摘要：高中化學課程改革以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)為宗旨，積極倡導讓學生親身經歷以探究為主的學習活動，而化學實驗就屬于科學探究的一種重要方式和途徑，學生掌握基本的實驗方法，具備一定的化學實驗技能和實驗能力，是進行科學探究活動的基礎和保證。新教材的必修模塊突出科學探究活動的設計，探究教學可劃分為兩種過程，一是發(fā)現知識的探究，二是解決問題的探究。在新課程教學實踐中我們應該重視實驗和各類實踐活動，提倡自主探究、合作交流的學習方式，鼓勵學生敢于質疑，敢于創(chuàng)新，最終促進學生的終身可持續(xù)發(fā)展。
關鍵詞：高中化學 實驗探究 教學設計
一、背景分析
在國家頒布的《化學課程標準》中要求讓學生有更多的機會主動地體驗探究過程，在知識的形成、聯系、應用過程中養(yǎng)成科學的態(tài)度，獲得科學的方法，在“做科學”的探究實踐中逐步形成終身學習的意識和能力。義務教育初中化學新課程“將科學探究作為課程改革的突破口”，倡導以科學探究為主的多樣化的學習方式，激發(fā)學生的主動性和創(chuàng)新意識，促使學生積極主動地學習。高中化學新課程在義務教育化學課程的基礎上，進一步倡導“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程”“重視探究學習活動，培養(yǎng)學生的科學探究能力”。隨著北京市2007年進入高中新課程，化學實驗探究教學已成為一種重要的教學模式。以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)為主旨的化學新課程改革，其突出特征就是強調科學探究。高中化學新課程給予化學實驗更充分而全面的關注。在高中化學課程標準中，無論是在課程理念、課程目標、內容標準，還是在教學建議、評價建議、教科書編寫建議、課程資源的開發(fā)與利用建議中，都對實驗進行了系統(tǒng)的討論。高中化學課程改革以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)為宗旨，積極倡導讓學生親身經歷以探究為主的學習活動，培養(yǎng)他們的好奇心和求知欲，發(fā)展他們對科學本質的理解，培養(yǎng)他們的科學探究能力。而化學實驗就屬于科學探究的一種重要方式和途徑，學生掌握基本的實驗方法，具備一定的化學實驗技能和實驗能力，是進行科學探究活動的基礎和保證。在大力開展科學探究的新課程改革推動下，化學實驗也被注入了新鮮血液，格外引起化學教育教學的重視。課程標準中的“活動與探究建議”里提供了許多實驗活動，原因之一就是為了突出學生的實驗探究活動，轉變學生的學習方式。
二、高中新課程模塊的實驗探究內容分析
新課程突出以學生的發(fā)展為本，倡導自主、合作、探究的學習方式，對新教材的設計和呈現提出了新的要求，即以學生的學習為中心，為自主、合作、探究式學習提供支撐。可以說，以事實性知識的呈現為中心還是以學生的學習為中心，成了新舊教材的分水嶺。
科學探究內容的教學和學習目標的實現，必須讓學生親身經歷豐富多彩的探究活動。普通高中《化學課程標準（實驗）》在內容標準中對各個主題的學習都提出了探究活動的具體建議，這就為教師理解和實施“科學探究”教學提供了有效的指導。對于“活動與探究建議”中的探究活動，可以從不同的角度對其進行分類，以便于教師把握。新教材的必修模塊突出科學探究活動的設計，讓學生盡可能通過探究活動來學習化學知識。教材在內容的呈現上，不是把現成的結論直接告訴學生，而是從學生已有的生活經驗出發(fā)，創(chuàng)設生動活潑的學習情景，引導學生自己去發(fā)現和提出問題、做出假設和猜想，設計方案，并通過觀察、實驗、閱讀、思考、討論等活動，獲得對知識的理解。
在課程內容方面，教學大綱只是從演示實驗和學生實驗兩個方面規(guī)定了教學中的實驗內容。而新課程必修模塊則在這方面有了非常大的改變。首先，從實驗內容的范圍來看，不僅要讓學生“初步學會物質的檢驗、分離、提純和溶液配制等實驗技能”，還要“認識實驗、假說、模型、比較、分析等科學方法對化學研究的作用”，“體驗科學探究的過程，學習運用以實驗為基礎的實證研究方法”，“樹立安全意識，能識別化學品安全實驗標識，初步形成良好的實驗工作習慣”等等�？梢�，課程內容對于實驗的挖掘是非常全面的。其次，從實驗內容的涵義來看，不僅規(guī)定了學生要學習的實驗內容，而且還在“活動與探究建議”中給出了相應的各種實驗活動。教學大綱僅重視告訴學生在化學實驗中應該學什么、學到什么程度，而課程標準還進一步提供了如何學、怎樣學的彈性建議。
