浅议探索性实验及课题研究的开展

江苏省沙洲中学 卢振 215626

　　化学是一门实验科学，化学实验不仅是化学教学的主要方法和手段，同时也是化学教学的重要基础和重要内容，《全日制普通高级中学化学教学大纲（试验修订版）》（以下简称《新大纲》）指出："培养学生的实验能力对于帮助他们学好化学和其它自然科学有重要意义。教师应通过实验教学、有关课题研究等，培养学生的实验操作技能，引导他们综合运用化学知识和实验技能进行一些实验设计和解答实验习题，从而培养学生的实验能力和探究精神。"在《全日制普通高级中学教科书（试验修订本·必修）化学第一册》（以下简称新教材第一册）中，化学实验教学占了相当大的比例，新大纲规定的学生实验就有8个，还有大量的家庭小实验和选做实验，如"阿伏加德罗常数的测定"等。
　　20世纪80年代以来，体现能力与创新精神培养的现代理科教育观给我国的化学实验教学改革带来了积极的影响和推动。不少教师结合具体教学内容进行了探索和研究。我们对高一化学教学中"探索性实验"和"课题研究"做了一个学期的研究和教学实践，总结出一些粗浅的认识。

一、探索性实验的界定
根据探索性实验教学思想的形成和发展的基本观点，中学化学实验的教学目标以及探索性实验的功能，对探索性实验可作如下界定：探索性实验是由学生自己运用实验手段，探索未知的现象或数据，并在获得的现象或数据的基础上概括出实验结论的一类实验形式。它旨在充分发挥学生在实验教学中的主体和中心，让学生亲身经历实验过程对未知结论的探索，激发学生的思维状态，培养学生的创新意识；初步形成科学态度，训练科学方法，提高学生分析、解决问题的能力。
验证性实验与探索性实验在实验教学方法以及认识过程中师生双方的主体地位和作用方面有着明显的差别，具体体现见表1、表2。
表1 验证性实验与探索性实验教学方法的比较
验证性实验 探索性实验
1、告诉学生详细实验步骤2、告诉学生答案3、努力获得所需的答案4、教师依据学生接近答案程度给予评价 1、告诉学生如何进行探索的步骤2、不告诉学生答案3、努力探索答案4、教师依据各组数据和学生书面解释程度给予评价

表2 验证性实验与探索性实验在认识过程中
师生双方的主体地位和作用的比较
验证性实验 探索性实验
1、认识过程：概念→数据 1、认知过程：数据→概念
2、实验问题由教师直接给出 2、学生自己发现和提出问题
3、教师给出实验方案学生验证 3、学生自行设计实验方案有意识地去探索
4、教师对学生获得的数据加以分析、解释，学生被动接受知识 4、学生对获得的数据加以分析、处理，教师补充，学生主动探求知识
数据：泛指从实验中获得的各种信息

　　　探索性实验区别于其它类型实验的根本在于，学生要在特定的环境中去自主发现"新"问题，也就是要有创造意识和实践能力，通过探索性实验，能培养学生的实验能力和探究精神，随着社会发展对高素质人才的需求日益迫切，必须改变传统的"师讲生听"的"注入式"教学方法，必须使教师从偏重于知识传授向知识与操作的协调发展转变，从局限于基础知识向广博知识面协调发展转变，使学生所学的知识与学习的态度、方法、情感、能力、品德等综合协调发展。高中学生经过初中化学的学习，已经可以初步运用化学知识解释一些简单的现象或解决一些简单的化学问题，具备了一定的学习能力。教学中，教师应结合实际，努力挖掘探索性实验中的探索因素，放手让学生自主探索，使之真正成为培养学生创造精神、创造能力的化学实验活动。新大纲里学生实验中探索性实验的增加，为实验创新教育提供了教材支持。

　　　二、探索性实验在课堂教学中的应用
探索性实验的应用可以根据不同阶段的教学内容和不同学生的学习情况按需安排。设计具有良好教学功能的探索性实验，需要以下几项基本原则作为实验设计的指导思想，即科学性原则、发展性（创造性）原则、可行性原则、启发性原则、安全性原则、趣味性原则和效益性原则。教师要为学生提供发现问题、提出问题、运用知识解决问题的空间，要充分挖掘教材在培养与训练能力方面的内在因素，设计恰当的探索问题。学生在教师的点拔下，感知问题，自主地收集资料，大胆地设计实验方案，主动地进行实验探索，得出结论，最后师生共同进行交流和总结。
课例1 氯气与水反应

