(推荐)高中化学探究实验

实施探究性实验教学的策略

1．充分挖掘教材中的资源，培养学生探究性学习的兴趣

教材是化学知识的集合体，这些知识大多设计了实验证明，但并不是把知识的生成过程还原为科学发现的过程，这为我们的探究性实验教学提供了很丰富的资源。如课本讲了湿润的氯气具有漂白作用，但没讲干燥的氯气、氯化氢是否具有漂白作用，在这里可以引导学生提出问题，进行假设或猜想、验证猜想、得出结论，从而激发学生的学习兴趣，培养发现问题、解决问题的能力。

案例1：由氯气溶于水形成氯水，探究氯水的成分和性质，推测可能发生的化学反应。

①观察氯水的颜色，小心闻其气味。

推测1：氯水中含有Cl2分子。

实验验证：将氯水滴入KI-淀粉溶液中，出现特殊的蓝色。（教师提示：有I2析出）

②用pH试纸或蓝色石蕊试纸测氯水的酸碱性。

推测2：氯水呈酸性可能有盐酸存在。

实验验证：在氯水中滴加AgNO3溶液，析出白色沉淀。再滴入数滴稀HNO3，白色沉淀不溶解。

③发现蓝色石蕊试纸在氯水中先变红后变白。

推测3：氯水可能有漂白作用，氯水具有氧化性。

实验验证：a.将红色布条投入干燥的氯气中，无明显变化；氯水滴在红色布条上，布条褪色。

b.将氯水慢慢滴入少量含酚酞的NaOH溶液中至pH≤7，溶液褪色；上述溶液中反滴NaOH至过量，溶液不变红。说明氯水的漂白是氧化作用。按氯水的组成和已有HCl生成的事实推测，有可能生成了具有氧化性的HClO。

④日光照射盛满氯水的倒置的圆底烧瓶，有气体生成。

推测4：HClO在光照条件下分解，放出难溶于水的O2。

实验验证：取漂白粉[Ca(ClO)2]或其它次氯酸盐适量，加稀盐酸，生成HClO溶液。继而做光照实验，与氯水比较。氯水加入NaOH溶液，做漂白性实验。

结论：氯水中含Cl2分子，具有刺激性气味；氯气溶于水发生化学反应，生成HCl和HClO，既有酸性，又有漂白性。反应方程式为Cl 2 + H2O HCl+ HClO。

案例2：在探究氯水使滴有酚酞的NaOH溶液褪色原因时，分为五个阶段：

（1）创设问题情境阶段：通过教师创设问题情境，激发学生探究褪色的兴趣。这一步骤对学生的元认知策略、问题解决技能和态度学习均有十分重要的意义。它主要是让学生形成清晰的目的图式，奠定解决问题的方向，引起学生对探究活动的动机和兴趣。因此教学者必须提供有一定难度的问题。

（2）提出假设阶段：一种假设是同学认为是氯气与水反应生成的HCl和HClO中和了NaOH碱性所致；另外一种假设是同学认为是氯气与水反应生成的HClO具有强氧化性使红色酚酞变成了无色的物质。在这个步骤中，一些一般的认识策略和智慧技能得到了学习。由于这一步是问题解决十分关键的一步，因此，首要的教学事件就是教师或其他指导者不要对学生进行过多的干涉，即使有时学生的假设看起来相当幼稚。只有这样，我们才能使学生真正获得问题解决的能力，也只有这样，对科学的本质、科学家工作的真谛学生才能真正领略到。第二，有时学生的注意偏离了问题本身，教师不妨给予简单的提醒，但这种提醒决不能干涉学生对问题的思考，仅仅帮助学生提起元认知的监控作用，不偏离目标而已。

（3）设计实验方案阶段：在分组讨论中学生将自己各种假设汇总，在相互交流中相互分析、相互纠正形成正确的实验方案过程。此过程尽量地展现学生的思维，通过学生与学生的交流、评价，相互补充、相互纠正形成正确的认识，教师是创设各种学生需要的条件，为学生解决问题提出帮助，调动学生积极参与学习过程。就设计过程而言，学生主要是在进行智慧技能的学习，因此，教师必须为学生提供充足的验证条件，有实验的还要提供完备的实

验设备。对验证过程，教师不妨以一个参与探究者的身份，参与到活动中去，对个别重要条件予以言语提醒，但和上面过程一样，不要急于去干涉学生的活动。

（4）实验验证阶段：学生通过上述分析设计实验方案并实际操作。培养学生的实验动手能力和观察能力。这一步骤对于智慧技能、认知策略、言语信息的学习起作用。

（5）解决问题得出结论阶段：学生通过实验现象的分析讨论，得出正确结论。在这个阶段学生会逐步学习分析实验的现象、得出结论的技能和进行小组合作的态度和方法。当学生通过口头或书面的形式表达出来时，表明学生已经把新的言语信息与以往的认识结构联系了起来，也即通过了语义编码过程。这个策略的习得对学生今后的学习是很有帮助的。然后教师布置实验习题巩固加深学生对氯水成分的认识，培养学生灵活运用知识解决问题的能力。进一步训练学生对科学探究的一般过程与方法的认识和掌握。

案例3：必修P49资料卡片：铝的氧化膜；在空气中，铝的表面容易生成一层很稳定的氧化膜，但天然形成的氧化膜很薄，耐磨性和抗腐蚀性还不够强。为了使铝制品适应不同的用途，可以采用化学方法对铝的表面进行处理……在“资料卡片”的启迪下，教师可以引导学生通过探究实验的方式解决这个问题，在实验过程中，教师要懂得放权，只做学生探究活动的组织者和引导者，放手让学生参与探究实验过程，这样，学生是可以得到有效的发展。教师引导学生根据铝的原子结构，预测铝的化学性质，然后鼓励学生通过小组实验的方式进行验证，这样，学生的积极性就被有效调动起来。学生在小组活动中都能积极行动起来，表现出色。为了更真切的探究金属铝的化学性质，各个小组自行组织了一下实验

