朱 紛門 鴿

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

一、開展探索性實驗的理論背景

教育學認為，教學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，學生學習間接經(jīng)驗，必須以學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。在初中化學教學中將驗證性實驗改為探索性實驗是化學實驗教學的重要改革。通過做探索性實驗進行教學，充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用，充分調(diào)動學生的積極性，培養(yǎng)學生觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題的能力，更有助于學生形成化學概念、理解和鞏固化學知識，并且能提高學生的邏輯思維、獨立操作和自學能力，使學生獲得比較熟練的實驗技能，培養(yǎng)學生實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度，還使學生初步學會用實驗手段研究化學問題的方法。加強實驗探索性，教師在教學中能消除重概念學習輕動手實驗操作、重定義結(jié)論、輕科學方法、重強化訓練、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中對學生實施素質(zhì)教育的重要途徑。

二、探索性實驗的基本原則

在把“注入式”教學變?yōu)椤皢l(fā)式”教學的前提下，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。把學生的被動學習變?yōu)橹鲃訉W習，從而使學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→應用”的基本思路展開。

三、探究性教學的具體方法

從實驗在化學教學中的作用來分，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

初中化學教材中的演示實驗大多為驗證性實驗，教師應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來制取氫氣，然后用實驗進行驗證，學生并不知其所以然。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，把反應產(chǎn)生的現(xiàn)象借助于投影儀投影到銀幕上，學生能清楚地觀察到三種金屬表面都有氣泡產(chǎn)生，但反應的劇烈程度不同。鎂片很快反應完，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，學生很容易理解為什么實驗室用鋅和稀硫酸或鹽酸反應來制取氫氣而不用鎂和鐵，是因為鋅和稀硫酸或鹽酸反應速度適中，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。學生通過回答具有探索性的問題，既可訓練其抽象思維，還可擴充知識面，訓練發(fā)散思維，提高了學生的能力。在對驗證實驗的改進中，有很多有效可行的方法，教師在課堂教學中，要發(fā)掘?qū)嶒灥臐摿?，力求把實驗的驗證性改為探索性，學生易于理解、接受知識，并更好地掌握知識，最終達到培養(yǎng)、提高學生能力的目的。

3．學生獨立設(shè)計探索性實驗

學生學習知識，最終還是要運用知識解決實際問題，為社會服務。學生設(shè)計探索性實驗是學生把學到的知識運用到實際中的一個重要方法，能培養(yǎng)學生的創(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、藥品都交待給學生，學生只按老師所講的去做，驗證一下而已。教師應該只提出探索性問題（即實驗習題），其他工作放手讓學生去做。

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)。教師也參與學生討論，一起探討實驗的可行性，并適時給予引導，及時評價學生設(shè)計方案中閃光點，激勵學生大膽參與，再引導發(fā)現(xiàn)方案中的不足，發(fā)動學生完善方案。教師明確提出探究任務和目的，直奔主題，進行分組討論，讓學生相互交流與借鑒，體驗合作式學習，并在學習化學知識的過程中培養(yǎng)團隊合作精神。根據(jù)學生的討論結(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，讓學生進行實驗。學生觀察并匯報實驗結(jié)果：氧氣約占空氣體積的1／10與科學家的1／5的結(jié)論相差甚遠。此時，學生必然感到困惑。帶著學生的困惑，開始介紹科學家測定空氣中氧氣含量的實驗，并啟發(fā)學生探討實驗失敗原因。在教師的引導下，學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。所以應選擇燃燒產(chǎn)物都是固體的可燃物。并讓學生根據(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)計可以讓學生學會用實驗來檢驗方案的可行性，正確對待實驗的失敗，學會分析實驗失敗的原因。同時，也將大大激發(fā)學生探究新問題的欲望。最后，進行書上實驗2-1的演示。讓學生觀察、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，提高學生思維的發(fā)散性。

又一個實驗習題：怎樣用三種最好的方法制取CaCl2溶液？我們提出這個問題后，把全班學生分成四人一組，先讓學生小組討論，提出制取CaCl2溶液的可能方法，要求學生對每種方法都要設(shè)計實驗方案，然后學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。學生在實驗探索中自然要舍棄實驗步驟復雜的、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 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。

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

四、開展探索性實驗的反思

設(shè)計探索性實驗，讓學生獲得化學知識的同時，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，同時使學生受到科學研究方法的訓練，對他們以后的學習和工作都打下了一定的基礎(chǔ)。探索性實驗是應試教育向素質(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生的思維興奮點，學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)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。學生在實驗中探索，嘗試成功的喜悅，吸取失敗的教訓，從而掌握科學探索的正確方法，養(yǎng)成良好的科學探索習慣，有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力。鼓勵學生實驗探索和實驗創(chuàng)新，放手讓學生自己設(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)揮學生的個性和創(chuàng)造性。學生在實驗探索中獲得知識，摒棄了以往教學中的“填鴨式”，改變了學生“死”學“死”記知識的傾向，教師在教學中以發(fā)展學生智力、培養(yǎng)學生能力為目的，使學生素質(zhì)得到全面提高。可見，在初中化學教學中將驗證性實驗改為探索性實驗，是提高化學課堂教學的有效途徑，更重要的是對學生實施素質(zhì)教育的重要途徑，我們應予以重視、研究和發(fā)展。

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

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

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