　　氯气溶于水的过程的本质是个比较抽象的问题，我们设计了以下几个小实验进行探索，（一）是氯气在水中的溶解性，（二）是在氯水中分别滴加少量 溶液和少量 固体，（三）是在氯水中滴加4滴石蕊试液（先不要振荡），（四）是在一瓶干燥的氯气中，放入一张用水写有" "字的红纸，然后拿出观察。实验所用药品和仪器由实验室提供。
课例2 极性分子和非极性分子

　　　让学生自带塑料梳、空矿泉水瓶、针，实验室提供酒精灯、滴定管和所需试剂，2人一组进行实验。观察液体流动方向的变化，探索分子极性与非极性规律。

　　课例3 强弱电解质
我们让学生准备了小灯泡、两节五号电池、硬纸板、两根细铜线、按扣（作开关用）、空冰淇淋盒、水、食醋、碱面或食盐溶液等物品，让学生自己设计实验研究相同浓度、相同体积下不同物质的导电能力与什么因素有关。

　　　课例4 浓硫酸的化学性质
在课堂教学时间允许的情况下，我们增加了这样一个分组实验：设计一个简单合理的实验，既能体现浓硫酸的脱水性，又能体现浓硫酸的氧化性及与非金属单质反应的性质。这个实验引起了同学的广泛兴趣，并对种种不理想的效果不断改进，所需的原料蔗糖学生提供，而浓硫酸由实际室提供。

　　学生在做探索性实验时，可以有多种形式，即可以在教师指导下，由学生自己去实验室选择实验仪器或学生自带实验替代品，随堂完成实验；也可以在课堂启发、引导学生讨论，课后由学生完成，再利用课上交流总结。既可以人人动手，也可以分成小组。这些都可以根据实际情况加以选择。总之，在教学中教师首先要转变教学观念，成为学生的导师，对学生的探索方向和探索方法给予指导，而不能包办代替，不能给学生一个完整的探索方案。要相信学生中蕴藏着巨大的积极性和创造力，要敢于放手让学生自己在实验中去寻找解决问题的方法，去尝试成功与失败，在做中学习。

三、研究性课题的设置

　　根据新的课程计划，在高中阶段开设了综合实践活动课程，这是基础教育改革中的一项重要举措。新大纲规定："研究性课题是以学生独立活动为主的课程，它们是高中化学课程的重要组成部分。积极组织好研究性课题的教学，有利于培养学生的创新精神和实践能力，帮助他们了解社会和现代科技知识，增强环保意识，提高对科教兴国的认识。"同时，新大纲规定课题研究为14个课题，课时占总学时的比例接近20%（必修加选修），其中有一半时间用于学生间的汇报和交流。

　　课题研究设置的意义毋庸质疑，但是在教学中如何落实到位呢？

　　1、课题的设置要切合学生的实际
课题的设置要切合学生的知识和能力的发展。如学生刚接触课题研究时，由于对课题的知识背景和研究的一般方法缺乏了解，因此在进行课题研究的选题时，应以小课题研究或给定课题研究的主题为主要形式。同时由于学生个性发展的差异，课题研究的目标要考虑到不同类型、不同层次学生的不同发展，要具有一定的开放性和弹性。在提出课题时，应注意化学实验思想的典型性，知识运用和能力训练的综合性，方法上的灵活多样性。

　　2、课题的研究要有正确的指导
课题的指导分为背景知识介绍，实验方法指导，课题数据的处理及研究报告的撰写等。当学生通过实验得出结论后，还应指导学生及时总结，并考虑能否进行改进。指导时，教师应有科学的态度和严谨的作风。

　　四、研究性课题教学的实例
一个课题的教学时间一般为4课时，其中2课时用来交流。对于课题"市售食盐中碘的检验"，在具体实践过程中，我们利用第一学时进行知识准备，主要解决以下几个问题：①食盐中为什么要加碘？②能否加碘单质？③食盐中碘的存在形式。④含碘化合物的物理、化学性质。⑤该化合物是否存在特征反应，⑥特征反应现象是否明显。第二学时，指导学生分组讨论，设计实验方案，对一些共性问题引导学生进行讨论，如仪器、药品的选择，反应时环境是否有污染等等。第三学时，学生带着设计的方案进行实验，记录实验数据，对课堂上未能完成的内容，允许课后继续完成。第四学时，学生进行交流，通过这次课题研究，同学们都有不同程度的收获，提高了分析问题和解决问题的能力，科学态度和钻研精神也有所提高，特别是同学们在活动中激活了思维，激发了探索研究周围事物的兴趣。