周小英 沈理明

（1蘇州大學材料與化學化工學部江蘇蘇州215123；2太倉市雙鳳中學江蘇太倉215416）

初中化學探究教學模式的實踐

周小英1，2沈理明1

（1蘇州大學材料與化學化工學部江蘇蘇州215123；2太倉市雙鳳中學江蘇太倉215416）

本文結(jié)合科學探究的要素，在初中化學教學中進行了實驗探究、問題探究、協(xié)作探究、實驗課題探究等探究教學模式的實踐。

初中；化學；探究；教學模式；實踐

《全日制義務教育化學課程標準（實驗稿）》指出，“科學探究是學生積極主動獲取化學知識、認識和解決化學問題的重要實踐活動”，“科學探究涉及提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評價、表達與交流等要素”。那么，如何組合科學探究的要素，在初中化學教學中實施探究教學？筆者進行了探究教學模式的實踐。

一、實驗探究的教學模式

實驗探究的教學模式是：創(chuàng)設實驗情境——提出問題——作出假設——討論交流——實驗驗證——得出結(jié)論。教材中二氧化碳的反應原理是直接呈現(xiàn)的，而教師采用上述探究教學的模式，收到了較好的教學效果。教師將一瓶可樂飲料帶入課堂，打開瓶蓋，見有大量氣泡冒出，問：“這些氣泡是什么氣體？”教師在瓶口連接帶導管的單孔橡皮塞，將氣體通入澄清石灰水中。當學生看到澄清石灰水變渾濁時，就會對溢出的氣體的確是二氧化碳的事實深信不疑。這時教師提出問題：你知道二氧化碳在實驗室里究竟是怎么制取的？此時學生對本課的學習主題一下子產(chǎn)生了濃厚的興趣。他們集中注意力，盡力思考學過的反應中有哪些反應可產(chǎn)生二氧化碳，并提出如下假設：①木炭的燃燒反應；②石蠟的燃燒反應；③木炭還原氧化銅；④碳銨受熱分解；⑤銅綠受熱分解等。教師將反應方程式一一列于黑板上，并補充了⑥石灰石和鹽酸反應和⑦石灰石和稀硫酸反應。隨后組織學生討論交流上述反應是否可作為在實驗室制取二氧化碳的最佳反應。通過討論交流，學生對前五個反應初步得出了結(jié)論：①②④得到的氣體純度不高，而③的高溫條件較難滿足，⑤的藥品不經(jīng)濟，因而這些反應雖然都生成了二氧化碳但不能成為實驗室制取二氧化碳氣體的方案。面對⑥⑦兩個沒有遇過但同樣有二氧化碳氣體生成的反應，有的說前面反應都被否定了，這兩個反應可能是最佳選擇；有的說不一定，得用實驗事實來證明。在教師的組織和指導下，學生躍躍欲試，利用教師提供的實驗材料（石灰石、稀鹽酸、稀硫酸、試管、鑷子等）開始了實驗設計和探究。師生通過討論設計出一組對比實驗并進行實驗探究：將2～3粒石灰石分別放入兩支相同的試管中，再分別倒入稀鹽酸和稀硫酸各5mL。觀察、對比反應中產(chǎn)生氣泡的快慢。針對實驗探究中的現(xiàn)象，學生幾乎都能得出結(jié)論：石灰石和稀鹽酸的反應速率適中，較適合實驗室制取二氧化碳。對學生來說，經(jīng)歷思考問題、作出假設、實驗驗證等過程，對學生學會做事很重要。

二、問題探究的教學模式

以問題為主的問題探究模式：知識回顧（實驗預習）——分組探究——交流問題——設計方案——實施實驗——歸納總結(jié)。這種模式體現(xiàn)教學過程“發(fā)現(xiàn)問題——實驗探究解決問題——在實驗過程中發(fā)現(xiàn)新的問題——再實驗探究——再發(fā)現(xiàn)問題……”的認知規(guī)律。從思維方式看，通過先發(fā)散再收斂、再集中，體現(xiàn)了創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)規(guī)律。因此本模式可適用于化學理論的實驗探究。化學理論的形成，往往需要較多的實驗來驗證，把這些實驗分成若干類型，分解到幾個小組中去進行實驗，最后進行交流，效果較好，使學生的創(chuàng)造性思維能力得到展現(xiàn)。