三、實驗探究教學設計及案例分析
探究教學設計是在對教學環(huán)境中的探究活動所涉及的各種因素進行系統(tǒng)分析的基礎上，對探究教學活動進行合理規(guī)劃的活動過程，也是一個把一般教學設計原理運用到探究教學中去的過程。在這個過程中，設計者一定要牢牢把握教學環(huán)境中探究活動的特點，根據不同的內容和環(huán)境靈活地對教學活動進行周密的安排。在化學教學中，以過程與方法為軸線開展實驗教學，既重視學生知識與技能的建構，又強調學生情感、態(tài)度與價值觀的提升，應是開展實驗教學的最終目標。
1．形成新知識的實驗探究
這種探究課的教學設計是形成新知識的探究，強調內容的重要性。因為知識是探究活動得以開展的基礎，如果缺乏必要的知識，探究活動顯然無以為繼。每一學科的基本知識和基本結構是不會有很大變化的，而這些基本知識和基本結構則為學生今后的發(fā)展和處理人間事務提供了必不可少的基礎。因此要根據內容來確定教學目標，安排探究活動，整個探究教學序列的安排要符合學科的內容架構。
（1）化學實驗條件的探究
以蔗糖的水解為例。人教版高一必修2第三章第四節(jié)《基本營養(yǎng)物質》中的實驗3-6“蔗糖的水解”，如何證明蔗糖水解的產物是葡萄糖的教學片斷體現了由演示法、問答法和探究法三種方法融合而成的實驗探究教學模式的組合教學方法（見下圖）。
在現實化學教學中，許多教師缺乏對實驗條件的深入分析。比如，探討影響化學反應速率因素的實驗，不少教師只是演示給學生看，先出現現象的反應速率快從而得到影響速率的因素，很多教師到此為止，而沒有對實驗中溶液為何采用相同濃度或相同溫度進行分析。這其實是一種重要的科學方法——變量控制。因為只有這樣，反應速率才僅與其中一種因素有關。所以，教師深入分析教材中的實驗內容，挖掘出其中蘊涵的探究因素，通過探究性實驗真正促進學生科學素養(yǎng)的提高。
（2）化學性質的探究
例如必修2第四章學習二氧化硫的化學性質時，設計實驗驗證SO2和NaOH溶液發(fā)生反應。此實驗無明顯現象，學生設計實驗：可以用加入指示劑的方法驗證。向滴有酚酞的NaOH的紅色溶液中通入SO2，紅色褪去，證明發(fā)生反應。有學生提出：溶液褪色也可能因為SO2具有漂白性使紅色酚酞變成了無色的物質。學生分析：方法一：向上述剛好褪色的溶液中再滴入一些NaOH溶液，若紅色復出，則是因為第一種解釋對，否則第二種解釋正確；方法二：加熱褪色后的溶液，若紅色不再復出，則是因為第一種解釋對，否則第二種解釋正確。然后學生進行實驗，得出結論。學生設計SO2的還原性應表現在它與氧化劑的反應上，可通過SO2與鹵素單質水溶液、過氧化氫等氧化劑的反應來證明它的還原性。學生進行實驗，觀察實驗現象。但是發(fā)現SO2和雙氧水無明顯現象，教師可馬上追問如何設計實驗證明SO2和雙氧水是否發(fā)生反應。學生分析：SO2和雙氧水若發(fā)生反應生成SO42-，可通過檢驗SO42-的存在證明。學生設計實驗并證明。教師通過以上一些實驗探究活動可以使學生更好地掌握SO2的化學性質。不過教師在講授新的元素化合物知識時如果進行探究活動就要強調基本知識，以便于通過探究活動獲得比較系統(tǒng)的知識。
下圖是南京師范大學化學教育研究所的孫同明和李廣洲的文章《問題解決教學與中學化學實驗》中提出化學實驗問題解決教學的實施程序
2．應用新知識的實驗探究
以氯水成份的探究為例。
關于人教版必修1第四章第二節(jié)《富集在海水中的元素---氯》，一位老師設計了如下的關于氯水成份探究的教學流程（見下圖）。
本節(jié)課采用實驗探究教學模式。在探究氯水使滴有酚酞的NaOH溶液褪色原因時，分為五個階段：
（1）創(chuàng)設問題情境階段：通過教師創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生探究褪色的興趣。這一步驟對學生的元認知策略、問題解決技能和態(tài)度學習均有十分重要的意義。它主要是讓學生形成清晰的目的圖式，奠定解決問題的方向，引起學生對探究活動的動機和興趣。因此教學者必須提供有一定難度的問題。
