張百群

摘 要：化學是一門實驗學科，大部分化學知識都來自實驗。但在目前中學化學教學過程中，部分教師仍然通過講授式的模式進行教學，學生通過實驗后再對知識進行深層次的理解，這不免有些本末倒置，這種教學模式不利于激發(fā)學生的學習自主性。在傳統(tǒng)的實驗教學中，多為驗證性實驗，學生的科學探究與創(chuàng)新意識等核心素養(yǎng)未得到較好的培養(yǎng)。因此，我們需要結合新教材，結合核心素養(yǎng)以及學情對當下的實驗教學進行改進，多嘗試探究性實驗，重視學生本位思想，讓學生得到全面的發(fā)展。

關鍵詞：核心素養(yǎng)；化學教學；探究性實驗

一、研究背景

化學是一門以實驗為基礎的自然學科，化學實驗是化學學科理論產生和發(fā)展的實踐基礎?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準》（2017年版）提出，要重視“素養(yǎng)為本”的教學，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內容的結構化設計，激發(fā)學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。但在實際教學過程中，由于化學教學時間緊張、學生學習任務重、高考壓力大等因素，一些教師會忽視化學實驗的價值，減少實驗教學的時間，更多地采用口頭講述或者粉筆教學。在這樣的教學課堂中，教師與學生互動不和諧，學生很難快速掌握知識點，對化學也會降低學習熱情。

根據學生在學習知識過程中發(fā)揮的作用，化學實驗可分為驗證性和探究性兩大類。傳統(tǒng)化學教學實驗多為驗證性實驗，以2019年版的人教版化學必修1為例，實驗多為教師演示實驗和學生必做實驗，在“研究與實踐”欄目增加了少量的探究性實驗，例如，檢驗食品中的鐵元素。驗證性實驗和探究性實驗具有各自的特點和作用，前者可以加強學生對化學知識和原理的理解，但是降低了學生的學習自主性，更不利于學生科學研究和創(chuàng)新意識素養(yǎng)的培養(yǎng)；后者能夠充分體現學生本位的思想，激發(fā)學生的興趣與情感，并開展“素養(yǎng)為本”的教學。所以，在高中化學教學中應盡可能地實踐探究式實驗[1]，學生從被動式的學習轉向積極主動式的學習，從而提升學生的化學核心素養(yǎng)[2]。

二、高中化學探究性實驗的實踐路徑

（一）結合生活資源，讓學生意識到生活與化學的緊密聯系

有學生覺得現實生活離課本上的化學知識很遠，其實不然，生活處處是化學，引導學生從生活中發(fā)現化學，激發(fā)學習熱情。而從生活情境到化學本源的過渡，可以培養(yǎng)學生宏觀辨識與微觀探析的素養(yǎng)。例如：每天吃的大米飯，主要成分是有機物淀粉；鉛筆的外部是纖維素，內部是碳。不僅要讓學生聯想到生活與化學的關系，更要引導學生從化學現象中發(fā)現問題，并用實驗去探究問題，探究生活的本質。比如，現在大街上出現很多電動汽車，對化學燃料的大量消耗得到了緩解，但是電動汽車的電瓶平均三年需要換一次的原因是什么？此生活情境的創(chuàng)設，會喚醒學生的探究欲望，促使學生積極主動參與到電化學的工作原理、蓄電池的使用壽命等探究學習中。再比如，教室里有很多學生在自習時戴上隔音耳塞來提高注意力，不同種類的耳塞其隔音效果有何不同？該情境與學生的日常息息相關，極大激發(fā)了學生的學習興趣。同時教師可以引導學生對材料的組成和制備方式產生研習的興趣。這樣的生活實例不勝枚舉，處處透露著化學氣息，教師甚至可以引導學生在家中進行一些小的探究實驗，利用一些生活用品，通過化學實驗豐富業(yè)余生活，增加生活樂趣，還可以促進對化學知識的理解。

