高中学生化学实验探究能力培养尝试

高中学生化学实验探究能力培养尝试

云南省泸西一中化学组秦恒友探究性化学实验题在近几年的高考中频频出现，就是因为这类题具有综合性强、开放性强等特点，能很好地考查学生分析问题、解决问题和创新思维的能力。实验方案的设计与评价不但能够考查学生分析和解决问题的能力，而且还能考查学生思维能力、实验探究能力、创新能力以及综合应用能力，这种题的区分度高，高考中具有很好的选拔功能。这也就要求高中化学老师要在化学教学中重视探究实验设计与评价，培养学生创新意识和创新精神。而且多年的高考实验考查也证明实验教学的重要性。

正是因为认识到实验教学的重要性，笔者在教学活动中也非常重视实验教学，特别是对学生实验探究方面进行了尝试，不仅使学生受到了一定的启发，学生的实验探究能力也得到了一定的提高，对于复杂的实验设计和探究基本能提出相应的解决方案，一般的途径为：问题→提出猜想→设计实验方案实验论证→观察实验现象、讨论、归纳、得出结论→发现特殊现象，提出新猜想。下面举两例说明：

案例l：溴水与金属镁的反应探究

在一次考试中遇到这样一道题目：某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：①将镁粉投入冷水中，未见任何现象；②将镁粉放入溴水中，观察到只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色逐渐褪色；③将镁粉放入液溴中，未观察到任何明显现象；④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快褪去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是

A．镁粉只能直接与溴水中的溴反应

B．水是镁粉与溴发生反应的催化剂

C．产生极少量的气泡是由于镁粉与水发生反应

D．镁粉与溴水中的酸发生反应，导致平衡移动使溴水褪色

讲解该题时，对该反应的反应机理学生中持两种不同的观点。一种认为金属

镁跟溴水中的H+作用，从而促使可逆反应：Br+H

2

O==H++Br一+HBrO，平衡向正反

应方向移动，溶液中颜色褪去(猜想1)；另一种则认为是单质Br

2

，直接跟Mg发生氧化还原反应(猜想2)。对此问题，如果教师硬性给出答案可能说服力不强，效果也不好，所以就以此为课题，对其进行实验探究。在教师的指导下让学生自行讨论并设计实验进行验证。按照“提出问题(镁与溴水反应机理)→理论推导收集资料提出猜想(猜想1和2)→设计实验方案实验论证→观察实验现象进行分析→得出结论”的基本思路。大体过程如下：①设计实验方案：针对提出的猜想，学生设计了如下方案：将镁粉放入溴水中，观察溴水是否褪色，有无气泡产生。如果溴水褪色且有气泡产生，证明反应过程为猜想1；如果溴水褪色且无气泡产生证明反应过程为猜想2。②实验验证：将镁粉放入溴水中，结果发现镁粉能使溴水褪色，但不是没有气泡而是开始产生少量的气泡，后来就没有气泡。实验结果与学生的两种猜想并不一致。因为与预期的设想不一致。③重新猜想：有的小组认为反应机理为猜想1、2都有，有的小组认为反应机理为猜想2，理由是：若反应机理为猜想l，气泡将持续产生，直到溴水褪色。再设计方案将镁粉放入液溴中，结果无明显现象，经过启发引导这时才发现选项B的重要性，向含有镁粉的液溴中滴加几滴水，结果发现溴的红棕色很快褪去。④得出结论：根据实验

结果，对照猜想，分析归纳得出结论。镁粉与溴水的反应过程为：Mg+Br

2==MgBr

2

，

水在反应过程中起催化作用。刚开始时，有极少量的Mg与HBr反应产生氢气。

通过I：述过程，充分体现了学生的主体地位，在整个过程中，学生所能体会到的不仅仅是一个知识点，也不仅仅是部分知识点的综合应用，更重要的是对化学学科的认识和科学态度的培养。使学生亲身体验到类似于科学家发明、发现的“问题→提出猜想→实验论证→观察现象得出结论→新猜想……”的科学探究过程，不仅有利于学生进行科学方法洲练，培养学生的探究意识、创新精神和实践能力。而且有利于学生创新个体的形成和发展。

案例2：苯的结构的探究

如在学习重要的芳香烃苯的时候，首先介绍苯的发现史：苯是在1825年由英国科学家法第(Michael Faraday)首先发现的。1834年后，法国化学家日拉尔

(C·F·Ger-hardt)等人确定了苯的相对分子质量为78，分子式为C

6H

6

。1865年

凯库勒才提出我们现在所说的凯库勒式。从发现苯到初步确定苯的结构为什么会需要这么长的时间呢？激发学生的学习必趣之后，就引导学生按照“提出问题(苯的结构)→理论推导提出猜想(苯的结构简式)→设计实验方案实验论证→观察实验现象进行分析→得出结论”的基本思路来模仿科学家的思路探究苯的结构。大体过程如下：①猜想结构：学生大多数都猜想为具有碳碳双键或三键的不饱和结构。②针对提出的猜想，设计实验方案：加入溴水或高锰酸钾溶液中，观察溴水或高锰酸钾是否褪色。③实验验证：苯加入溴水或高锰酸钾溶液中，溴水和高锰酸钾均不褪色。实验结果与学生猜想的结构并不一致。因为与预期的设想不一致。

④重新猜想：结构特殊，特殊在哪儿呢？学生“疑惑”了，但学生的思维却被激活了，这时教师进行启发：苯能否像烷烃那样发生取代反应呢？真的不能发生加成反应吗？此时教师提供资料：苯能像烷烃一样发生取代，苯可以和氢气在一定

的条件下发生加成反应。根据这些事实，你能否推测出苯分子的结构呢？⑤得出结论：苯的化学键为特殊的碳碳键，不同于碳碳单键和双键的特殊的键。再引导学生阅读相关科学家的推测，讲解苯的结构的确定，特别是凯库勒发现苯的结构的过程，学生在体验科学探究的同时，对苯的结构特点和性质有了更加深刻的认识。由于实验探究过程明确，现象明显，锻炼了学生的思维能力，也让学生体验了科学家的探究过程，也提高了学生的探究能力。

作为一名高中化学教师，应该是教学生如何进行探究，注重培养学生实验探究的能力，进行课堂教学设计，进行引导，而不是把探究的过程和结果告诉他们。教师在教学中要多引导，多指导学生设计一些探究性实验，为学生探究和创新提供更好的平台和空间，让学生在探究过程中不断地发现问题，提出猜想，设计实验方案进行验证，使自己的探究过程不断趋向合理，学生自己的主动参与会使学生充分体验探究性实验的魅力，从而可以更有效地提高学生学习化学的兴趣，培养学生的创新能力。