“中和反應”的實驗探究中，教師通過啟發(fā)、引導學生探究，發(fā)現(xiàn)“往氫氧化鈉溶液中滴加鹽酸無明顯現(xiàn)象”時，學生頓時納悶起來“氫氧化鈉和鹽酸究竟有沒有反應呢？該如何證明反應發(fā)生了沒有？”教師可抓住這一契機，進行追問讓學生進行小組交流，并及時提供能拓展思維的實驗用品（稀硫酸、稀鹽酸、溫度計、pH試紙、無色酚酞、石灰石粉末、水、試管、小燒杯、滴管等），或通過學生自己所查閱的文獻資料、收集的信息等，讓學生自己設計實驗方案去探究實驗的本質(zhì)。結(jié)果在小組交流后學生一致認為上述反應是發(fā)生的。如有小組學生代表拿出課前預習時收集到的復分解反應發(fā)生條件的資料，認為氫氧化鈉溶液中的氫氧根離子與鹽酸溶液中的氫離子會結(jié)合生成水，滿足了復分解反應的條件。還有學生認為發(fā)生化學反應的理由是往氫氧化鈉溶液中滴加一定量鹽酸后，感覺到試管壁很熱，這顯示了該學生靈敏的感知能力；但很快遭到別的組反駁：濃硫酸溶于水，氫氧化鈉溶于水均放熱，可并沒有發(fā)生化學反應，因此不能根據(jù)有無放熱來判斷反應的發(fā)生。經(jīng)過一番小組交流，各小組利用所提供的實驗用品設計出實驗方案。有小組提出使用pH試紙測pH值，溶液中的氫氧根離子會被不斷消耗而使反應中的混合溶液的酸堿性逐漸發(fā)生變化，所以可以去驗證反應的發(fā)生。為使自己的方案更有說服力，他們還設計了用水代替鹽酸的對比實驗。其他組想到用酸堿指示劑，同樣也是擬確認混合溶液酸堿性的變化，如滴加鹽酸的過程中，若滴有無色酚酞的氫氧化鈉溶液的紅色慢慢消失，即可證明兩者的反應。另外有的組提出可向氫氧化鈉溶液中滴加幾滴鹽酸后，立即加入一些石灰石粉末（或鋅粒等），觀察是否有氣泡，以此說明鹽酸是否仍存在還是已反應掉，來說明反應是否發(fā)生等等。通過再次實驗探究，最終得到了實驗結(jié)論。

這樣通過學生自己的體驗探究發(fā)現(xiàn)有的化學反應沒有明顯的實驗現(xiàn)象，但只要肯動腦動手就能使原本現(xiàn)象不明顯的實驗變得鮮活起來，從而展現(xiàn)化學變化的奇異，更加強了學生實驗探究的樂趣。在上述實驗方案中，指示劑無疑是最優(yōu)的選擇，因為通過實驗探究，學生觀察比較得出指示劑的優(yōu)勢：簡單方便，現(xiàn)象鮮明。在整個實驗探究的過程中，學生也獲得了一個明確的科學探究的思路，逐步形成一種創(chuàng)新思維能力以及獨立解決問題的能力。

三、協(xié)作探究的教學模式

以組內(nèi)合作為主的協(xié)作探究模式：提出問題—小組討論—制定方案—合作探究—應用創(chuàng)新。這種模式強調(diào)的是小組內(nèi)人員的合作，在協(xié)作中交流，在交流中獲知。因此小組討論、匯報和組間互評成為了教學過程中最重要的環(huán)節(jié)。從教學內(nèi)容上看，這種模式主要針對在理論指導下的實驗探究，特別重視對學生實驗設計能力的培養(yǎng)，這對于學生的創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)尤為必要。常見氣體的制取、凈化等方面的實驗裝置的設計以及在理論指導下的一些其他的實驗探究均可運用這種模式。