（二）驗證性實驗向探究性實驗轉化，實現化學實驗類型的改革

傳統(tǒng)化學教材實驗多為教師演示實驗和驗證性實驗，教師為主、學生為輔。在演示實驗中，學生是看客的角色，參與度較低；在驗證性實驗中，學生按照教材的提示或教師的引導，按照步驟完成實驗，出現的現象和結果是在預知范圍的，很難產生深層次的思考，同時對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識也是不利的。探究性實驗教學堅持學生本位思想，在合理的情境中，引導學生主動提出疑問做出假設，采取先實驗后理論的方法增強了課程的趣味性，也增強了學生的科學探究意識。探究式實驗教學多發(fā)生在特定的情境中，化學知識點的不同，適用的情境也不同，具體情境可分為生活常識、高新科技等。

以碳酸鈉與碳酸氫鈉性質比較的驗證性實驗為例。在日常生活中，很多人都會把“食用堿”和“小蘇打”搞混淆，因為絕大多數人都會把食用堿當成小蘇打使用，大多做面食失敗，以食用堿的成分探究為主題展開探究實驗。學生首先通過互聯網，收集食用堿的主要成分的資料，為確定實驗方案做準備。接著根據學校的實驗條件，學生自主設計樣品中碳酸鈉和碳酸氫鈉成分檢驗和含量鑒定的實驗方案，并準備實驗所需的儀器和用品等。學生根據實驗方法進行實驗，確定食用堿成分。最后，學生可總結出食用堿的使用指南，用于面食制作。

以鐵及其化合物的性質實驗為例，可以高新科技為情境?，F代社會高速發(fā)展的科技在提供社會便利的同時，也帶來了嚴重的電磁輻射污染。而吸波材料能較大程度減輕這種污染，鐵是其重要的組成成分之一，以吸波材料中鐵元素的鑒定及回收為主題展開探究實驗。首先引導學生提出鐵在吸波材料中的可能存在形式，學生自主設計實驗方案探究鐵元素的狀態(tài)，并分析不同價態(tài)鐵元素的化學性質。接著學生小組討論鐵元素之間的相互轉化方式，設計實驗方案回收吸波材料中的鐵元素。

（三）從教材中發(fā)現探究性實驗，引導學生自主設計實驗

高中化學的理論知識具有一定的抽象性，例如電離、氧化還原反應等概念，脫離生活實際，常規(guī)的知識傳授方法不能讓學生較好地掌握這些內容。而探究實驗教學通過具體的實驗操作，將一些抽象的理論知識轉變?yōu)榫唧w可行的實驗操作，幫助學生更好地理解，同時提高了教師的授課效率，達到預期教學目標。

以氧化還原反應為例，傳統(tǒng)的教授方式中常顯得這個知識點晦澀難懂，可以將其設計成探究性實驗，激發(fā)學生的學習熱情，同時培養(yǎng)學生變化觀念與平衡思想的核心素養(yǎng)。學生自主選擇合適的金屬，投入硫酸銅溶液，觀察溶液以及金屬的顏色變化。實驗現象除了給學生帶來美的享受、視覺上的沖擊外，也讓學生直觀地感受氧化還原反應的神奇。接著學生小組討論不同金屬的活潑性強弱，確定不同金屬加入硫酸銅溶液的添加順序，根據學校和實驗室的實際情況制訂實驗方案。在實驗過程中實時監(jiān)測溶液中的金屬離子變化，探究不同還原劑和氧化劑的強弱。

以膠體為例，這是一個全新的概念，區(qū)別于溶液和濁液。學生對這部分內容是完全陌生的，對膠體知識有距離感。而教材中膠體性質的學習是通過教師演示實驗，學生觀察實驗現象得出結論而實現的。在這樣的課程中學生課堂參與度明顯不足，教師向學生灌輸知識的痕跡較重。可以將這部分內容設計成探究性自主實驗，開展“素養(yǎng)為本”的教學。溶液、膠體和濁液隸屬于不同的分散系，給學生提供氫氧化鐵膠體、硫酸銅溶液以及泥漿水用于探究。學生通過討論確定研究陌生物質性質的方法，例如，從導電性、穩(wěn)定性、酸堿性、透光性、顏色等方面進行研究，制訂相應的實驗方案。學生根據實驗現象實時調整實驗策略，通過小組討論得出膠體的性質。

