高中化学新课标下探究实验教学的探究
来源：岁月联盟
时间：2010-08-17
关键词：高中化学；探究实验；教育功能
20世纪50年代以来，教育改革风靡全球，化学学科也不例外。实验是化学学科的基础，在化学教育中的作用日益受到重视。实验不仅是一种为学生提供感性知识的直观手段，还有利于激发学生学习化学的动机和兴趣，使学生掌握化学知识和实验技能，培养学生解决化学问题的能力和科学态度。我国课程改革认真分析了化学课程的现状和存在的问题，在继承和发扬传统教育优势的基础上，重新审定化学课程理念、课程目标、课堂内容及教学评价等方面。侧重于新课程理念、探究教学模式和探究教学策略的研究居多，关于探究性实验教学设计的研究较少。因此，本研究以“高中化学新课标下探究实验教学的探究”为课题，具有多重意义:①适应21世纪知识社会发展的需要。②充分发挥化学教育功能。③有助于课堂就学中开展素质教育。④充分体现创造教育创新教育。⑤有助于一线教师理解新课程理念，实施探究性实验教学。
1 中学化学实验的教学功能
中学化学教学在全面实施素质教育的同时，更加关注的是学生科学素质的培养和提高，作为化学教学系统的子系统之一的实验教学应不断丰富其功能l。以实验教学为载体从多方面培养和提高中学生的科学素质品质[1]。
1.1化学实验是激发学生学习兴趣的重要手段
化学实验能激发学生的学习兴趣，学习兴趣是学习动机中最现实、最活跃的成分，它是促进学生探究物质及其变化性的一种重要内在动力，具有较强的动机功能[5]。学生通过感知教师演示实验的现象和观察各种实验仪器、装置而产生直觉兴趣。但不能仅仅满足于观察实验现象，教师应要求学生亲自动手操作，教师还应要求学生在动手操作的过程中仔细观察、积极思考、探究引起某种化学变化的原因，或对日常生活、现实社会中的实际问题进行科学的解释和说明。教师应及时根据学生兴趣的这种变化积极加以引导，鼓励学生独立选题，开展探究性、研究性实践活动等。
1.2化学实验教学是学生获取实验技能的重要手段
学生的实验操作技能和多种能力是同活动密切相关的，离开了实践活动，无论是技能，还是能力都无从谈起，也无法得以表现。化学教学实验是中学化学教学中的特殊形式的学习实践活动。在这种学习实践活动中，教师讲解并进行示范，学生进行化学实验的基本操作练习，并逐渐达到动作要求，最后，形成熟练的实验技巧。这种学习实践活动对学生的能力，尤其是观察能力和思维能力的培养也起着重要作用。
1.3化学实验教学能最大限度地发挥人的主观能动性
化学实验中人的主主动地揭示研究对象的本质属性及其变化的规律性，使人的认识不断深化，而且还表现在能改造、变革研究对象，创造出新物质、新材料，以满足人类在各方面的需要。教学论认为，教师和学生都具有主观能动性，是教与学的主体。教师作为主体的意识、能力、人格充分地渗透到教的过程中。学生主体性的发展以教师主体性的弘扬为条件，是对教师主体性的肯定。学生的实验探究活动，在探究的内容、方式、方法和探究的程度等方面，都要受到学生的知识基础、能力发展水平和身心发展规律的制约。在教师的组织引导下，有目的、有计划地进行。同样，无论是探究条件的创造，还是探究各个阶段的活动，都要求教师充分发挥学生主观能动性和创造性。因此，我们认为师生在探究教学活动过程中仍处于主体地位，忽视这一点，探究教学就不会取得成功。
1.4化学实验是培养学生创新能力的重要渠道
针对目前的基础教育过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，新课程倡导以科学探究为主的多样化的学习方式，要求实现从“读化学”、“听化学”，向“做化学”、“探究化学”的转变，这对于培养学生的创新精神和实践能力，落实培养科学素养目标具有重要意义。化学实验是进行科学探究的主要方式，也是培养学生创新意识和提高创新能力的重要途径。通过科学探究体验，可以使学生知识与技能、过程与方法，情感态度与价值观三个方面都得到发展[2]。
从世界化学教育的发展来看，化学实验教学正在发生深刻的变化。一是从理论上对实验在化学教学中的作用的认识越来越全面、深刻。实验己不仅仅是一种为学生提供感性认识的直观手段.而且还是激发学生化学学习兴趣，使学生掌握化学知识、实验技能，培养科学方法，培养学生解决化学问题能力，培养科学态度、科学的观的一种非常重要而有效的途径和方法。二是由以教师的演示实验为主逐步向学生实验为主转变。学生在教师的指导下亲自进行实验探究活动，能最大限度地发挥学习主体的积极性、主动性和创造性，从而在教学实践上保证了实验在化学教学中的作用得到充分而有效的发挥。