（2）提出假設階段：一種假設是同學認為是氯氣與水反應生成的HCl和HClO中和了NaOH堿性所致；另外一種假設是同學認為是氯氣與水反應生成的HClO具有強氧化性使紅色酚酞變成了無色的物質。在這個步驟中，一些一般的認識策略和智慧技能得到了學習。由于這一步是問題解決十分關鍵的一步，因此，首要的教學事件就是教師或其他指導者不要對學生進行過多的干涉，即使有時學生的假設看起來相當幼稚。只有這樣，我們才能使學生真正獲得問題解決的能力，也只有這樣，對科學的本質、科學家工作的真諦學生才能真正領略到。第二，有時學生的注意偏離了問題本身，教師不妨給予簡單的提醒，但這種提醒決不能干涉學生對問題的思考，僅僅幫助學生提起元認知的監(jiān)控作用，不偏離目標而已。
（3）設計實驗方案階段：在分組討論中學生將自己各種假設匯總，在相互交流中相互分析、相互糾正形成正確的實驗方案過程。此過程盡量地展現學生的思維，通過學生與學生的交流、評價，相互補充、相互糾正形成正確的認識，教師是創(chuàng)設各種學生需要的條件，為學生解決問題提出幫助，調動學生積極參與學習過程。就設計過程而言，學生主要是在進行智慧技能的學習，因此，教師必須為學生提供充足的驗證條件，有實驗的還要提供完備的實驗設備。對驗證過程，教師不妨以一個參與探究者的身份，參與到活動中去，對個別重要條件予以言語提醒，但和上面過程一樣，不要急于去干涉學生的活動。
（4）實驗驗證階段：學生通過上述分析設計實驗方案并實際操作。培養(yǎng)學生的實驗動手能力和觀察能力。這一步驟對于智慧技能、認知策略、言語信息的學習起作用。
（5）解決問題得出結論階段：學生通過實驗現象的分析討論，得出正確結論。在這個階段學生會逐步學習分析實驗的現象、得出結論的技能和進行小組合作的態(tài)度和方法。當學生通過口頭或書面的形式表達出來時，表明學生已經把新的言語信息與以往的認識結構聯系了起來，也即通過了語義編碼過程。這個策略的習得對學生今后的學習是很有幫助的。然后教師布置實驗習題鞏固加深學生對氯水成分的認識，培養(yǎng)學生靈活運用知識解決問題的能力。進一步訓練學生對科學探究的一般過程與方法的認識和掌握。
在本節(jié)課中教師就是選取氯水的成份這個知識點展開探究活動的。讓學生根據實驗目的和原理設計評價方案，獨立完成有關實驗。可以說實驗探究的過程是一個不斷優(yōu)化實驗、優(yōu)化思維的過程，對學生而言難度雖大，但可以有效地訓練他們的實驗能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，培養(yǎng)學生在觀察中發(fā)現、在發(fā)現中思索的能力，實現知識、技能的統(tǒng)一。教師在指導學生探究性實驗過程中，應充分發(fā)揮學生的主體作用，并從多方面開發(fā)學生的思維，使學生始終處于不斷探索的情境中。從而激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，提高學生的創(chuàng)新能力。
這種探究課的教學設計是應用新知識的探究，強調對學生探究技能和思維能力的培養(yǎng)。即要把能力的培養(yǎng)作為第一依據。至于選擇什么內容，則是次要的事，只要通過這種內容的學習能夠培養(yǎng)出學生特定的能力即可，內容只不過是獲得能力的媒介而已。這種設計有時甚至可以要求根據能力的序列發(fā)展，重新編排內容，至于內容的體系如何，則是另一回事。例如我們在必修1中學習元素化合物中可以設計一些探究實驗：對于CO32-和HCO3-結合H+能力，甲認為HCO3-結合H+能力強，理由是在等質量的碳酸鈉和碳酸氫鈉固體中加入等體積等濃度的鹽酸，碳酸氫鈉固體中產生氣體速率快；乙認為CO32-結合H+能力強，理由是在同一溫度下同濃度碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液的pH，前者大于后者�？梢詥l(fā)學生設計實驗：取相同體積、相同濃度的碳酸鈉的碳酸氫鈉溶液放入同一試管中，再滴加鹽酸，如果馬上有氣泡產生，則是HCO3-先結合H+；如果是滴入一定量鹽酸后才產生氣泡，則是CO32-先結合H+。
3．實驗探究教學分析及其要注意的問題