以鐵合金的學習為例，為了加深學生對鐵合金知識的理解，增加學生的學習熱情，可以將其設計成探究性實驗。鼓勵學生在家里積極尋找各類鐵合金制品，比如，鐵質炊具、鐵質鑰匙、鐵質容器等。根據原先所學關于鐵的性質，學生自主設計實驗探究各類鐵合金的性質。通過實驗現象和互聯網搜索到的信息，學生總結出鋼合金中所添加的金屬元素所發(fā)揮的作用。

教材中的內容，是否具有設計成探究實驗的價值，不僅要考慮學生的需要，還要考慮學生所在學校的基礎條件。探究的問題如果過易，學生不需要怎么思考就能解決，或者問題過難，學生不管怎么思考也難以解決，這樣的問題就不具備太大的探究價值。而實驗探究所用的試劑和設備應是所在學校所具備的。

（四）利用實驗現象特殊性，設置問題開展探究性實驗

化學實驗教學過程中，往往會出現一些與預期實驗結果不符合的現象，比如，異常的顏色變化、特殊的產物氣味、突發(fā)的實驗狀況等。當實驗現象出現異常時，如果不及時引導，會影響教學效果，給學生留下知識盲點。但如果以異?，F象作為契機，引發(fā)學生思考，可以培養(yǎng)學生實事求是和嚴謹認真的科學態(tài)度，同時提高學生的自主探究能力。

教材中硫酸亞鐵與氫氧化鈉溶液反應的過程中，出現先產生白色絮狀沉淀，迅速轉化為灰綠色，一段時間后轉化為紅褐色的現象。我們著重于討論白色的氫氧化亞鐵被溶解在溶液中的氧氣氧化為紅褐色的氫氧化鐵，忽略了灰綠色沉淀的產生?；谶@個特殊現象的出現，引發(fā)學生思考灰綠色物質是什么。學生之間進行討論，提出灰綠色物質的可能性：Fe（OH）2和Fe（OH）3組成的混合物、Fe（OH）2和大量SO42-的配合物、Fe（OH）2和大量Fe2+的配合物、Fe（OH）2的水合物等。小組先進行討論假設是否符合實際，比如，白色沉淀和紅褐色沉淀的混合物能否為灰綠色，排除不合邏輯的假設。接著學生根據假設，以及所學知識設計實驗方案，引導學生從試劑的滴加順序、反應物的濃度、滴加方式、與溫度對實驗的影響幾個方面設計實驗進行驗證。每一小組探索一種可能性，利用實驗驗證假設的正確性。根據實驗現象得出結論后，將結論應用于Fe（OH）2的制備實驗。

教材中苯酚與濃溴水反應的過程中，學生因為試劑加入順序的先后引起截然不同的實驗結果。將苯酚溶液加到濃溴水中，觀察不到白色沉淀，針對這個異常現象可組織學生小組討論其原因，可能是：苯酚量不足反應沒進行到位、產生的白色沉淀溶于過量的濃溴水中、溴水過量將苯酚氧化生成了其他產物等。在此過程中，學生通過上網查詢三溴苯酚的性質分辨假設的正確性，摒棄不合理的假設，并根據自己的猜想，從溴水的濃度、溴水的用量多少、試劑的滴定順序等方面入手設計實驗方案。學生自主設計并完成實驗方案，在此過程中不僅探究了異?，F象的產生原因，而且厘清了苯酚和溴水的反應原理，同時意識到實驗試劑量和操作規(guī)范性的重要性。