2 实验教学在化学教学中的作用
2.1以实验为基础是化学学科的基本特征之一
化学实验是化学学科发展的最现实、最生动、最有效的载体。以实验为载体学习化学是有效的学习化学的方法之一。以通过实验研究认识物质，掌握化学基本原理和基本技能初步学会化学研究的实验方法。通过不同的实验方法，可以激发学生学习化学的愿望，促进学生的学习主动性。化学实验的过程本身是一个创造性的探究过程。化学发展的也可充分说明，化学科学的发展和突破是离不开化学实验的。学生在实验的过程中积极思考，动手操作，体验科学家科学探究的过程和方法，可以获得科学探究的乐趣和成功的喜悦。化学实验不仅是学生验证假设或猜想的主要方法，而且为他们将来从事科学研究提供了一种方法。[3]
2.2最直接的效果就是使化学课堂教学“活起来”。以学生为主体，以实践性、自主性、创造性、趣味性为特征的“实验探究式教学”。是因为它所具有的多样化的学习形式，能够极大的调动学生乐于参与、主动探究、勤于动手的积极性，能够极大的挖掘出学生的潜能和创造力。化学实验本身就具有引发学生浓厚的认知兴趣和强烈的求知欲望的先天优势，但只有当学生通过亲自探究实验现象产生的原因和规律，了解探究问题的真正价值时，所形成的兴趣才能保持稳定性和持久性。实践证明，实施“实验探究教学”模式既可促使学生形成对化学学习的持久兴趣，同时又可激发学生的求知创新欲，更能提高学生的学习能力和良好学习习惯的养成。在探究、创新的过程中，学生的一个个闪光点，在给学生带来成功喜悦的同时也给教师带来有启发性的惊喜，这既拉近了师生之间的距离，拉近了学生与社会、与生活的距离，更成为师生进一步探索、交流和学习的动力。如此良性发展最终会出现教学相长、师生共同发展的可喜局面。
2.3化学探究实验教学过程中培养学生的科学素质
化学实验是一种重要的科学活动,可以把观察、实验控制、收集事实、分析和统计结果等科学方法融于一体。中学生对事物有天然的好奇心和探究的愿望，学习的进行很大程度上取决于这种自然倾向的激发。教师应保护学生的好奇心、探究欲和探究性行为，允许他们在保证安全的前提下，按照自己的方案进行探究活动，让学生在探究过程中经受挫折的磨练，体验探究的乐趣和成功的喜悦。因此，在实验中，应引导学生逐步掌握科学研究方法。通过化学实验，还可以培养学生实事求是、严谨求实的科学精神，一丝不苟的科学态度和团结协作的科学作风，这些是探究性学习的必要条件，也是学生在未来社会全面发展所必需的基本素质。
3 开放性实验探究:金属钠与稀硫酸铜溶液反应产物探究
3.1引入问题
通过《碱金属元素》的学习以及教师课堂演示实验，学生掌握了钠的物理性质及化学性质，了解钠与水反应的实验现象及反应产物。在此基础上，教师引导学生思考，活泼性质非常强的钠与硫酸铜溶液作用时，会得到什么产物?部分同学根据钠的金属活动性比铜强的知识，毫不犹豫地任务钠能置换出硫酸铜中的铜;也有部分同学会产生疑问:钠是先给水反应，还是先把铜置换出来呢?这时，通过教师引导，就形成了很好的探究“焦点”。
3.2猜想与假设
教师可组织学生分小组展开讨论并对问题提出自己的假设。全班同学的猜想和假设主要为两大类。一是钠先置换出硫酸铜中的铜，生成产物问单质铜的红色沉淀和硫酸钠溶液;二是钠先与水反应，生成氢氧化钠和氢气，然后氢氧化钠在和硫酸铜反应，生成蓝色的氢氧化铜沉淀。
3.3提出实验方案
因为探究课题的开放性强，学生各个小组提出的实验方案五花八门。起来，主要部分基本相同:取绿豆大小的一块金属钠，用滤纸洗干煤油后，加入一大试管中，用分液漏斗向大试管中加入硫酸铜溶液。其中有的实验小组，为了验证实验中有氢气产生，还添加了其他实验装备。有代表性的两类为：一是用导管将气体导入灼热的氧化铜试管中。二是在分液漏斗的顶端套一气球。
3.4实验探究，实验现象
通过分组实验，同学们主要得到了如下几种实现象。
项目
人数
猜想与假设
预测实验现象
实验现象
9组（32人）
生成氢氧化铜
产生蓝色絮状沉淀，并有氢气放出
产生蓝色絮状沉淀，并有氢气放出。
4组（16人）
