浅谈化学实验在研究性学习中的应用

【前言】浅谈化学实验在研究性学习中的应用由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。本文试图从化学实验与研究性学习的关系，化学实验与研究性学习的方法等方面阐述化学实验对研究性学习的重要意义。 一、化学学科特征决定了化学实验可以作为探究性学习的途径 “化学是以实验为基础的一门自然科学”是化学学科的基本特征。即使在多媒体高度发展的今天，...

【摘 要】化学实验是学生化学学习中能动性的实践活动，实验的直观性、结果的不确定性、过程的可控性、方法的多样性、现象的美观性等都能激发学生的学习兴趣。而研究性学习注重对知识主动探究、发现和体验，研究性学习的特征决定了化学实验必然是探究性学习的重要途径。本文试图从化学实验与研究性学习的关系，化学实验与研究性学习的方法等方面阐述化学实验对研究性学习的重要意义。

【关键词】化学实验；研究性学习

引言：

研究性学习是由学生在一定情景中发现问题、选择研究课题、设计实施方案，对知识主动探求、发现和体验，学会对信息获取、分析、判断、选择，并重视解决实际问题的积极的一种学习方式。一般从学科领域或社会现实生活中选择和确定研究主题，创设一种类似于科学研究的情境，学生自主、独立地发现问题，调查、搜集处理信息，然后用实验、操作，表达与交流等探索活动；获得知识、技能、情感与态度的发展，特别是探索精神和创新能力的发展。它可以使学生体验和了解科学探索过程，养成自主研究、创新的意识和习惯，形成和提高创造能力，增长知识，积累和丰富直接经验的活动过程。因此，研究性学习的过程就是解决问题的过程，研究性学习最主要、最突出的属性就是研究性和探索性，其次还具有专题性、开放性、实践性、综合性、创造性以及学生的自主性等。

化学是以实验为基础的一门自然科学，化学实验是学生化学学习中的能动的实践活动形式。化学实验为学生创设了亲身参与实践的情境，具有获知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。化学实验的功能和探究性学习的特征决定了化学实验必然是探究性学习的重要途径。

本文试图从化学实验与研究性学习的关系，化学实验与研究性学习的方法等方面阐述化学实验对研究性学习的重要意义。

一、化学学科特征决定了化学实验可以作为探究性学习的途径

“化学是以实验为基础的一门自然科学”是化学学科的基本特征。即使在多媒体高度发展的今天，化学实验仍然是化学学科发展的最直观、最生动、最有效的教学载体。学科的基本特征决定了学科的学习特点，在实验中学习化学无疑是最有效而又最重要的化学学习方法之一。在化学实验中，学生通过实验研究和认识物质，掌握化学基本原理和基本技能，初步学会化学研究的实验方法。化学科学以实验为基础的学科特征，更有利于学生进行化学探究性学习。如在“氨气还原氧化铜”的实验设计中，我尝试通过研究性学习形式，以研究来促进学生的学习激情，并借集体讨论探究的方式让学生感受探究的乐趣和合作的快乐。

（1）创设问题情境，激发探究兴趣

首先向学生呈现“NH3能否除去Cu中混有的CuO”这一问题，引起学生困惑，产生探究欲望，同时提供给学生已前学习过的H2和CO还原CuO的实验所需仪器等，以及制备NH3的药品等其他无机药品。

然后，引导学生对该问题分析，从NH3中氮元素化合价、氧化还原反应原理以及H2还原CuO的实验三方面引导。

（2）组织探究小组，讨论实验方案

在教师组织下，分成若干小组，学生开始讨论和探索，学生根据氧化还原原理和NH3中氨元素化合价为负三价，并通过对H2还原CuO实验的类比和想象，能够初步假设氨气具有还原性，并明确该实验问题是用NH3将CuO还原为Cu单质而除杂。

