優(yōu)化實驗設計，培養(yǎng)學生的探究素養(yǎng)

周曉美

摘 要：高中化學作為一門實驗性學科，實驗的成敗直接關(guān)系學生對化學原理、現(xiàn)象、性質(zhì)的掌握和運用，因而優(yōu)化實驗教學是新課改中必不可少的部分。本文結(jié)合高中化學實驗教學，論述了在實驗的改進和革新中對學生探究素養(yǎng)的培養(yǎng)，以提高課堂效率，打造高效課堂。

關(guān)鍵詞：高中化學 實驗設計 探究素養(yǎng)

實驗是高中化學中的重要組成部分，也是集分析、設計、觀察、推理、驗證為一體的學習方式。學生在實驗之時，對實驗原理進行剖析探究，利用所學的知識和現(xiàn)有的材料，設計科學合理的實驗步驟；在操作過程中，細心觀察驗證學生的猜想、推測和探究，鼓舞學生的探究興趣，幫助學生實現(xiàn)自我突破和創(chuàng)新。可見，實驗的優(yōu)化設計，豐富了高中化學課堂，在生動、有趣的氛圍中輕松地提高了學生的探究能力和實踐能力。

一、優(yōu)化實驗現(xiàn)象，激發(fā)探究興趣

實驗現(xiàn)象對學生有很大的吸引力，能夠迅速點燃學生的好奇心。教師可以利用特點鮮明的實驗現(xiàn)象，激勵學生對實驗的探究興趣，由現(xiàn)象來鼓勵學生積極主動地進行分析、思考和辨析，由現(xiàn)象的感性來引導思維的理性，猶如“魔術(shù)”一般吸引學生來一探究竟。

例如，在學習有關(guān)“原電池”的知識時，教師就可以先讓學生探究Zn—Cu稀硫酸形成的原電池，觀察實驗現(xiàn)象，學生會觀察到在銅棒上有氣泡冒出，而鋅棒逐漸變細，并且還能看到小燈泡發(fā)光。在沒有任何電源的情況下，小燈泡為什么會發(fā)光？學生對這個現(xiàn)象感到非常的好奇，紛紛問這是怎么回事。疑問使得學生主動地對整個裝置進行探究，結(jié)合學生初中物理學過的電學知識，學生認識到燈泡發(fā)光表示有電流產(chǎn)生，而且現(xiàn)在的實驗明明是鋅與稀硫酸的反應，怎么會在銅棒上看到氣泡？這個疑問使得學生不得不想到其中可能存在電子的轉(zhuǎn)移，難道鋅電子順著導線傳給了銅？通過這樣的質(zhì)疑和討論，學生最終總結(jié)出其中的原理：鋅與稀硫酸反應是一個氧化還原反應，存在電子的轉(zhuǎn)移，而鋅銅之間形成的電勢差使得電子由鋅流向銅，從而產(chǎn)生了能夠使小燈泡發(fā)光的電流。謎團被一一揭開，成功的感覺讓學生分外的喜悅和興奮，使其體會到了學習帶來的快樂，對其他的實驗現(xiàn)象也產(chǎn)生了積極的探索興趣。

二、巧改演示實驗，建立探究意識

探究意識是學生學習實驗的最好動力，是學生內(nèi)在的潛力被激發(fā)的表征。在演示實驗時，教師可以利用材料易得、簡單可行的實驗，激活學生的思維，引導學生積極參與、操作和討論，將學生從被動觀看激發(fā)到主動參與的狀態(tài)上來，使其有意識、有目的地發(fā)現(xiàn)相關(guān)的問題并進行探究。

例如，在學習有關(guān)“過氧化鈉”的知識時，教師就可以利用簡單的材料演示“滴水生火”和“吹氣生火”，通過鮮明、直觀的現(xiàn)象激發(fā)學生的探究意識。教師可以讓兩名學生參與實驗，一個學生進行操作，另一個學生觀察，通過學生的積極參與使其深刻體會實驗的整個過程，在脫脂棉燃燒的一瞬間也點燃了學生心中的為什么。實驗的現(xiàn)象具有很強的說服力，促進了學生探究的主動性。學生可以結(jié)合自己學過的燃燒的條件，對實驗進行推斷，從而得到反應放熱和有氧氣生成的猜想，順利地進入了對產(chǎn)物的實驗驗證上，學生分別設計了用手觸摸試管的外壁檢查放熱和檢驗是否有氧氣生成的實驗。通過對演示實驗的改進，加深了學生對演示實驗的印象，為實驗的探究和展示做好了鋪墊，整個課堂教學取得了良好的效果。

三、深入驗證實驗，形成探究思維

驗證實驗是學生對新知識進行猜想證明的有效途徑，有助于學生探究思維的養(yǎng)成和完善。在演示實驗的基礎(chǔ)上，教師要及時結(jié)合學生對實驗現(xiàn)象的好奇，鼓勵學生對物質(zhì)的性質(zhì)進行猜想，設計相應的實驗來加以驗證，增強學生在設計實驗時的嚴密性和科學性，從而提高學生的探究思維。