上述兩類探究設計的優(yōu)點是明顯的。內容取向強調基本知識，便于通過探究活動獲得比較系統(tǒng)的知識，而且這種取向更便于利用現有的教科書。能力取向則立足于能力的發(fā)展，大大地促進了學習的遷移性，使學生的能力得以迅速提高。探究教學設計的兩種路徑探究活動有兩種過程，一種是發(fā)現的過程，一種是問題解決的過程，所謂發(fā)現的過程就是探究者根據一定的原理，對事物進行有目的的觀察后，得出具有邏輯合理性的概念、原理或規(guī)律等；所謂解決問題的過程，就是探究者綜合運用各種概念、原理或規(guī)律來解決一個比較復雜的問題的過程。前者更多地具有歸納的意味，而后者則運用的是演繹思維。不管哪類設計從探究的本意來說，可以激發(fā)學生的學習興趣，激勵他們的探究精神，磨練克服困難，獲取成功的喜悅。
在化學實驗探究活動中教師和學生的活動可以概括為下圖：
通過探究性實驗的開展，一是有利于增強學生學習化學的濃厚興趣，調動學生的學習積極性。二是有利于發(fā)展學生的智力，有效地培養(yǎng)學生的實驗操作能力，觀察能力，思維能力和創(chuàng)造能力。三是有利于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度。在新課程教學實踐中我們應該重視課程內容與現實生活的聯系，重視實驗和各類實踐活動，重視研究性學習，提倡自主探究、合作交流的學習方式，鼓勵學生敢于質疑，敢于創(chuàng)新，最終促進學生的終身可持續(xù)發(fā)展。
在進行實驗探究教學設計時要注意以下問題：
（1）探究的選題要注意適度、能引起學生興趣和具有可操作性。第一，選擇的探究內容對于學生來講，通過對他們已有的知識、能力的提取和綜合，是可以進行探究并能得到結果的，但是，這些內容對學生來講決不能毫無疑問、不費努力即可解決。適宜的難度要求探究的內容具有適度的不確定性，其變量的多少要以學生能夠掌握和控制為限度，過多的變量使學生產生過多的疑惑。第二，能夠滿足學生現實需要的內容能夠引起學生興趣。這也是當代科學教育把目光轉向學生生活、選擇切合學生實際內容的原因之一。學生有一種天生的好奇傾向，喜歡探索未知世界，喜歡探究問題的答案。隨著問題的解決，學生的好奇心得到了滿足，也同時感受到了成就感，這些成為他進一步探究的動力所在。第三，探究教學的特征決定著探究內容應具有可操作性，即探究內容是可以通過有步驟的探究活動得到答案的問題。一是探究的結果與某些變量之間具有因果聯系，這種因果聯系通過演繹推理是可以成立的。二是這種因果聯系在現有條件下可以通過探究活動而證明。所謂現有條件，即是一方面是指現有的物質條件，如學習材料、實驗設備等。另一方面指學生已有的知識準備、技能準備等。
（2）以學生為主體，教師是學生學習的高級合作者，是引導者、組織者、促進者。探究教學在實質上是一種模擬性的科學研究活動。具體說來它包括兩個相互聯系的方面：一是有一個以“學”為中心的探究學習環(huán)境。這個環(huán)境中有豐富的教學材料、各種教學儀器和設備等，而且這些材料是圍繞某個知識主題來安排，而不是雜亂無章；有民主和諧的課堂氣氛，使學生很少感到有壓力，能自由尋找所需要的信息、自己作種種設想、以自己的方式檢驗自己設想�？傊@種環(huán)境要使學生真正有獨立探究的機會和愿望，而不是被教師直接引向問題的答案。二是教師給學生提供必要的幫助和指導，使學生在探究中能明確方向。這種指導和幫助的形式與傳統(tǒng)教學中教師的作用有很大的不同，主要是通過安排有一定內在結構、能揭示各現象間的聯系的各種教學材料，以及在關鍵時候給學生必要的提示等。實驗的成功，結論的得出，將使學生初步嘗試科學探究的樂趣，從而激發(fā)學生的學習積極性和主動性，使他們在主動探究的同時，受到科學方法的訓練，逐步認識和熟悉科學思維的一般規(guī)律。這有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力，提高學生的科學素質。由于實驗、討論是以小組形式進行，可充分調動每個學生參與的積極性，比傳統(tǒng)教學要求學生承擔更多的管理任務，使他們真正成為自主的思考者和學習者，從而取得良好的教學效果。教師在學生進行探究活動時應做到認真傾聽學生的討論、意見，必要時要介入學生的討論中去，最后還要進行點評。
主要參考文獻
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本文來自：逍遙右腦記憶 http://portlandfoamroofing.com/gaoer/76170.html
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