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摘要實驗既是化學學科發(fā)展的基礎，又是化學教學的有效手段，以實驗為基礎開展探究教學是化學教學的方向之一。以實驗目的、實驗原理、實驗裝置、實驗步驟、實驗現(xiàn)象和實驗結論等實驗要素為切入點為實驗探究教學創(chuàng)造更多的實踐途徑，從而實現(xiàn)基于實驗的探究教學在理念、思維和操作層面的發(fā)展。

關鍵詞化學實驗實驗要素實驗探究

實驗是科學賴以產(chǎn)生和發(fā)展的基礎，探究是科學發(fā)展和科學教育的有效途徑。因此，實驗和探究都是中學化學課程實施的重要方式。同時也是化學教學中教與學的重要精神和理念。實驗教學能驗證知識，加深理解，但它首先應是一種探索，以培養(yǎng)創(chuàng)新意識，可見，實驗又是探究的重要載體，如何利用和開發(fā)現(xiàn)行教材中的實驗開展探究，實現(xiàn)實驗與探究的整合，是每一位化學教師力圖思考并盡力解決的問題。

作為精神和理念，實驗與探究是并存的，都是歷來已久的；但作為教學和學習的方式，實驗教學已經(jīng)形成了較為完整的理論系統(tǒng)和實踐體系。因此，依托實驗教學的已有體系可以為實驗探究開辟更廣闊的天地。具體的化學實驗在內(nèi)容和形式上不盡相同，但一個相對完整的化學實驗方案，一般包括實驗課題、目的、原理、用品及規(guī)格、步驟和操作、現(xiàn)象和結果處理、討論與交流[1]等基本要素。分析和研究實驗要素可以為實驗探究搭建更多的平臺。

1實驗目的：由“驗證”向“探究”轉(zhuǎn)化

實驗目的是實驗要素中的核心要素。這是因為，實驗的目不同，實驗的內(nèi)容、手段和方法就不同。筆者認為，實驗目的的轉(zhuǎn)變是理念層面的轉(zhuǎn)變，即給學生充分探索答案的機會[2]。在新課程實施的今天，學生仍然使用“實驗手冊”，這大大地減輕了師生設計實驗方案的負擔，同時也抹殺了學生充分探索答案的機會，也會導致一部分教師“有而無憂”的心理，形成“飯來張口、衣來伸手”的壞習慣，磨滅了再創(chuàng)造的機會。倘若教師有“實驗手冊”而學生沒有，教師的再創(chuàng)造是完全可能的，學生探索的機會也會增大。

有些“實驗手冊”中的實驗，雖有“探究”之名，而無“探究”之實，或由于“實驗手冊”的存在而喪失了探究的可能。如一個“探究乙醇的性質(zhì)”實驗的“思考與猜想”欄目中，設置了如下內(nèi)容：寫出乙醇和水的結構式，請猜測金屬鈉能否跟乙醇發(fā)生化學反應？你為什么做出這樣的猜想？將一塊金屬銅片放在酒精燈火焰的外焰上灼燒，可能發(fā)生什么反應？反應中銅表現(xiàn)出什么性質(zhì)？將灼熱的表面變黑的銅片伸入盛有氫氣的瓶中，可能發(fā)生什么反應？反應中氫氣表現(xiàn)出什么性質(zhì)？你認為乙醇是否具有還原性？將灼熱的表面變黑的銅片立即放入無水乙醇中，可能發(fā)生什么現(xiàn)象？請你將你的猜想設計成一個化學實驗加以證明。這一設置表明了編者的“良苦用心”，千方百計“引導”學生設計實驗方案，但就是因為“過分的設計”和“手冊的出現(xiàn)”（后續(xù)問題的導向作用）導致了探究很難達到預期的效果。

該實驗的內(nèi)容則是乙醇與鈉和氧化銅兩個反應，只要稍作分析：乙醇與鈉反應表現(xiàn)出氧化性；與氧化銅反應表現(xiàn)出還原性?？梢姡掖嫉难趸€原性是并存的，實際上，這是絕大多數(shù)物質(zhì)的通性。倘若以此出發(fā)，可以設置如下問題引導學生進行猜想和方案設計：①乙醇有沒有氧化性和還原性？理由是什么？②怎樣證明乙醇有氧化性或還原性？可以選擇哪些化學試劑？通過這樣的問題設計，其開放性大，探究的可能性就更大，即使在“手冊”里預先呈現(xiàn)，也不會給學生以暗示。

2實驗原理：由“單一”向“發(fā)散”轉(zhuǎn)化

一般實驗中，實驗原理是事先給定的，教師也很難對實驗原理進行干預或改變，但制備物質(zhì)往往有不同的途徑，不同的制備途徑所應用的原理可能有所差別。因此，在物質(zhì)制備實驗中可以對實驗的原理進行探究，從而設計多種實驗方案，并進行合理的選擇。如制備Al(OH)3的各種方案是基于不同原理的：

