谈培养学生化学实验探究能力的有效性

摘要：化学新课程的重要目标之一是对学生进行化学实验探究能力的培养，化学实验探究是学生积极主动地获取化学知识，认识和解决化学问题的重要途径。在这个实验探究的过程中，教师可培养学生的化学实验能力，进一步提升学生的学科素质，为社会输送合格的人才。

关键词：提升；化学实验探究能力；策略

化学实验是进行科学探究的重要方式，实验探究不仅有利于内容的探索和方法的获得，而且有利于学生科学态度、科学精神等目标的形成。那么怎样才能提升学生的化学实验探究能力呢？根据笔者在教学中的体会，谈谈提升学生化学实验科学探究能力的几点建议。

1.利用教材中的化学史，培养学生良好的探究品质

科学的发展需要许多科学家，从树枝狩猎到金属时代，从树叶遮身到各种科技布面料，从钻木取火到新型燃料……这些都是无数的科学家创造的化学史，化学史的发展不仅包含科学家的天才智慧，而且体现了严谨的科学态度，百折不挠的探究精神、追求真理的执着精神。例如，讲到“空气的成分”时，穿插了这样一个故事，在17世纪的欧洲，存在一种“燃素”学说，对“燃素”学说持怀疑态度的拉瓦锡，不接受这一观点。于是他用石墨把金刚石厚厚地包上一层，再把这些乌黑的圆球放在烈火中烧红。几小时后，剥开石墨外衣，里面的金刚石竟然完好无损。这个实验结论和当时流行的“燃素”学说截然相反。为了证明自己的结论，他又做了一系列的实验，发现了一种称为“有用空气”的结论。这个结论和“燃素”学说截然相反，但对科学严谨的拉瓦锡仍没有贸然得出结论。1774年，他又做了定量研究，最终得出结论，绝对没有“燃素”的存在。1777年，他把这种“有用空气”正式命名为氧，彻底推翻了“燃素”学说，化学又重新恢复了科学的本来面目。又如，瑞典化学家诺贝尔为了研究炸药，实验室爆炸，当场炸死了他的弟弟和几个助手，诺贝尔在失败和巨大的痛苦面前却没有动摇，继续将实验室建在了驳船上，又经历了驳船爆炸，经过多次试验，他终于发明了雷管。诺贝尔在科学探究的路上，把挫折踩在脚下，赢得了巨大的成功？还有对科学执着的波义耳；在困苦中坚持不懈的道尔顿；为了科学事业坚韧和忘我的门捷列夫；为了中国的发展，不顾重重阻挠，毅然归国的侯德榜；这些科学家的生平事迹、奋斗历程、曲折经历和成败得失都是一篇篇的奋斗史，他们在科学探索的过程中折射出的无私奉献、严谨等高尚品质都是培养学生科学探究品质的重要途径。

2.利用演示实验和分组实验，有机结合培养学生的探究能力

在演示实验中，教师在示范操作的同时，引导学生有目的地观察实验现象，让学生在实验中边观察边思考，分组实验是培养学生的独立动手能力，分析和解决问题的能力以及基本探究能力。若将两者有机地结合会达到“润物细无声”的效果。例如，在做实验室制取氧气的实验时，先要给学生示范操作，并提示学生观察现象，有些步骤故意留下伏笔，然后将实验台交给学生，让学生进行分组实验，学生在操作过程中会产生疑问：试管口为什么略向下倾斜？实验完毕后为什么一定要先撤导气管，然后熄灭酒精灯？水槽中的水为什么变红了？氧气为什么一直收集不满？试管为什么炸裂了……出现了这些问题，便指导学生继续带着疑问找答案。通过演示—实践—质疑—探究的模式，学生自主地掌握了知识，又提升了探究能力。在演示完CO和CO2的性质实验后，给学生提出这样一道实验题：“现有无色无味的两瓶气体，可能是CO和CO2，请你用几种方法进行检验，并进行实验验证。”学生分组进行实验，设计这个实验的目的在于相互探究，挖掘思维能力，使学生养成一种时时探究的习惯，提高学生的探究能力。又如，在演示黄泥水的过滤实验后，学生受到了启发，在做分组实验时，从家里拿来手绢、纱布、小沙粒、棉花、打孔的瓶盖、吸管等做了简易的净水器，对实验效果进行了检验，面对滤液浑浊的原因又进行了分析探究，对装置进行了改进。再如，在讲二氧化碳的实验室制取时，分析发生装置选择的依据，给出了用多孔隔板的发生装置，分享了装置的优点，学生也受到了启发，在分组实验时，学生从家里带来了废旧的注射器，输液管、塑料瓶，再利用实验室的仪器，组装出了不同的发生装置，并进行了实验，同样达到了可随时控制反应的发生与停止的效果。因此演示实验和分组实验的有机结合，给学生质疑、思考和探索的机会，长此以往，就能提升学生的实验探究能力。