生成氢氧化铜
产生蓝色絮状沉淀，并有氢气放出
产生蓝色絮状沉淀，沉淀中夹杂黑色固体，并有氢气放出。 3组（12人）
置换出铜
生成红色的氧化铜沉淀
产生蓝色絮状沉淀。
3.5解释交流
当学生完成了实验探究之后，互相协作交流，最后得出结论。金属钠与硫酸铜溶液反应，首先是金属钠与硫酸铜溶液中的水反应，生成氢氧化钠，放出氢气，然后氢氧化钠在和硫酸铜反应，生成兰色的氢氧化铜沉淀。部分实验蓝色的氢氧化铜沉淀有黑色的固体物质为氧化铜。学生交流讨论后，认为，金属与水反应是剧烈的放热反应，放出的热量可使部分氢氧化铜分解产生黑色的氧化固体。那么为什么钠会先和水反应呢?对于这个问题，有2个学生在实验报告提出由于硫酸铜溶液中水分子的密度比铜离子大，此时相当于生成了水合硫酸铜，铜离子被水分子包围，因此钠先与水接触反应。
3.6教师评价
通过探究性实验，绝大部分学生掌握了实验的过程及现象，对产生现象的原理能提出合理的结实。通过批阅学生实验报告发现，同组成员论记录一栏大部分学生未填写，说明学生合作讨论意识还比较薄弱和不善于记录学生在自我评价部分写道:“说实话，我比较喜欢实验，更喜欢从实验中发现特情况去研究，当然，做实验自己的切记要细心，实验很多东西是无法挽回，象这引起的损失是不必要的”；“只要实验操作规范，有一定的知识基础，就能培养一个人的实验兴趣，找出实验方法”；“这次实验不仅锻炼我们的动手能力，而且能让我们自己通过实验来得出结论，能提高我们的兴趣实验操作比较强，知识基础比较好，对实验很有兴趣，实验方法还要进一步提高，希望可以有更多做实验的机会”；“我认为实验中，我们体现的动手能力差，而且从实验结果看，我的思维能力还不够周全，基础不够扎实;通过这次实验，不仅让我们增长了课外知识，还让我体验到对客观事实要严谨对待”，等等。学生的自我评价表明，所有学生都表示实验兴趣浓厚，建议以后多提供机会。大部分学生认为自己的知识基础较好，学生普遍对自己的实验操作及实验方法评较教低。同组成员评价部分，学生打分大多是“很好或较好”，没有层次性，彼此间评价较高，跟自我评价部分相矛盾。因此，学生对相互评价还没有建立正确的态度，评价失真。
4 结语
回首探究性实验教学所经历的擅变和蓬勃的今天，我们清醒的认识高中化学探究性实验教学在当前化学教学改革中所承载的重要意义。深入分析了探究性实验教学在高中化学教学中实施的基本过程;全面认识了探究性实验教学在培养学生实验探究能力和探究精神、体验探究过程、掌握科学探究基本方法、发挥学生的合作学习和团队精神、形成实事求是严谨细致的科学态度等方面所具有的重要价值。结合案例从认识论的角度，解释了探究性实验教学在提出化学教学认识问题、认识科学探究过程、为学生掌握化学科学知识，检验化学理论和验证化学假说提供化学实验事实依据等发面所具有的认识论功能。
展望未来，伴随着新课程改革的全面进行，探究性实验教学的研究将逐渐“精细化”，探究性实验教学的实践将越来越丰富，它将成为高中化学教学的主要手段之一，也将成为高中校本课程开发的一块沃土。随着的发展，化学实验仪器、设备和条件日趋完善，相信高中化学探究性实验教学的前景将越来越美好。
注：本文为温州大学2009年度学生科技创新项目《高中化学新课程学生开放性实验活动设计方案》的研究成果。
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[1]黄东芳等.北京市中学化学实验教学研究二十年回顾与展望[J].化学教学,2000,(10).
[2]郑长龙.化学实验的教育教学功能[J].中学化学教学参考,1996,(3).
[3]马志成.化学实验探究教学模式研究与实践[J].化学教育,2002,(7-8).
[4]Shiland,T.W.Construetivism:TheImplicationforLaborato work.Joumal
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[5]唐崇高.研究性学习与中学化学教学[J].广西师范学院学报(社会科学版),2008,29.、
[6]杨马林,论化学实验在中学化学素质教育中的作【J/OL】,2004.http://www.sqdaily.com/ 20040906/ca61650.htm.
