探究实验的科学性与严谨性，本文主要内容关键词为：科学性论文,严谨论文，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。
化学是一门以实验为基础的自然科学。通过以化学实验为主的多种探究活动，能使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的科学态度和素养，提高学生的科学思维品质，加强学生的创新精神和实践能力。
在日常教学中，许多老师都很重视实验探究，但由于各方面的原因，探究实验不是很成功。笔者就平时碰到的一些情况作如下分析。
一、原理矛盾型
自相矛盾一词出处《韩非子·难一》中的一则故事。在教学实践中，我们的教师有时也在犯自相矛盾的低级错误。
【案例1】有位教师在实施人教版第六单元课题1《金刚石、石墨和
》教学时，为了验证石墨是否导电，进行了以下实验探究。
探究实验：把电源、小灯泡、开关、石墨、导线串联成闭合回路，实验装置如图1。
图1
实验现象：当闭合开关时，小灯泡亮。
这个探究实验设计似乎没有问题。但事实有问题，问题就在这位教师用了干电池作为电源。我们知道干电池的正极材料就是石墨，在默认石墨导电的情况下验证石墨是否导电，这不是自相矛盾吗？用这套装置不是不可以，关键是要选择好电源，如果把干电池换成蓄电池、学生电源都可以。
二、推理武断型
推理，就是人们在已有知识所形成的判断的基础上，由一个或几个已知判断推出一个新的判断的科学思维过程。尽管人们探求新的知识的方法和途径十分复杂，但都离不开推理这种思维方法。而假设是根据已有的材料与经验，对事物产生的原因及其发展变化的规律所做的推测。我们在实验探究过程中，对于实验出现的现象应该通过科学的推理，提出合理的假设。
【案例2】笔者有一次去听一位新教师的课，课题是“石灰石的利用”。教学过程中，这位教师提出了这样的问题：“如何判断大理石中含有
？”并自己动手做了下述探究实验。
探究实验：在大理石中加入盐酸，并将产生的气体通入澄清石灰水。
实验现象：大试管中产生大量气泡，但小试管中的澄清石灰水不变浑浊。
此时这位新教师毫不思索地就对学生说“石灰水失效了”。
事实果真如此吗？课后笔者用她使用的药品做了同样的实验，很明显地观察到澄清石灰水变浑浊。那么对于上述意外情况，我们有哪些假设呢？笔者认为以下几点都是合理的：
①使用的盐酸浓度过大。使用盐酸的浓度大，产生的气体中含有HCl气体，HCl会和澄清石灰水发生中和反应。
②产生气体的速度太快。如果产生的气体速度太快，因为澄清石灰水中所含的
少，大量的
气体和少量的氢氧化钙迅速反应生成
。
③石灰水在配制时存在问题。配制石灰水应用生石灰，如果生石灰保存不当，实效变质，生成碳酸钙。
④石灰水长期放置失效。长期放置的石灰水会与空气中的反应而变质，因此长期放置石灰水的试剂瓶的瓶壁上会附着白色固体物质。
在这里笔者强调的是课堂上碰到意外的情况，教师推理不能太武断，应该充分利用课堂上的生成情况，作为一种教学资源，引导学生分析和探究，这才是科学而严谨的工作态度。
三、操作失误型
化学实验操作技能是指在一定的化学知识和经验的基础上，通过实验操作中练习巩固下来的、自动化的、完善的动作活动方式。化学实验操作技能是中学化学教学中要求学生掌握的一项基本技能，一般可分为使用仪器、使用药品、基本操作和绘图技能。目前中学生的实验操作技能存在不少问题，基本操作技能不高，综合操作技能更差。在进行探究实验时，学生往往因为操作技能的不娴熟和经验的缺失，造成实验的失败。
【案例3】为了探究铝和铜离子是否能发生置换反应，教师让学生做了3个探究实验。
探究实验1：未打磨的铝片浸入氯化铜溶液中。
实验现象：迅速产生大量气泡和疏松的紫红色固体，并放热，片刻后溶液由蓝绿色变成无色。
探究实验2：未打磨的铝片浸入硫酸铜溶液中。
实验现象：一段时间内没有明显现象。
教师组织学生讨论，得到如下结果：氯离子对金属及其氧化物的结构具有较强的破坏作用（或氯离子促进反应的进行，或铜盐溶液中酸根离子种类不同）。
探究实验3：用砂纸打磨铝片，再将打磨过的铝片浸入硫酸铜溶液中。
学生动手实验，发现实验的现象却有不同，主要有以下三种情况：
实验现象1：打磨的表面在划痕处有少量气泡，附着少量疏松的紫红色固体。
实验现象2：打磨的表面产生较多细小气泡，表面均匀附着紫红色固体。
实验现象3：打磨的表面一段时间内没有明显现象。
教师对实验现象1和2很快作出了解释（实验现象1是由于用粗砂纸打磨铝条造成的，而出现实验现象2的情况则是由于用细砂纸打磨铝条的结果），对实验现象3则无法说出原因。
其实出现实验现象3的原因是学生操作不当造成的。有些女学生力气小，打磨时用力太小，表面的氧化膜没有被打磨掉；而有些男学生来回用力快速打磨铝条，由于摩擦生热又形成了新的氧化膜。
四、设计理论型
陆游在《冬夜读书示子聿》中说：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”意思就是说从书本上得到的知识终归是浅薄的，未能理解知识的真谛，要真正理解书中的深刻道理，必须亲身去躬行实践。因此实验设计是否成功，必须经过实际操作的验证。
【案例4】测定某纯碱样品中碳酸钠的质量分数。
探究实验：设计如图2实验装置，打开分液漏斗的旋塞，让稀硫酸和样品反应，再用鼓气球赶出装置中的气体，让产生的气体被B中碱石灰充分吸收。
图2
这个装置的设计不可谓不完美。为了减少实验误差，用A、C中的碱石灰吸收空气中的气体，用E中的浓硫酸吸收气体中的水分。这样保证了B中的碱石灰吸收的就是硫酸与样品中碳酸钠反应产生的气体。通过测量B中的碱石灰的质量增加量，从而求出碳酸钠的质量，最终求出样品中碳酸钠的质量分数。事实能否与设想的完全一致呢？当教师旋转分液漏斗的旋塞，滴加稀硫酸时，意外情况出现了，稀硫酸不能顺利滴下，而且不断有气泡从稀硫酸中冒出，实验失败。
原因何在？教师在设计装置时，只是从理论的角度出发考虑如何减少实验误差，没有考虑实际操作过程中会出现的情况。当打开分液漏斗的旋塞，滴加稀硫酸时，D中立即产生大量的气体，因为A中是固态物质，E中用浓硫酸液封，产生的气体不能迅速散逸，导致D中的压强增大，从而产生上述意外情况。
探究性学习以“问题”为载体，以探究问题为目的，通过实验来检验知识、发展知识。但由于影响化学实验的因素很多，产生的化学实验现象也错综复杂。教学中要通过精心设计实验方案、严格控制实验条件等多种途径，以最佳的实验方式呈现化学问题，使学生通过努力能够顺利地解决化学实验呈现的问题，千万不能弄巧成拙。
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