例如，在學習有關(guān)“氯水成分探究”的知識時，教師就可以讓學生先對氯氣與水的反應進行分析，從而想到酸性；在驗證氯水與紫色的石蕊試液的實驗時，學生發(fā)現(xiàn)了紫色石蕊試液先變紅后褪色，這使得學生進一步發(fā)現(xiàn)了氯水的漂白性；在驗證氯水漂白性的實驗時，學生出現(xiàn)了猜想上的分歧，有的學生認為具有漂白性質(zhì)的物質(zhì)是氯氣，而有的學生則認為具有漂白性質(zhì)的物質(zhì)另有他物。這樣的生成進一步推進了學生對實驗的再一次探究，猜想矛盾成功地推進了對知識的深層探究，設計出了將干燥的氯氣分別通過干燥的石蕊試紙和濕潤的石蕊試紙的實驗，嚴密鮮明的實驗使學生一目了然，氯水的成分也就非常清楚了。通過這樣的驗證實驗，學生在對現(xiàn)象的層層探究中，逐步地了解了物質(zhì)的真相，使學生的探究結(jié)果得到了肯定，極大地增進了學生學習的信心。

四、精煉常規(guī)實驗，構(gòu)建探究嚴密性

實驗的引入為高中的化學課堂增添了一道亮麗的色彩，綠色實驗更是順應了時代的需求和學生的心聲。在教學中，教師可以結(jié)合教學內(nèi)容來設計一些綠色環(huán)保、簡單易操作的實驗，使學生能夠在精煉的試驗中體會到實驗設計的簡潔性、嚴密性，增強環(huán)保意識和綠色化學意識的滲透。

例如，在學習“硝酸”的有關(guān)知識時，銅和硝酸的反應是這節(jié)課的重點內(nèi)容，但是銅和硝酸的反應實驗由于有有毒氣體產(chǎn)生而很少進行當堂操作，有的教師利用視頻代替，其實這樣不利于學生思維的發(fā)展和環(huán)保意識的滲透。于是，作者選擇青霉素瓶和注射器對實驗進行了改進，在青霉素瓶中注滿稀硝酸，倒立后再抽出一部分，這樣瓶子上部就出現(xiàn)了一段真空，這時將銅絲順著橡膠塞的針眼插入瓶中，倒立使銅絲與稀硝酸接觸，能明顯看到銅絲上有無色的氣體生成，將銅絲抽出后，再用注射器向瓶中注入少量的空氣，學生就會觀察到無色的氣體變?yōu)榱思t棕色，這是由于一氧化碳與氧氣反應的緣故。這樣的實驗優(yōu)化使學生耳目一新，徹底打破了學生的思維定式，紛紛驚嘆原來實驗還可以這樣做，不僅激發(fā)了學生對實驗的濃厚興趣，同時也提高了學生思維的嚴密性。

五、設置家庭實驗，提高探究創(chuàng)新性

第二課堂是學生的小天地，也是學生張揚個性、自我發(fā)揮的空間，教師可以充分利用這片天空來增強學生的創(chuàng)造性。在第二課堂的建設中，教師可以只給學生提供一些相關(guān)的主題，讓學生自己來動手收集資料、選擇材料、團隊設計、動手制作，使實驗更貼近學生的生活、思維和想象。

例如，在學習“有機化合物”的相關(guān)知識時，教師就可以鼓勵學生在課下自己制作一些甲烷、乙烯、乙炔等分子的球棍模型或者比例模型，學生就會深入地研究它們的結(jié)構(gòu)，了解其中的價鍵結(jié)構(gòu)，了解其空間構(gòu)型。在熟練掌握其空間排列結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，學生選擇了火柴棍、橡皮泥、小彈簧等小工具制作了形象的模型，學生還會根據(jù)原子的大小來選擇或制作合適的氫原子和碳原子。通過這樣的制作，學生掌握了甲烷的二氯取代物有一種而不是兩種；學生通過對正丁烷和異丁烷的制作，深刻地理解了同分異構(gòu)現(xiàn)象，學會了同分異構(gòu)體的判斷。模型的制作豐富了學生的生活，激發(fā)了學生超強的積極性和創(chuàng)造力，學生在制作、思考、修改、創(chuàng)新的過程中，擺脫了原有的思維定式，生動靈活地再現(xiàn)了學生的創(chuàng)新能力。

總之，實驗不僅僅是一次動手操作的活動，更是對學生的基礎(chǔ)知識、基本理論和操作技能的一次考驗，是對教師教學水平的一次檢驗。學生在操作的過程中，不斷地接受實驗所帶來的新體驗，生動鮮明的實驗現(xiàn)象極大地刺激了學生的大腦，增強了學生的探究意識，使學生的學習由被動變?yōu)橹鲃?，根?jù)知識來設計實驗，反過來由實驗來驗證知識，在反復的轉(zhuǎn)換和推敲中，幫助學生深刻地體會了知識的形成過程，領(lǐng)悟到化學知識的內(nèi)涵與思想，促進了學生各方面能力的提高，為國家培養(yǎng)合格的創(chuàng)新人才奠定了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

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