小组实验一：用镊子夹住一小团棉花蘸取少量铝粉后，于酒精灯火焰上点燃。

小组实验二：取一块铝箔，用镊子夹住在酒精灯上加热至熔化，轻轻晃动。

实验结束后，教师引导各个小组，归纳实验现象和实验结论，促进学生对重点学习内容的理解掌握。在实验的基础上，教师进一步引导学生思考：铝在常温下能否被氧化生成氧化膜呢？怎样通过实验的方式验证？学习小组积极活动，实验如下：将一块普通的铝片放入硫酸铜溶液中，观察现象，通过现象的观察，学生不断分析现象的前后变化，最后，学生能够得出结论：铝在常温下能被空气氧化生成氧化膜。

教师可以进一步引导学生思考：氧化铝像一层盔甲似的保护着金属铝，实验室要研究铝的性质就必须除去这层氧化膜，如何除去呢？如何通过实验的方式解决。针对这个问题，学生展开讨论，积极地设计实验方案，进行实验探究，最后学生汇报实验现象和结论归纳出氧化铝能和酸、碱反应即氧化铝的两性。在此基础上，教师可以引导学生进行拓展思考：在选择酸除去氧化膜时是不能用浓硝酸或浓硫酸的，为什么呢？

学生通过实验进行探究：取两块除去膜的铝片，一片放入硫酸铜溶液中；另一片放入小烧杯中，倒入少量浓硝酸浸没过铝片。过一会儿取出，用水冲洗干净，将另一片用小刀刻后，再放入硫酸铜溶液中，对比两块铝片在硫酸铜溶液中的变化。

通过对比观察实验，学生得出结论：用浓硝酸处理过的铝片不能置换出硫酸铜中的铜。在这个过程中，学生的学习主体地位得到充分体现，教师是学生的引导者，引导学生不断进入探究实验过程，通过探究活动，学生有效掌握了本节教学的重要内容，获得探究能力的不断发展。

这种探究课的教学设计是应用新知识的探究，强调对学生探究技能和思维能力的培养。即要把能力的培养作为第一依据。至于选择什么内容，则是次要的事，只要通过这种内容的学习能够培养出学生特定的能力即可，内容只不过是获得能力的媒介而已。这种设计有时甚至可以要求根据能力的序列发展，重新编排内容。

例如我们在必修1中学习元素化合物中可以设计一些探究实验：对于CO32-和HCO3-结合H+能力，甲认为HCO3-结合H+能力强，理由是在等质量的碳酸钠和碳酸氢钠固体中加入等体积等浓度的盐酸，碳酸氢钠固体中产生气体速率快；乙认为CO32-结合H+能力强，理由是在同一温度下同浓度碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的pH，前者大于后者。可以启发学生设计实验：取相同体积、相同浓度的碳酸钠的碳酸氢钠溶液放入同一试管中，再滴加盐酸，如果马上有气泡产生，则是HCO3-先结合H+；如果是滴入一定量盐酸后才产生气泡，则是CO32-先结合H+。2．对课本实验的改进和探究，培养学生的创新精神和实践能力

如课本上提到喷泉实验仅简单介绍，也只提供了一种实验方法。为此，教师将该问题设计成一次探究活动，事先给出几个提示性问题，让全班同学围绕这些问题通过互联网收索，查阅中学化学教育教学类的报刊杂志、历年高考题、教学和教材参考资料等，结合自己原有的知识，提出假设并设计实验方案，方法越多越好。结果整理出的方案大致有以下几种，都能做成喷泉实验：

3．从大量的试题中寻找探究性实验的素材

高考和各种模拟试题中有大量的不断翻新的试题，这些题目中蕴含着很多探究性实验教学的切入点，如次氯酸使氢氧化钠的酚酞试液褪色原因的探究等等。对这些问题的实验探究不仅能提高实验技能，而且对思维能力、观察能力、表达能力等的提高都有积极作用。

例题：为了探究硫化钠晶体（Na2S·nH2O）在空气中的变化，某兴趣小组的实验步骤及现象记录如下：①将少量硫化钠晶体置于表面皿上，暴露在空气中。②三天后将样品放入盛水的烧杯中，搅拌后得无色澄清溶液。③取少量该溶液加入过量盐酸中，有气体放出，且溶液保持澄清。

i. 请你根据上述记推测所放出气体的成分可能是（至少写出三种）。

ii. 若所放出气体为两种气体的混合气体，请使用品红溶液、浓溴水、澄清石灰水三种试剂设计一个组合实验分析该混合气体的组成，简要写出实验方案、现象和结论。

实验方案可能的现象和相应的结论

iii. 如果要检验硫化钠晶体是否被氧化生成了硫酸钠，请简要说明检验的方法、现象和结论（可在兴趣小组实验的基础上设计实验）：

参考答案：i. ①H2S ②SO2③CO2 ④H2S、CO2⑤SO2、CO2

实验方案可能的现象和相应的结论

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沉淀，则说明没有生成Na2SO4。

从教育心理学的角度看，学生的学习方式有接受和发现两种。在接受学习中，学习内容是以定论的形式直接呈现出来的，学生进行学习的心理机制或途径是同化，学生是知识的接受者；在发现学习中，学习内容是以问题的形式间接呈现出来的，学生学习的心理机制或途径是顺应，学生是知识的发现者。通过实验探究是发现学习的一种重要形式，能使学生体验科学家的探究过程，理解科学概念和科学探究的本质，优化学生思维品质，提高科学素养和学习能力的一种有效的方法。

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