①Al3++3OH-=Al(OH)3↓；

②Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+；

③AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓；

④2AlO2-+3H2O+CO2=2Al(OH)3↓+CO32-；

⑤Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓。

通過方案的設計、對比和分析，既鞏固和拓展了知識，又使學生清晰建立Al(OH)3兩性的概念。

又如，教材采用在沸水中滴加FeCl3的方法，利用加熱促進FeCl3水解制取Fe(OH)3膠體：FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(膠體)+3HCl。然后，引導學生思考：促進FeCl3水解的方法也不僅僅是加熱，學生通過實驗證明，將少量Na2SO3固體或溶液加入FeCl3溶液中同樣也可以得到Fe(OH)3膠體，此法比教材實驗更為方便，同時給化學實驗尋找到更多的探究空間。

3實驗裝置：由“給予”向“創(chuàng)造”轉(zhuǎn)化

化學實驗中的實驗裝置往往是事先給予的，這不僅會導致學生對課本實驗裝置的僵化，同時也會對新的實驗裝置的解讀產(chǎn)生困難，從而喪失了創(chuàng)新和創(chuàng)造的機會。化學實驗裝置往往由常見的玻璃儀器拼湊而成，一種任務可由不同裝置完成。利用裝置的分析解剖或技術改進創(chuàng)造新的實驗裝置，為實驗探究找到了新的切入點和有效的途徑。對具體裝置的分析和研究中發(fā)現(xiàn)其存在的缺陷，設計新的裝置來加以改進以創(chuàng)造更合理的裝置。如氣體發(fā)生裝置、氣體收集裝置、尾氣處理裝置的改進和創(chuàng)造就是最為典型的例子。

通過對裝置的改進和創(chuàng)造的探究，既讓學生從原理上理解了裝置的功能優(yōu)劣，又拓展了視野，還培養(yǎng)發(fā)散和輻合思維，發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維。通過氣體收集裝置的改進和改造，學生還總結出：收集密度比空氣大的氣體采用的裝置是低進高出，收集密度比空氣大的氣體采用的裝置是高進低出，排水法的收集裝置實質(zhì)上也是高進低出，這是由于氣體的密度小于水的密度決定的。

實驗裝置的工業(yè)化又是裝置有效探究的內(nèi)容之一，如在氯堿工業(yè)裝置的改進和創(chuàng)造過程中，不僅加深了學生對工業(yè)裝置的理解，同時又明晰了科學技術發(fā)展的歷程。

4實驗步驟：由“指定”向“設計”轉(zhuǎn)化

實驗步驟是由實驗假設和實驗方案決定的，一個實驗目的就有多種實驗假設，會產(chǎn)生更多的實驗方案，從而導致多種多樣的操作步驟。而“實驗手冊”中卻以“經(jīng)典”步驟，把學生“做實驗”的實踐過程禁錮在“讀實驗”的文本對話中。教材需要“讀”，實驗也要“讀”，實驗在多重因素的影響下，自覺不自覺地走上了“只讀不做”的大道。因此，有學者提出要突破和超越“讀”的觀念，強化對“做”的認識，在讀與做之間尋求動態(tài)的發(fā)展，也許可以讓科學教育走向一片更廣闊的天空。

實驗是“做”的良好機會，如果希望學生“做”，那必須給學生一定的“做”的自主權。例如，在探究氯水的漂白作用時，根據(jù)Cl2+H2O≒H++Cl-+HClO及H2O≒H++OH-和HClO≒H++ClO-可知氯水的成分主要有H2O、Cl2、H+、Cl-、HClO，還有極少量的ClO-和OH-，因此，對氯水中起漂白作用的微粒的假設是多樣的，可能是一種微粒或多種微粒的共同作用，根據(jù)不同假設而設計的實驗的方案也應該是多樣的，學生選擇實驗的操作順序則更應該是多樣的。只有這樣，實驗的步驟才真正是學生自己親手設計的。當學生親手實踐著自己的想法和設計，那是何等的享受??！這是學生在“閱讀”實驗步驟時所無法享受的。

筆者認為，“實驗手冊”應該隱退為教師的教學參考用書，讓學生有更大的實踐自主權。在學生手里，應該是一張空白的實驗報告單，這需要學生去書寫、去創(chuàng)造。但這會給教師批改實驗報告單帶來很大的挑戰(zhàn)，因為機遇與挑戰(zhàn)并存，教師會迎接挑戰(zhàn)；因為教育是為學生服務的，教師有責任迎接挑戰(zhàn)；因為實驗報告單是學生的作品，教師會學會欣賞。