在復習課教學中，提出實驗室制取二氧化碳能不能用排水法收集并驗證性質(zhì)，讓同學在教師的指導下去探究其結(jié)果。不少學生認為“在通常狀況下，1體積水能溶解1體積二氧化碳氣體”，因此不能夠用排水法收集，但還是有較多的學生愿意嘗試。于是學生開展實驗探究，用排水法和排空氣法在同等條件下分別收集二氧化碳氣體，并用時鐘進行計時及檢驗了兩種方法所收集的氣體并比較各自的純度。結(jié)果他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，用排水法也能收集二氧化碳，而且用時更少。當向分別用這兩種方法收集的二氧化碳的試管內(nèi)倒入等量石灰水檢驗時發(fā)現(xiàn)，排水法收集的二氧化碳中的石灰水更渾濁，而排空氣法收集的二氧化碳中倒入石灰水渾濁不明顯，有的剛出現(xiàn)渾濁振蕩后沉淀便馬上消失了，說明排水法收集的二氧化碳更純。有些學生還不僅僅以此為滿足，他們繼續(xù)尋求排水法收集的二氧化碳更純的原因。通過查找資料他們了解到，鹽酸是氯化氫氣體的水溶液，且具有一定的揮發(fā)性。鹽酸越濃，揮發(fā)出的氯化氫氣體越多，故實驗制得的二氧化碳混入氯化氫氣體的可能性最大。氣體收集時，混有氯化氫氣體的二氧化碳會被水洗而收到更純的二氧化碳，而用排空氣法則顯然無法除去混合氣體中的氯化氫。這就是排水法收集的二氧化碳更純的原因。那么本次實驗中所使用的鹽酸濃度是否較大呢？所用鹽酸濃度過大是否會影響二氧化碳性質(zhì)的檢驗，出現(xiàn)“排空氣法收集的二氧化碳進行檢驗時石灰水不見渾濁”的現(xiàn)象呢？為了確認猜測的合理性，他們詢問了相關(guān)的實驗教師，并得到了肯定的答復（有些組所用的鹽酸以1∶1配制，顯然濃度較大）。這樣通過猜測、查找資料、詢問教師、實驗驗證等很快證實了他們的猜測，也解釋了實驗中的意外現(xiàn)象：為什么排空氣法收集的二氧化碳進行檢驗時石灰水不見渾濁，而用排水法收集時卻不會出現(xiàn)這種情況。當收集到的二氧化碳存在較多的氯化氫時，會在石灰水倒入后立即形成鹽酸與很稀的石灰水反應，而使石灰水失去效果，并且不能跟二氧化碳反應，也就無法看到渾濁。當不存在氯化氫時，較純的二氧化碳會馬上與石灰水反應而顯大量渾濁。

由此可見，在化學實驗教學中，有些內(nèi)容完全可以設計成讓學生自己發(fā)現(xiàn)真理、不斷更新知識、探求結(jié)果的過程，也完全可以設計成一個有利于發(fā)展學生智慧、有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神及創(chuàng)造能力的過程。

四、課題研究的探究教學模式

《全日制義務教育化學課程標準》突出了學生的實踐活動。實踐活動除了以化學實驗為重點的科學探究外，我們還要充分創(chuàng)造條件，開展其他實踐活動。在教學中開展或增補化學家庭小實驗、課本中化學實驗小課題研究、研究性學習等欄目，是課堂教學的延伸、拓展和深化，使學生在“做中學，學中做”。

以實驗課題的研究為主的探究模式：查閱資料——提出問題——設計方案——交流評價——實驗探索——成果展示。如在新授課“探究二氧化碳的性質(zhì)”教學中，學生發(fā)現(xiàn)通過傾倒二氧化碳能使燒杯中低的蠟燭先熄滅，高的蠟燭后熄滅的實驗事實后，筆者引導學生思考“生活中，兩支高低不同的燃燒的蠟燭，將它們用大玻璃杯罩住的情況下哪支先熄滅？”于是學生紛紛在家中進行了這項探究活動。其實這是一個有趣的綜合性實驗，也許學生還不一定能解釋高蠟燭先滅的原因（燃燒生成的較高溫度的二氧化碳和水蒸氣上升至杯底，后下沉，由于高蠟燭在高處先遇到它們，而與氧氣隔絕，因而先滅。而學生僅僅認為上層的蠟燭先耗盡氧氣從而先熄滅），但是學生經(jīng)歷了探究學習的過程，其思維能力和動手探究的能力等得到了培養(yǎng)，同時為后續(xù)的“燃燒與滅火”的學習進行了鋪墊。此外還如自制碳酸飲料，用花卉或果皮自制酸堿指示劑，探究雞蛋殼的主要成分，探究食品包裝袋中“脫氧劑”的成分等等。令人欣喜的是這種探究模式易于發(fā)揮學生的創(chuàng)造性思維，變被動地學習為主動地學習，從而使學生自主學習能力得到充分發(fā)揮，學習興趣高。但這一教學模式實施的難點在于教師如何對學生的學習過程進行有效的控制，還值得繼續(xù)研究。

［1］中華人民共和國教育部制定.全日制義務教育化學課程標準（實驗）［M］.北京：北京師范大學出版社，2001

［2］林美鳳.還課堂以生命［J］.中學化學教學參考，2008，（12）：14～16

［3］白無瑕，張薇等.將實驗創(chuàng)新納入探究式教學中［J］.化學教育，2008，（3）：26～29

［4］周改英.新課程實驗主題探究教學及其思考［J］.教學儀器與實驗，2009，（2）：25～27

1008-0546（2010）10-0005-03

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10.3969/j.issn.1008-0546.2010.10.002