實驗室有些藥品長期放置或者保存不當，會與空氣中的O2、H2O等物質發(fā)生反應而變質，導致實驗過程中出現異?，F象。比如，在檢驗SO32-時，常見方法為：往待測液中加入BaCl2溶液后產生白色沉淀，加入稀鹽酸后，沉淀溶解并產生使石蕊試紙變紅的酸性氣體。但是無論鹽酸加多少，始終有少量白色沉淀無法溶解。意想不到的實驗現象引起了學生的學習興趣，白色沉淀是什么？為何不溶于鹽酸？是什么原因導致SO32-水溶液變質？學生通過回顧SO32-的性質，自發(fā)地探究白色沉淀的成分，并設計探究性系列實驗驗證。在此過程中，學生不僅解決了異?，F象問題，同時也注意到實驗藥品要規(guī)范保存。

（五）靈活運用多種實驗探究教學模式

根據教材中章節(jié)內容的不同，靈活地運用多種實驗探究模式，這樣不僅保證了化學實驗探究式教學目標的實現，也做到了因材施教。學生在不同的實驗探究式學習中，體會到課堂充滿趣味性，從而能夠主動地融入課堂的學習當中，提高化學學習的效率。

1.經典案例引入法

經典案例引入法是指學生在已有實驗的基礎上，將學習方法應用到新的實驗知識中。這要求學生對學習內容能總結出規(guī)范的學習步驟、對實驗現象能夠進行合理的解釋，并具備一定解決問題的能力。例如，在《氯及其化合物》一課的學習中，先引導學生復習鈉及其化合物的相關內容：從物性到微觀結構，再從化性到保存方法。隨后引導學生分析氯氣的性質。鼓勵學生自己選擇合適的反應試劑和實驗裝置，設計實驗探究氯氣的化學性質。學生在實驗過程中學習、在現象分析中學習、在內容總結中學習，不僅提高了課堂參與度，也有利于加深對新知識的理解。

2.基本原理引入法

基本原理引入法是指在實驗前，首先引導學生對化學實驗相關的原理進行分析，再明確具體實驗方案的操作步驟。這要求學生能夠從大局出發(fā)，以基本原理為導向，明確理論知識與實際目標之間的關系，并能利用基礎原理知識解決探究實驗出現的問題。例如，在《離子反應》一課的學習中，先引導學生學習離子反應的實質，分析離子反應發(fā)生的條件。在這樣的理論基礎上，學生自主探究如何產生自由移動的離子并進行證實、如何發(fā)生離子反應等問題，并設計相應的實驗方案。學生在實驗現象的分析和歸納中學習到了新的知識，同時激發(fā)了學生的學習熱情。

3.化學史引入法

融合化學史與化學實驗的教學讓學生沉浸在真實實驗探究的歷史情境中，學生在實驗過程中發(fā)現問題，小組討論相應的問題，并設計實驗進行驗證?；瘜W史的引入側重于人文與科學精神的交互作用，學生在感悟化學家的智慧的同時，把握化學學科的發(fā)展歷程。這樣的學習活動突出了學生的主體地位，學生產生了勇于探索的積極心態(tài)。例如：在“化學能與電能”教學中，教師有機地引入化學家伽伐尼探究“生物電的產生”的化學史實，組織學生進行小組討論，學生在模擬伽伐尼的實驗過程中，自主設計實驗探究電流的形成條件，選擇合適的試劑儀器進行驗證。學生在了解科學家的經典實驗后，通過討論分析，肯定會產生疑問。質疑是學生探究學習的動力，激發(fā)學生去解決問題，在此過程獲得新的化學知識。

結束語

綜上所述，在高中化學探究式實驗教學中，教師需要激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)他們形成濃烈的學習興趣，增強教學效果。具體來說，教師通過結合生活資源、將晦澀的知識難點與探究性實驗相結合、將驗證性實驗轉化為探究性實驗、利用實驗現象特殊性設置探究性實驗、靈活運用多種實驗探究教學模式等方式，調動學生的主觀能動性和積極性，促使學生建立完整的知識體系，樹立正確的實驗意識，最終實現全面提高學生的化學核心素養(yǎng)。

參考文獻

[1]董海峰.化學實驗教學改革研究[J].化工設計通訊，2020，46（4）：2.

[2]李麗.基于核心素養(yǎng)的中學化學實驗教學探究[J].甘肅教育，2022（3）：63-66.