗方案的可行性，正確對待實驗的失敗，學(xué)會分析實驗失敗的原因。同時，也將大大激發(fā)學(xué)生探究新問題的欲望。最后，進行書上實驗2-1的演示。讓學(xué)生觀察、描述現(xiàn)象，并討論后從不同的角度得出多個結(jié)論。例如：通過分析實驗結(jié)果，推測氮氣的性質(zhì)等等。把思考的對象由氧氣轉(zhuǎn)向氮氣等，培養(yǎng)學(xué)生從不同角度思考問題從而得出不同結(jié)論的能力，提高學(xué)生思維的發(fā)散性。

又一個實驗習(xí)題：怎樣用三種最好的方法制取CaCl2溶液？我們提出這個問題后，把全班學(xué)生分成四人一組，先讓學(xué)生小組討論，提出制取CaCl2溶液的可能方法，要求學(xué)生對每種方法都要設(shè)計實驗方案，然后學(xué)生四人一組分頭進行實驗，對每種實驗方案都要進行實驗驗證。學(xué)生在實驗探索中自然要舍棄實驗步驟復(fù)雜的、原料成本高的、產(chǎn)率小的方案，最后找出最好的三種方法：CaO、CaCO3、Ca（OH）2分 別 與 稀 鹽 酸 反 應(yīng) 制 取CaCl2溶液，這三種方法實驗步驟最少，原料成本最低，產(chǎn)率最大。

學(xué)生通過設(shè)計探索性實驗，做探索性實驗，學(xué)會了用實驗研究化學(xué)問題的方法，掌握了實驗基本操作和技能，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，并培養(yǎng)了學(xué)生分析問題，獨立操作，解決問題的能力，提高了學(xué)生的思維能力，為學(xué)生在高中的進一步學(xué)習(xí)打下了堅實的基礎(chǔ)。

四、開展探索性實驗的反思

設(shè)計探索性實驗，讓學(xué)生獲得化學(xué)知識的同時，培養(yǎng)了能力，也培養(yǎng)了良好的意志和品質(zhì)和實事求是、勇于探索的精神，同時使學(xué)生受到科學(xué)研究方法的訓(xùn)練，對他們以后的學(xué)習(xí)和工作都打下了一定的基礎(chǔ)。探索性實驗是應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌的一個重要途徑。通過探索性實驗的問題情境刺激學(xué)生的思維興奮點，學(xué)生會不由自主的帶著問題追根尋源，主動進入探究角色。有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度。學(xué)生在實驗中探索，嘗試成功的喜悅，吸取失敗的教訓(xùn)，從而掌握科學(xué)探索的正確方法，養(yǎng)成良好的科學(xué)探索習(xí)慣，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力。鼓勵學(xué)生實驗探索和實驗創(chuàng)新，放手讓學(xué)生自己設(shè)計實驗，在開放的實驗里探索自己要了解的問題，能充分發(fā)揮學(xué)生的個性和創(chuàng)造性。學(xué)生在實驗探索中獲得知識，摒棄了以往教學(xué)中的“填鴨式”，改變了學(xué)生“死”學(xué)“死”記知識的傾向，教師在教學(xué)中以發(fā)展學(xué)生智力、培養(yǎng)學(xué)生能力為目的，使學(xué)生素質(zhì)得到全面提高?？梢?，在初中化學(xué)教學(xué)中將驗證性實驗改為探索性實驗，是提高化學(xué)課堂教學(xué)的有效途徑，更重要的是對學(xué)生實施素質(zhì)教育的重要途徑，我們應(yīng)予以重視、研究和發(fā)展。

［1］ 中華人民共和國教育部制定．全日制義務(wù)教育化學(xué)課程標準（實驗稿）［S］．北京：北京師范大學(xué)出版社，2001

［2］ 白月橋著．素質(zhì)教育課程構(gòu)建研究［M］．北京：教育科學(xué)出版社，2001

［3］ 查有良著．教育建模［M］．南寧：廣西教育出版社，1998

［4］ 閻承利著．素質(zhì)教育課堂優(yōu)化模式［M］．北京：教育科學(xué)出版社，2001

［5］ 苗深花，閆立澤．探究性化學(xué)實驗的設(shè)計［J］．中學(xué)化學(xué)教與學(xué)，2004，（4）：25～27

［6］ 王占清．淺談化學(xué)探索性實驗教學(xué)［J］．新課程改革與實踐，2009，（7）：115