5實驗現(xiàn)象：由“事實”向“問題”轉(zhuǎn)化

實驗中，實際得到的理論預測的實驗現(xiàn)象間存在3種關系：即完全一致，有些偏差，或截然不同。

如果實驗現(xiàn)象與預測的截然不同，一般認為是基于不同機理導致的，教師往往會帶領學生深入探究。如在進行Al的性質(zhì)實驗時發(fā)現(xiàn)，用除去氧化膜的Al片分別與H+濃度相同的稀HCl和稀H2SO4反應時，發(fā)現(xiàn)存在明顯不同的現(xiàn)象：①跟稀鹽酸反應快，產(chǎn)生氣泡多；②跟稀硫酸反應慢，產(chǎn)生氣泡很少。從而提出假設：①氯離子對反應有促進作用；②硫酸根離子對反應有抑制作用。并設計兩種實驗方案進行探究：①在稀硫酸中加入固體食鹽，發(fā)現(xiàn)反應明顯加快；②在稀鹽酸中加入固體硫酸鈉，發(fā)現(xiàn)反應幾乎沒有什么影響。最后得出結論氯離子對鋁片跟H+反應有促進作用，這一探索結論與Cl-與Al3+形成配合物AlCl4-[4]從而加速致密氧化膜結構的破壞這一科學結論是一致的。公務員之家:

如果實驗現(xiàn)象與預測現(xiàn)象有些偏差，一般認為化學試劑的純度原因，稍作解釋以了事。實際上，這可能涉及更為廣泛的反應機理，更有必要探究。如在盛有少量FeCl2溶液的試管中滴入數(shù)滴KSCN溶液（Fe2+不能使KSCN溶液變血紅色），再向混合液中加入一定量的新制氯水時只有一點點淺紅色，并沒有預測中的血紅色。這一探究活動中發(fā)現(xiàn)，滴加試劑的順序不同會導致不同的實驗結果，從而對操作步驟進行改進。

現(xiàn)實的問題往往是綜合性的，化學實驗中的意外現(xiàn)象、學生生活中遇到一些化學問題往往能開闊學生的思路，成為實驗教學中的良好素材和探究起點。即使是與理論預測完全一致的結論也可以質(zhì)疑。

6實驗結論：由“確認”向“批判”轉(zhuǎn)化

一般地，現(xiàn)象與預測吻合，結論與所學知識一致，這是實驗成功的標志。筆者認為，這同樣有推敲的必要性和可能性。如在比較酒精燈火焰溫度的實驗中，將一根小木條迅速平放入火焰中，1~2秒鐘后取出觀察[5]，發(fā)現(xiàn)在外焰部分的木條被燒黑了，從而得出“酒精在外焰燃燒最充分，火焰中外焰溫度最高”的結論。最新研究表明：酒精燈火焰溫度的高低順序為：內(nèi)焰＞外焰＞焰心[6]。由此反思，小木條在酒精燈火焰中的炭化能否證明酒精燈火焰的溫度高低？木材的炭化是一個復雜的化學過程，其炭化程度是由受熱的溫度、受熱的時間和氧氣的含量等多種因素共同決定。因此，木條的炭化程度不能反映酒精燈火焰溫度的高低。從這一事例可以說明，即使是正確的結論也只能是相對正確的，科學是不斷發(fā)展的，因此也有必要質(zhì)疑，從而發(fā)展學生的批判性思維。教師決不能把教材的結論作為神圣的教條，而把自己和學生淪為書本的奴隸。學習和教學都需要質(zhì)疑，有必要采用不同的方法和眼光進行閱讀和思考，以免唯書本定勢[7]。

上述6轉(zhuǎn)化實現(xiàn)了3個層次的超越：首先，是理念層次上的超越，即實驗目的由“驗證”向“探究”轉(zhuǎn)化；其次，是思維層次上的超越，實驗原理由“單一”向“發(fā)散”轉(zhuǎn)化突出了發(fā)散思維，實驗現(xiàn)象由“事實”向“問題”轉(zhuǎn)化和實驗結論由“確認”向“批判”轉(zhuǎn)化則突出了逆向思維和批判性思維；第三，是實踐層面上的超越，即實驗裝置由“給予”向“創(chuàng)造”轉(zhuǎn)化和實驗步驟由“指定”向“設計”轉(zhuǎn)化。因此，通過對各個實驗要素進行方向性的調(diào)整都可以為實驗探究搭建有效的平臺。

然而，在實驗探究過程中會遇到各種困難，以中學生所擁有的知識水平，很難得出完全符合實際的正確的結論，但這既是實驗探究的特點，更是實驗探究的精髓——注重結果更注重過程。

參考文獻

[1]劉知新.化學教學論.第3版，北京：高等教育出版社，2004：160

[2]靳玉樂.探究教學的學習與輔導.第2版，北京：中國人事出版社，2003：186

[3]劉德華.“點擊”學校課程：走在十字路口的科學教育，福州：福建教育出版社，2001：66

[4]北京師范大學無機化學教研室等編.無機化學.下冊.第4版，北京：高等教育出版社，2003：674

[5]課程教材研究所、化學課程教材研究開發(fā)中心.義務教育課程標準實驗教科書•化學•九年級上冊.第2版，北京：人民教育出版社，2006：21

[6]王克勤，逯俊玲，左志軍.化學教學，2003(11)：42~43

[7]梁良良，黃牧怡.走進思維的新區(qū)，北京：中央編譯出版社，1996：124~133