在此假设基础上，学生开始收集资料，并借助已有的实验仪器和药品，拟定实验方案，此时各组围绕着实验装置展开争论：

①有小组认为氨气的密度比空气小，主张用氢气还原氧化铜的实验装置和实验步骤；②另外的小组则认为氨气是具有刺激性气体，为了防止氨气被排放到空气中，主张采用一氧化碳的实验装置和实验步骤，但尾气用稀酸去吸收。最后，教师总结各小组的实验方案，主要是以下两种。

方案一拟订的实验步骤：

①用氢氧化钙和氯化铵制取一定量的氨气；

②将少量的氧化铜装入硬质大试管中；

③加热氢氧化钙和氯化铵的混合物将氨气通入大试管中，排尽试管中空气；

④继续通入氨气，同时加热大试管，使反应进行；

⑤反应结束后，停止加热至大试管冷却，观察实验现象；

方案二拟订的实验步骤：

①用氢氧化钙和氯化铵加热制取一定量的氨气；

②将少量的氧化铜装入玻璃管中。并且用一导管通至小烧杯的稀硫酸的液面之上，以便将尾气吸收；

③加热氢氧化钙和氯化氨的混合物将氨气通人玻璃管中，排尽管中空气；

④继续通入氨气，同时加热玻璃管，使反应进行；

⑤反应结束后，停止加热至玻璃管冷却，观察实验现象；

（3）小组分配工作，实验验证假设

1.各小组的学生分配好在实验过程中的工作分工，根据自己拟订的实验步骤讲行实验。观察和记录实验现象，做出实验结论。

2.教师巡视，记录评价实验操作的正确性、小组分工的合理性、小组成员的协调性。

3.实验诊断与评价

各小组汇报实验过程和实验现象，总结和归纳此类实验的实施过程：

按照方案一进行实验的小组学生观察到氧化铜由黑色转变为光亮的红色，管口有水生成，同时也闻到氨气的刺激性气味；按照方案二进行的小组学生不仅可以观察到与方案一小组实验的相同的实验现象，而且实验时间比较短，剩余的氨气也被吸收，防止了氨气对空气的污染。

通过对氨气还原氧化铜的实验探索，能够根据氧化还原反应原理判断出氨气的还原性，并能够将氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验与氨气还原氧化铜联系起来，既复习了前面所学的知识，又通过实验探索出氨气的还原性。按照方案二实验的小组同时也注意到在实验中如何有效防止实验的尾气对空气的污染，但是，也应该在玻璃管口放上石棉绒，防止氧化铜被氨气流冲走。

（4）教师评价

根据教师刚才的观察和学生自我的评价，评出“最优创意”，“最优合作”，“最优操作”等小组。就这样，学生在竞争中得到了探究的乐趣和合作的愉快，在愉快中培养了科学精神。

探究性实验设计对于发展学生的科学探究能力、提高他们的科学素养具有重要意义。探究式学习方式能调动学生参与教学的积极性，发挥学生自主探究的能动性，使化学教学焕发出生机。课堂教学选用探究式，就可以让学生在自主学习中探究，在质疑问难中探究，在观察比较中探究，在矛盾冲突中探究，在问题解决中探究，在实践活动中探究，真正培养了学生的探究能力。

二、化学实验过程就是科学探究的过程

化学实验是人们认识和研究物质的一种科学方法，是人们根据研究的对象和研究的目的，创造性地运用科学知识和实验手段，有计划地实施探究性实践活动的过程。因此，化学实验本身就是一个创造性地探究的过程。化学发展的历史也充分证明：化学科学的任何一项重大的突破，无一例外地是经过化学实验而取得的。没有化学实验，任何新东西都不能简单从理论上推出真正的化学性质。中学生化学学习中的化学实验，虽然绝大多数是对物质及其变化的再认识，但从本质上看，这一过程与科学家进行的科学研究中的化学实验是一致的。当化学实验被用作探究性学习的途径时，化学实验的创造性和探究性便充分显示出来。学生在实验过程中积极地动脑动手，体验科学家科学探究的过程和方法，获得科学探究的乐趣和成功的喜悦。如做“铁钉生锈”实验时，学生互相交换自己或小组的心得体会，甚至有学生了一根刷了油漆的钉子半浸在水作对比实验。又如二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应时，学生将盛满二氧化碳气体的试管倒扣在装有浓氢氧化钠溶液的烧杯，反应后氢氧化钠溶液进入试管，直观生动的实验现象给学生带来了活的知识，这和以往生硬的记忆相比，的确有事半功倍的效果。