3.利用化学实验创设情景，培养学生的探究能力

探究性学习首先要提出问题，提出问题的前提则是发现问题，只有提出问题才能引发学生的一系列探究活动。在化学实验中，学生要自主地发现问题，教师还要通过不同问题情景的创设，引导学生发现和提出问题。例如，在学习碳酸盐时，为了探究碳酸盐的化学性质，笔者给学生做了这样的实验：在盛有足量稀盐酸的烧杯中放入一个新鲜的鸡蛋，观察到鸡蛋一边冒气泡一边沉到烧杯底，一会儿又慢慢上浮，到接近液面时又下沉，反复进行。学生很是好奇，为什么鸡蛋会上浮下沉？教师问：“气泡是什么？鸡蛋壳的主要成分是什么？”一连串的提问，使学生的思维由浅入深，最后经过讨论解决了问题：由于鸡蛋外壳的主要成分是CaC03，CaC03遇到稀盐酸时会发生化学反应而生成CO2，反应的化学方程式：CaC03+2HCl=CaCl2+C02↑+H20，CO2的气泡紧紧地附在鸡蛋壳上，当产生的浮力大于鸡蛋的重力时，鸡蛋上升；当鸡蛋升到液面时气泡所受的压力小，一部分CO2气泡破裂，浮力减小，鸡蛋又开始下沉，稀盐酸接着又和蛋壳发生反应，又产生了CO2，从而使鸡蛋再次上浮，如此循环往复上下运动。化学实验中千变万化的实验现象让学生惊异和不解，正是由于惊异和不解，才开起了探究之旅。又如，在讲到“常见的酸和碱”时，事先在准备好的纸上用无色酚酞溶液画一朵小花，上课时将那张画有无色小花的纸展示给学生，学生看到的是一张白纸，然后往白纸上喷上NaOH溶液，纸上立即出现了一朵红色的小花，一会儿之后，再向红色的小花上喷稀盐酸，红花又消失了，这时在学生的诧异和惊叹中及时提问：“酚酞遇酸、遇碱变成什么颜色？是NaOH溶液中的哪一种粒子使酚酞变成红色的？红花为什么又消失了？”问题层层深入，启发学生一步步探究。通过精心设计和创设问题情景，使学生主动探索，获得知识，极大地激发了学生的探究欲望，不但训练了思维的深度，还培养了学生的探究能力。

4.利用信息化手段直观地培养学生的实验探究能力

化学通常借助实验来揭示物质的内在奥秘，但有些化学实验现象是不能直接观察或不便观察的，更有甚者不能通过实验操作来实现，如果用语言文字加以说明，会显得苍白无力。可以借助多媒体技术，把课堂上看不清楚的实验现象展示给学生，使学生对知识有更深入、更全面的认识。例如，在学习“金属的化学性质”这节内容时，探究四种金属Mg、Zn、Fe、Cu的活动性，这些金属哪些能和盐酸发生化学反应？反应的剧烈程度是怎样的？要借助实验现象对比得出四种金属元素的活动性顺序。但由于教室学生多，只有坐在前排的学生能看见，而且现象微弱得看不清楚，因此笔者采用了西沃白板和西沃手机助手，利用西沃手机助手实物展台的直播功能，将实验全过程放大，直播到了西沃白板上，这样全体学生都看到了化学反应的全过程——是否产生气泡、产生气泡的数量、反应速度快慢。在整个演示实验过程中，通过实验现象较易地掌握了四种金属的活动性顺序强弱，为学生开展探究提供了条件。同时笔者经常使用虚拟化学实验室、西沃白板、乐乐课堂、爱学堂等解决实验中遇到的问题，可以通过动画、文字、声音，利用放大、慢速、定格展示微观世界，模拟化学反应，用各种感官来感知信息。例如，在讲解水的电解实验的实质时，运用动画演示，学生清楚地观察到了水分子分裂为氢原子和氧原子，每2个氢原子结合成1个氢气分子，每2个氧原子结合成1个氧分子，很多个氧分子构成氧气，很多个氢气分子构成氢气。这就很直观揭示了化学变化的实质：分子分裂为原子，原子重新组合成新的分子。同时揭示了原子是化学变化中的最小粒子，分子是保持其化学性质的最小粒子。通过多媒体演示，培养学生的观察能力、自主探究能力以及在信息化社会下信息的收集处理能力，更有利于学生的主动参与，激发学习兴趣，符合现代学生的思维学习习惯。又如，CO还原Fe2O3的实验，这些实验操作虽然有一定的危险性，但笔者还是放心地让学生大胆操作，要求学生在操作时和装置保持一定的距离，出现的不良后果再进行研究探索思考，这样的实验有利于出现问题后再探索研究。不但能培养学生的化学实验创新意识和能力，还能提高学生的综合探究能力。

