化学实验及其教学改革——探究的化学实验教学，本文主要内容关键词为：教学改革论文,实验教学论文,化学实验论文,化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
实验是一种探究性活动，积极开展以实验为基础的教学活动，实施探究的化学实验教学，具有重要意义。它不仅能够为学生充分发挥实验能动性提供重要途径，而且还是有效实施中学化学实验教学目的、落实培养科学素质目标的重要且必要的前提条件。
探究的化学实验教学，是同注入式的化学实验教学相对立的。它是克服注入式教学弊端，有效地开展生动活泼的化学实验教学的一种重要理念，因而也是我们进行化学实验教学改革所积极倡导的一种重要的教师教授方式和学生的学习方式。
一、探究的化学实验教学的指导思想
1.以实验为基础
以实验为基础，是开展探究的化学实验教学的重要指导思想。其含义是把实验作为提出问题、探究问题的重要途径和手段，要求课堂教学尽可能用实验来展开，激发和培养学生的科学兴趣，充分发挥学生的实验能动性，使学生亲自参与实验，引导学生根据实验事实或实验史实，运用实验方法论来探究物质的本质及其变化规律。
2.强调学生的主体性
学生是探究实验教学的主体，要想有效地实施探究化学实验教学，就必须增强学生的主体意识，充分发挥他们的主观能动性。为此，教师首先要注意激发和培养学生的探究兴趣，这是充分发挥学生的主观能动性的重要前提和基础；其次，要为学生提供更多的机会，如变演示实验为边讲边实验，增加探索性实验等，让学生亲自动手进行探究；再次，要通过问题启发、讨论启发等方式，引导学生积极思维、大胆想像，使学生始终处于积极的探索之中。
3.强调教学的探究性
科学教学的探究性是“作为探究的科学”Science as Inquiry）和“作为探究的教学”（Teaching as Inquiry ）两者相结合的必然产物。科学教学过程也应当看作是一种探究过程，就是说，“儿童自主地掌握他所探究的事物的过程，就是教学过程。正是在探究的过程中蕴含着教育的本质。”①
强调教学的探究性，是针对传统的注入式教学而言的。传统的科学教学，大量地灌输权威性的事实，教科书只是记载一系列的科学结论，学生的学习就是了解这些科学的事实和结论。至于这些科学事实与结论是怎样产生的，往往被忽视。传统的科学教学“几乎不考虑如何使儿童掌握探究的态度和探究的方法”。②
4.强调知识技能的掌握、能力和态度的培养在探究过程的统一
掌握科学基础知识和基本技能，固然是科学教学的重要目标，但仅局限于此，是远远不能适应科学技术飞速发展的要求的。科学教育要肩负起培养未来具有较高科学素质的人才的使命，就不仅要使学生掌握科学基础知识和基本技能，而且还要培养和发展他们的能力，使他们形成科学态度。
知识技能的掌握、能力的形成和态度的培养，这三项科学教学的目标，并不是对立的，而是统一的，三者在运用科学方法而展开的科学探究过程中得到统一。而使学生掌握科学方法和科学探究的过程，是实现三者统一的关键。
我国目前的化学实验教学，对于运用自然科学方法论来使学生掌握科学方法和科学探究过程的重要意义的认识还不够自觉，“也就是说，还没有把这一点提到理性认识的高度，这是需要我们高度重视并认真解决的一个重要问题。”③
二、探究的化学实验教学模式
根据科学研究的一般过程和具体的教学内容的特点，我们认为，探究的化学实验教学模式主要有以下两类。
1.模式Ⅰ
探究的化学实验教学模式Ⅰ可用图1表示如下。
图1 探究的化学实验教学模式Ⅰ
模式Ⅰ是探究的化学实验教学的基本模式，很多元素化合物知识、化学概念、定律、原理等，都可以通过此模式来获得。模式中的“实验事实”，既包括学生直接从实验中获得的直接实验事实，又包括限于中学化学教学的实际条件，学生无法从实验中获得而只能从书本上或其他媒体获得的间接事实。
教学示例Ⅰ 盐跟某些金属的反应
（1）提出问题 盐能否跟金属发生化学反应？
（2）观察、实验
①实验条件控制Ⅰ：在两支盛有氯化铜溶液的试管里，分别浸入一段洁净的铁丝和铂丝，过一会儿，取出，观察有什么变化。
②实验条件控制Ⅱ：将两根铜丝分别浸入盛有硝酸汞溶液和硫酸锌溶液的试管里，过一会儿，取出，观察有什么变化。
（3）实验事实及其处理 如附表所示。
附表 实验事实及其处理
（4）表征性抽象
通过比较发现，这四组实验可以分成两类：一类发生了化学反应，即①和③组；另一类没有发生化学反应，即②和④组。
从①和③组可以看出，铁比铜活泼，铜比汞活泼，也就是说，活泼性较强的金属能把活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来；
从②和④组可以看出，铂没有铜活泼，铜没有锌活泼，也就是说，活泼性较弱的金属不能把活泼性较强的金属从其盐溶液中置换出来。
（5）结论
在金属活动性顺序里，只有排在前面的金属，才能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。
（6）交流解释和应用
能否用铁筒盛硫酸铜溶液？
2.模式Ⅱ
探究的化学实验教学模式Ⅱ可用图2表示如下。
图2 探究的化学实验教学模式Ⅱ
教学示例Ⅱ 铁生锈的原因
（1）提出问题 铁为什么会生锈？
（2）提出假设
原因Ⅰ：与空气接触；
原因Ⅱ：与水蒸气接触；
原因Ⅲ：与空气和水共同接触。
（3）对假设进行推理和判断
如果是原因Ⅰ，那么铁能够跟空气中的氧气发生化学反应；
如果是原因Ⅱ，那么铁能够跟水发生化学反应；
如果是原因Ⅲ，那么铁能够跟空气和水同时发生反应。
（4）实验验证
实验Ⅰ：取一支试管，用酒精灯烘干，向里面放入一根铁钉，然后用橡皮塞塞紧试管口，使铁钉只与干燥的空气接触；
实验Ⅱ：取一支试管，向其中放入一根铁钉，注入刚煮沸过的蒸馏水至浸没铁钉，然后在水面上注入一层植物油，使铁钉只与水接触；
实验Ⅲ：取一支试管，向其中放入一根铁钉，然后注入蒸馏水，不要浸没铁钉，使铁钉同时与空气和水接触。
通过实验观察发现，实验Ⅰ，Ⅱ中的铁钉都未生锈；而实验Ⅲ中的铁钉却生了锈。
（5）结论
常温下，铁在干燥的空气中或在隔离空气只与水接触的情况下均不生锈；而当铁同时与空气、水接触时，才会生锈。
因此，铁生锈的原因是水和空气共同作用的结果。
（6）交流、解释的应用①
①从铁在潮湿的空气中生锈（主要成分是Fe[,2]O[,3] ）以及铁丝在纯氧中燃烧生成Fe[,3]O[,4]的实验来看， 讨论和交流反应条件对化学反应结果的影响。
②根据铁生锈的原因，提出防止铁生锈的一些措施。
模式Ⅰ和Ⅱ在发挥学生的实验能动性、培养学生能力的作用程度是有区别的。以假说及其验证为主要内容的模式Ⅱ，由于要求学生要大胆地进行想像和推测，发表自己的见解，因而更有利于培养学生的创新能力。