化学实验教学中学生探究能力的培养

化学实验教学中学生探究能力的培养世界著名的教育技术学专家罗伯特M加涅（美）认为：学生在有能力从事探究即展示科学家的能力之前，必须有一定的技能和能力作前提，中小学科学教育的重点应放在帮助学生获得这些前提性的知识、技能上，这就是我们所说的探究能力。而化学作为一门以实验为基础的自然科学在这方面自然有着得天独厚的优势。通过化学实验不仅可以让学生知道知识的产生、发展过程，而且还可以培养学生的实验能力和创新精神。化学课程标准指出：“化学实验是进行科学探究的主要方式，它的功能是其他教学手段无法替代的，教师要注意改进传统的实验教学，精心设计各种探究性实验，促使学生主动地学习，逐步学会探究”。然而在现实的化学教学中，由于种种原因，实验教学一直是一个薄弱环节，导致许多中学生动手能力极差。下面就谈谈在新课程中如何拓宽实验教学思路，激发学生实验兴趣，培养学生化学实验的探究能力。一、创设问题情境，诱发探究动机，激发探究兴趣。创设问题情境就是要引起学生的内心冲突，动摇主体已有的认知结构的平衡状态，从而唤起思维，使学生进入问题探索者的角色，进而积极参与到探究活动中。作为化学教师应当在化学课堂教学中创造最佳的教学（问题）情境，特别应当通过化学实验创设问题情境来开启学生心灵的窗口，激发学生的学习兴趣，使学生以积极的心态投入到探究活动中。例如，在氨气性质的教学中，教材安排了“氨气喷泉实验”，为了创设情境和新意，可设计了如下程序：形成氯化氢气体易溶于水喷泉形成空气难溶于水喷泉为什么？二者有何区别和联系？启发创设试验情境如右上图，在烧瓶A中收集热空气，密闭冷却至室温然后将导管与水相连，即可形成喷泉。提取已有知识启发1、是否只有水溶性很大的气体才能做喷泉实验？2、喷泉实验成功的关键是什么？自主探究应用物理、化学知识，学生分析交流，总结结论。所以在试验教学中教师应多联系实际设计一些与知识有关，并且学生熟悉的生活，实验现象的问题作为悬念，让学生产生对一个问题还没有得到答案的焦虑心理，对新知识企盼的兴趣，让学生去思考、去分析、去找“为什么”，使学生一上课就兴趣盎然，沉浸在乐学的气氛中，使学生很快进入学习角色，将注意力转移到本学科的情境之中，从而起到激发学生的学习动机的作用，唤起了学生心灵深处的求知欲望。问题使学生有多感兴趣、激发作用就会有多强烈，保持时间就有多长，积极探究直至完成探究的耐力就有多大。二、设计试验方案，培养科学设计实验的能力。实验方案的设计就是根据探究的目的制定具体计划，包括实验原理的确定，药品的选择，仪器装置的选择，实验步骤的确定，实验需要注意的事项，科学探究方法的选择等。因此，实验方案的设计是实验探究能力培养的重中之重，关系着科学探究的成败。例如，在强弱电解质的学习中，如何用试验方法验证醋酸是弱电解质，学生们结合所学知识可能会提出多种实验探究方案：1、配制0.1molL-1CH3COOH溶液，用pH试纸测定溶液的pH值，结果大于1。2、配制pH=1的CH3COOH溶液和HCl溶液，加水稀释100倍，再测溶液的pH值，前者小于3，后者大于3。3、配制一定浓度的CH3COONa溶液，测定溶液的pH值，结果大于7。4、配制等浓度（均为0.1molL-1）的CH3COOH溶液和HCl溶液，加入等量且过量的镁粉，观察产生氢气的快慢，开始时后者较前者快。5、配制pH=1的CH3COOH溶液和HCl溶液，分别取等体积的两种溶液，用一定浓度的NaOH标准溶液滴定，前者消耗的NaOH溶液多。6、配制等浓度（均为0.1molL-1）的CH3COOH溶液和HCl溶液，测定溶液的导电性，前者弱于后者。上述方案从理论上来讲，都是正确的，符合弱电解质的特征和性质，这说明学生在这个问题上是积极思考了，也反映出了学生强烈的探究欲望。但是有些方案则明显存在脱离实际的问题，如方案2和5都是配制一定pH值的酸溶液，实际上在绝大多数的中学实验室是不具备这样的条件的，所以这两个方案很难行得通。由此可见，试验探究设计既要科学合理，又要联系试验实际，这才叫科学的实验设计。三、进行实验探究，培养探究技能。只有经过探究试验检验成功的设计，才能证明是科学合理的设计，同时探究实验过程又是对不完善的实验设计的修正与补充。在教学中，教师指导学生做好实验设计，并引导学生亲自进行实验探究，使学生在探究活动中获得知识与技能的同时，进一步理解科学探究的意义，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐，学会科学研究必须具备的科学方法，逐步提高探究和创新的能力，形成积极实践的科学态度。例如：比较卤素单质的氧化性强弱，要求同学们根据实验原理自行设计可操作验证性实验，结果有十多位同学设计不同的实验。其中有一位同学设计的实验：（1）在一张滤纸的中心处，滴一滴饱和的溴化钠溶液，待其润湿之后，再滴上一滴氯水，滤纸呈现黄色的斑点。（2）在呈黄色的斑点处，再滴上一滴碘化钠溶液，滤纸上的斑点颜色又变成浅褐色。（3）在浅渴色的斑点处，再滴一滴淀粉溶液，滤纸上的斑点再变为蓝色。该系列实验用滤纸代替了常规的试管，令人叫绝；变间断式实验为连续实验，节约时间；实验现象明显而又有趣，耐人寻味。这样动脑动手相结合，可以充分调动学生参与的积极性，激发他们强烈的探究兴趣，增强其实验探究的能力，培养其敏锐的观察力和丰富的想像力以及思维的创造力。四、总结探究成果，提升探究能力。实验探究的过程可能在很多时候会出现一些意外和偏差，而这些意外和偏差则是激发学生探究兴趣、提高分析能力和探究能力的最佳情景，所以教师要指导学生将探究实验的问题、设计、实施过程、结论体会及时记录下来，这都科学探究的重要组成部分，没有总结的探究实验是毫无意义的。而在这个过程中，实验证据的采集、分析与论证、评估、交流是探究能力培养的具体操作点。学生在探究实验过程中往往会注意到一些新或意外的实验现象却不知记录，更不知记录相关证据，实验结束则一哄而散，什么都没留下，这就违背了探究的初衷。而实际上许多的科学发明和发现就是源于这些意外。在分析和论证环节如果能够充分调动学生总结自己实验的成败，分析失败的原因，总结成功的经验，就可以不断提高探究能力，而且这种分析和论证过程本身就是一种很好的交流，学生之间可以相互借鉴，相互提高。最后，学生如果能将自己的科学探究撰写成科学小论文，更可以使学生获得成就感，激励其进一步发现问题、解决问题，对学生探究能力培养大有好