5.通过举办化学实验技能大赛，提高学生的实验探究能力

实验技能比赛是培养学生崇尚科学，勇于实践，提高创新能力和实验探究能力的一个行之有效的办法。通过一段时间的化学基础知识的学习和实验能力培养，有组织地开展一次化学实验技能操作大赛，在全校学生中营造一个良好的学习氛围，培养和提高学生的动手能力和实验探究能力。本校每年都会举行“化学实验操作技能大赛”，大赛分为个人赛和团体赛，既有个人的竞争，也有团体的配合，试题分为化学实验基本操作和实验探究，个人赛可以凸显学生的独立操作技能，需要学生冷静思考，有序地操作；团体赛既要有个人的能力又要有团体的智慧，在合作中设计实验方案，分工合作，集思广益。例如，在个人赛中给出仪器，组装一套实验室制取CO2的装置，并验证CO2的相关性质，这种操作锻炼了学生的独立思考和操作能力，而操作能力的提高也为学生的探究能力打下了基础，探究的成功需要实验验证，实验操作技能不过关，就谈不上探究。又如，在团体赛中设计趣味赛，每两名学生事先设计一个趣味实验，然后上台介绍实验原理、所用的药品、仪器，并进行操作演示，而台下的学生则惊叹和羡慕，因此每年报名参加比赛的学生都争先恐后，学生都会事先进行充分的准备，上网查找资料，反复地做实验，且不断改进装置和更换仪器，使实验达到最佳效果。再如，在探究性实验环节中，教师事先准备好多题目，由竞赛选手抽签决定试题题目，如有这样一道实验题：“请同学们设计不同的实验方案，鉴别稀H2SO、Na2CO3溶液、Ca(OH)2溶液。”学生抽到题后，经小组合作讨论、写好实验方案，再根据实验桌上提供的药品，进行验证，方案可行的保留，最后提交答案，在验证过程中，评委也在一直观察实验现象及结论。教师根据学生设计的方案评出优胜者。学生的潜力是无穷尽的，这样的平台给他们提供了探究的空间。每年通过这样的比赛，学生学习化学的积极性都很高，每次做实验也不再是照本宣科，出现问题积极探究，都能自主地设计和探究一些课外的实验，极大地调动了积极性和思维，逐步提高了学生的实验探究能力。

