探究性学习在初中化学实验中的应用
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作者: 张小三
实验型探究性学习是以实验选题为中心的主体探究学习，能给学生提供主动探究知识的宽松环境，让他们在设计和实验操作成功的愉悦情绪下，潜力得到充分发挥，思维更加活跃。下面谈谈如何在初中化学实验教学中尝试运用探究性学习，提高学生的实验探究能力。
一、设置实验探究情境，培养学生实验探究能力
化学新课程将“科学探究”作为改革的突破口，大力倡导开展实验探究活动，以提高学生的实验探究能力。实验型探究性学习强调学生的亲身经历和体验，它与“试错”“质疑”“假设”“推倒重来”紧密相连，比有些照方抓药式的实验目标教学模式要灵活得多。在实验探索中包含的想象和创造性，比传统实验更丰富，思维的空间更广阔。
1.设置问题情境，激发学生的实验兴趣
问题情境是经常被应用的教学情境。注重创设问题情境，可以提高学生主动参与活动的意识。例如，在“用排水集气法收集氧气”的实验教学中，教师会在实验前反复强调“待气泡连续均匀放出时再收集氧气”的正确操作，仍有很多同学在加热前就已经把导管伸入集气瓶内，使收集到的氧气不纯，从而造成氧气的性质实验现象不明显。针对这一问题，教师可以尝试运用探究性学习的方法，预先装配好用排水集气法收集氧气的实验装置，然后开始加热并收集气体。收集满第一瓶后，贴上标签“A”，立即收集第二瓶，集满后，贴上标签“B”。接着，用收集好的这两瓶氧气做了一个细铁丝燃烧的对比实验。在实验中，学生观察到A瓶中铁丝燃烧的剧烈程度和时间都不如B瓶。这样，很自然地激发起学生的好奇心和进行实验探究的积极性。
2.创设探究实验，解决实际问题
化学实验型探究性学习是指在开放的化学问题情境下，学生主动发现问题、提出问题、解决问题的一种练习形式。在上述案例中，教师让学生讲出心中的疑惑。学生提出，“为什么在同样条件下收集的两瓶氧气在对比实验中存在差异呢？是什么原因造成的？”在经过讨论后，教师让学生说说自己的看法。有同学提出：“A瓶中铁丝燃烧的剧烈程度和时间都不如B瓶，说明A瓶中的氧气没有B瓶多，不如B瓶纯净。”这个观点得到其他同学的一致赞成。这位同学又提出：“是不是因为装置气密性不好，导致A瓶氧气不纯？”马上有另一位同学反驳这个观点：“如果是气密性不好，应该两瓶气体都不纯。”又有其他同学提出：“是不是因为试管及导管中的空气混入了A瓶，造成了A瓶中氧气不纯，而B瓶是在收集完A瓶后马上收集，所以B瓶收集到的氧气就比A瓶纯净。”这个观点得到大家的一致赞同。教师提出：“我们假设这个观点正确，那么应该如何操作避免产生这个问题？”学生提出：“在加热前，不能把导管口放入集气瓶内，当把试管中的空气排尽后，再将导管口放入集气瓶内。”马上又有同学提出：“怎样才能知道空气已经排尽了呢？”教师让学生回想前面实验中在加热后，导管口产生气泡速度的变化情况。学生马上能得出答案是氧气。教师肯定了学生的推断，并让学生用正确的操作再做一遍验证假设。
学生通过分组实验后，发现按正确的操作方法制得的两瓶氧气在铁丝燃烧的对比实验中，现象基本一样，从而证明前面实验中A瓶中氧气不纯是因为错误操作导致空气混入造成的。在通过探究性练习后，大多数学生都能按照正确的操作方法来收集氧气，实验得到了较好的效果。
二、发展学生化学实验的设计能力
设计简单的化学实验，从实验中搜集证据，验证假设，获得问题的解决。让学生成为实验的设计者，操作、观察、记录、分析、思考的主体是学生，教师只是设计的引导者、实验的指导者，观察、发现问题，进行启发指导，提出建议，回答质疑。例如：在“空气中氧气含量的测定”的教学中，教师向学生介绍了化学家拉瓦锡通过实验测出空气中氧气含量的方法。教师设计了一个实验，粗略地测定空气中氧气的体积分数。分组讨论，甲同学提出：“取一定体积的空气，把火柴点燃伸入集气瓶中，熄灭后，用原来的总体积减去后来剩余的体积，即为氧气的体积，再通过计算，便可求出氧气的体积分数。”教师激励学生大胆参与，再引导学生发现方案中的不足，鼓励学生一起完善、改进。乙同学说：“按他的方案，我觉得气体的体积减小量无法测定。我的设计是，将一只较长的蜡烛放在水槽底部，向水槽中加水，使水面低于蜡烛，再点燃蜡烛，将一个集气瓶倒置在蜡烛的上方，当蜡烛熄灭后，由于集气瓶中的氧气被消耗，那么水面上升多少就表示氧气的体积是多少。”学生经过议论，同意该方案。教师说：“我也很欣赏这位同学的方案，他巧妙地运用物理学知识，利用倒吸入瓶内水的体积，明确地表示出被消耗氧气的体积，从而测出一定体积的空气中所含氧气的体积，很有创意。那么，还有没有需要完善的地方？”接着，教师请乙同学演示刚才的设计方案，结果水上升的体积约为集气瓶容积的1/10。教师问：“科学家的结论是氧气体积约占空气的1/5，而在他的实验中，气体减少的体积却远远小于1/5，为什么？”丙同学说：“蜡烛燃烧放热，使剩余气体膨胀，所以液面上升的体积分数偏小。”随即，大家就等到装置完全冷却到原来的温度后，再观察。两分钟后，观察到的结果仍然偏小。教师说：“看来还有别的原因？想想蜡烛燃烧后生成物是什么状态？”学生回答：“蜡烛燃烧生成了水和二氧化碳，二氧化碳是气体，占据了一定的体积，所以，结果偏小。因此应选用燃烧后不生成气体的可燃物。”教师及时肯定，同时适时向学生介绍一种可燃物――红磷，它在空气中燃烧，生成一种白色固体（展示红磷样品），并给出这个实验的装置和药品，可谓是水到渠成。
教师在化学实验教学中，要尽可能多地为学生创造进行化学实验设计的机会，使学生在化学实验设计的过程中，体会实验设计的重要性，认识实验设计应遵循的基本原则，初步掌握化学实验设计的基本方法。教师在化学实验设计教学中，还要鼓励学生积极大胆地提出自己的设想，并主动与同学、与老师进行讨论和交流。在讨论和交流的过程中，老师要鼓励学生进行实验对自己的实验方案进行论证，引导学生倾听别人的设计方案和别人对自己的实验设计方案的评价意见。通过反思和自评，发现自己与他人的长处以及存在的问题，提出进一步完善和改进的具体建议。
实验型探究性学习是课程改革的要求。每个教师应该顺应时代的发展，积极探索新的课程要求下化学教学的方向，以人为本，培养学生的创新精神和科学素质。
（作者单位 河北省秦皇岛经济技术开发区第三中学）
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