所以，在学生的化学学习过程中，完全可以利用实验这个手段进行探究性学习。

三、化学实验的多样性为探究性学习中验证假供了科学方法

和科学家进行的科学探究一样，探究性学习也具有问题特征、收集信息特征、假设特征、验证特征和评价反馈特征。学生在探究性学习中，针对发现的问题，在回忆总结已有的知识和经验、收集和整理信息的基础上，作出大胆假设或猜想，并通过化学实验对提出的假设或猜想进行证实或证伪。比如在元素化合物知识的学习中，就有一个问题可以采用研究性学习的方式。

提出问题：在卤素教学中涉及到这样一个问题，在NaOH溶液中滴加酚酞显红色，继续往试管中滴几滴新制的氯水，溶液褪成无色。为什么试管中的酚酞最终变为无色？

作出假设：

1、NaOH与氯水中：HCl、HCIO发生中和反应，使c（OH-）减小，酚酞变无色。

2、氯水中HCIO氧化酚酞使其结构破坏而褪色。

3、氯水中H+中和了NaOH中的OH―，使溶液显酸性，使酚酞变无色。

实验探究：

1、在NaOH溶液中滴加几滴酚酞，变红，逐滴滴入HCl溶液，直至溶液褪色，后返滴几滴NaOH溶液，发现溶液又呈红色。

2、在NaOH溶液中滴加几滴酚酞，变红，逐滴滴入氯水，到溶液褪色，后再滴几滴NaOH溶液，发现溶液不变红色。

3、在（2）实验的试管中滴几滴酚酞溶液，溶液又变红色。

4、用久置的氯水来进行（2）的实验，发现溶液仍变红色。

得出结论：

1、溶液中c（H+）、c（OH-）的变化等导致酸碱指示剂颜色变化。

2、新制氯水有很强的氧化、漂白性。

3、新制氨水使.NaOH的酚酞溶液褪色，是由于HCIO的氧化漂白作用。

4、久置氯水主要成分为HCl，无漂白性。

所以，化学实验不仅是学生探究性学习时验证假设或猜想的主要方法，也为学生将来从事科学研究提供了一种方法。这种对比式与解剖式棺结合的研究探索，已不再是单一的教与学的活动了，而是一种教、学、研并存的新型的教学方式了。在学生更多的参与中，使教学任务能高效率完成，而且更有利于培养学生的综合能力，增强他们的辩证唯物主义观念。

总之，实验探究是开发学生创新思维的有效途径，形式一定要灵活多样，不要把学生的思维局限于课本和参考书，要给学生以时间，让他们在大量的实践中学会探究，学会自主学习，这样，我们的教学才能在时间和空间上的到解放，做到事半功倍的效果。而学生在学习上也能克服枯燥的简单学习，完全自主积极的投入到自我发现的激情学习当中，不但能提高他们的学习积极性，也能把知识自我消化，以使成绩提高的更加真实。更主要的是对他们以后的人生指明了很好的学习精神和态度，使他们在遇到困难的时候不再茫然，而是以积极的态度解决问题，照亮前程。

参考文献：

[1]马联芳、叶传满.中学生研究性学习入门指导.上海：同济大学出版社，2001年10月

[2]宋心琦.普通高中课程标准实验教科书化学必修1.北京：人民教育出版社 ，2007年3月

[3]何惠彬.化学实验与研究性学习.福建：惠安高级中学，2006年6月

本文为甘肃省教育科学十二五规划课题，课题批准号【2012】GSG393；武威市教育科学十二五一般规划课题，项目编号WW【2011】GH49。