6.通过家庭小实验或生活实践活动，培养学生的探究能力

创新精神与探究能力的激发，探究潜能的挖掘，仅依靠课堂上的演示实验与分组实验远远不够，还需要设计一些课外小实验和家庭小实验，培养学生的观察能力、动手实验能力以及对实验问题的思维分析能力。恰当地选择日常生活中的一些常见物品就能开展家庭小实验，这类实验学生在家就能独立完成。这些实验相对安全，且操作相对简单，例如，在做铁钉生锈的实验时，实验时间太长，可以提前一周布置学生在家里做，学生每天观察在不同条件下铁钉的变化情形，并将观察现象记录下来，然后在课堂上进行汇报分析；又如，长期使用的烧水壶和热水瓶胆内会有沉积的水垢，在实验室可以利用稀盐酸或稀硫酸去除，那么在家里可以利用厨房中的哪些用品去除水垢？笔者让学生回到家里亲自实验，学生通过实验选择了白醋和食醋，并将实验现象记录下来，到学校汇报分析后，学生提出问题:“为什么食醋除水垢不能除得很干净？”笔者给他们解释白醋和食醋的主要成分都是醋酸，但白醋中醋酸的浓度是36%，而食醋浓度比白醋浓度小，所以会有差别，对他们提出的问题进行鼓励，他们的积极性都很高，这样不但激发了学生的探究兴趣，而且提高了学生的观察能力，增加了学生的实验生活技能。再如，在学习了酸碱盐的知识后，要求学生回家利用厨房的用品鉴别食盐和碳酸钠，第二天交流汇报：一种用物理方法，尝两种用品的味道并提醒学生厨房的用品无毒，可以尝，但实验室的药品不可以尝；另一种是滴加食醋，若观察产生气泡的是碳酸钠，无现象的是则为氯化钠。家庭小实验不受实验室规则的限制，但同样能培养学生动手实验的能力，且将抽象的化学知识应用于生活实际中，提升学生解决实际问题的应用能力。将化学实验应用于生活实际，让学生走向社会，使学生认识到化学与生活实践的密切关系。在学习有关溶液酸碱性和PH等化学知识后，笔者给学生布置作业，回家检测家里洗发水、洗涤剂、食醋、牛奶的酸碱性，或检验村子附近小溪水质的硬度和酸碱性。实践证明，课外实验中呈现出的化学现象，都来源于生活，更能引起学生浓厚的兴趣，激发他们的探究欲，培养学生的探究能力。

7.利用试题中的探究性实验习题，培养学生的实验探究能力

化学试题中的探究性习题主要考查学生对信息的提取汇总能力、学生的发散思维能力和科学探究能力，体现了素质教育的要求，这类试题往往以实验为载体，对实验设计能力、观察分析、实验操作技能、探究实践能力等进行全方位的综合评估。例如，中考试卷中出现这样一道题：某学校化学课外实验小组的学生在做酸碱中和反应的实验时，向盛澄清石灰水的烧杯中加入一定量的稀盐酸，反应了一段时间后，学生发现忘记滴加酸碱指示剂了，于是，他们想知道此时烧杯中溶液的溶质成分究竟是什么?于是进行了探究。提出问题：此时烧杯中溶液的溶质是什么？学生讨论后提出了以下几种猜想：猜想一：CaCl2；猜想二：；猜想三：CaCl2和Ca(OH)2的混合物；猜想四：HCl、Ca(OH)2和CaCl2的混合物。小组讨论后一致认为：猜想四不合理，理由是。资料提示：CaCl2溶液呈中性。设计实验：学生设计了几种不同的实验方案，证明猜想二是成立的．请你帮他们填写有关的实验步骤或实验现象。反思交流：要使烧杯内溶液的溶质仅含有CaCl2，需要除去其他杂质，其中的一种方法是向烧杯中加入过量的，然后过滤，该除杂反应原理用化学方程式表示为。这样的试题设计具有合理的梯度，不但有助于学生理解知识间的纵横关系，而且有助于学生拓展思路，提供思维的空间，培养学生的探究能力。又如，这样一道实验题：要得到CaCl2溶液，有下列实验方案：方案一CaO和稀盐酸反应；方案二CaSO4和BaCl2溶液反应；方案三Ca(OH)2和稀盐酸反应；方案四CaC03和稀盐酸反应，选取最恰当的实验方案。学生在实验探究中舍弃实验步骤复杂的、产率小、原料成本高的方案，最后找出最好的三种方案：CaC03、Ca(OH)2分别与稀盐酸反应制取CaCl2溶液。通过实验试题，做探究性实验，学会了用实验研究化学问题的方法和方向，为探究性实验提供了思路，掌握了实验的基本操作和技能，激发了学生学习的兴趣，并培养了学生分析问题，独立操作，解决问题的能力，提高了学生的思维能力，更提高了学生的探究能力。总之，实验探究能力的培养与提升，是进行一切实验探究活动的基础，也是化学学科学习的一种基本知识的技能储备，更是提升学生化学核心素养的一种最直接、有效的方法。提高学生的科学探究能力，对国家富强、民族振兴和我国在21世纪国际竞争中占据主动地位都具有深远的意义。

参考文献

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[2]李月彩.如何通过化学实验培养学生的探究能力[J].广西教育,2010(14).

[3]方治华,郭霖.信息技术在化学探究实验中的作用[J].中国教育技术装备,2013(22).

作者：于春香 单位：甘肃省敦煌市黄渠中学