依托教材实验栏目提升学生的科学探究能力

山东省泰安迎春学校   闫宝珠

山东省泰安南关中学   刘文静

教材是教师教学的主要课程资源，是教师落实课程标准设计教学、组织教学的重要依据。教材在很大程度上影响和决定了教师的教学方式和侧重点。山东教育出版社出版的义务教育化学教科书（以下简称鲁教版化学教材）非常重视实验内容的设计与编排，在教材中设置了《实验探究》《活动天地》《到实验室去》等栏目，对培养学生的科学探究能力起到不可替代的作用。笔者在多年使用鲁教版化学教材的过程中，切实感受到依托教材、充分发挥各实验栏目的功能，是提升学生科学探究能力的主要途径。下面通过实例谈谈是如何利用这些栏目的。

一、利用《实验探究》栏目，增进对科学探究过程的理解

鲁教版化学教材中最能体现化学新课程教学理念的是《实验探究》栏目。教材（五四制）共设置了27个“实验探究”内容，根据不同的实验内容，探究活动涉及不同的科学探究要素，旨在通过具体的实验探究活动，让学生理解和体验科学探究过程，并在实验探究中获得有关的化学知识和技能，形成科学的态度和价值观。

鲁教版化学教材为让学生对科学探究过程有一个整体认识，在刚开始学习时，非常有创意地设计了一个简单而涵盖科学探究全要素的实验活动———探究蜡烛燃烧的奥秘。实践证明，此探究活动增进了学生对科学探究的认识和理解，并对今后实验探究起到了重要的引领作用。具体教学过程如下：

师：通过上节课的学习，对蜡烛的燃烧同学们可能提出了很多想要探究的问题。大家先阅读教材中“实验探究1－1”，然后说说小明同学要探究的问题是什么？整个探究过程可以分成几个环节？

生：小明同学想探究的问题是：固体石蜡是否需要变成石蜡蒸气才能被点燃？整个探究过程分成：提出问题、猜想与假设、设计并进行实验、结论与解释、反思与交流几个环节。

师：小明同学进行了三个实验，一是在空气中点燃固体石蜡，二是点燃液态石蜡，三是用玻璃导管将燃烧蜡烛火焰中气态石蜡引出点燃，你认为可行吗？实验后小明同学进行反思，并对实验进行改进，你从中得到什么启发？

生：我认为小明同学对蜡烛三种状态下的燃烧都考虑了，实验方案是可行的。他的反思非常有必要，对实验操作进行改进，实验现象更具说服力。

师：结合小明的实验与自己的实验操作，谈谈你对科学探究各要素的认识。

生1：猜想与假设不能任意乱猜，它是下一步设计实验方案的依据，而方案的设计是否科学合理又决定我们能否得出正确的结论，达到目的。

生2：实验方案设计要合理正确，否则前功尽弃，不能得到正确的结论。

生3：猜想与实验结果出现不一致时，不能轻率下结论。

生4：实验后的反思非常重要，能帮助我们改进和优化实验，也能帮助我们发现新的问题。

……

在“思”“做”“思”的反复交替过程中，学生经历了高层次思维活动，认识和理解了科学探究的要素，而深层次的认知和积极的情感体验，也促进了学生科学素养的全面发展。

二、利用《活动天地》栏目，激发学生科学探究的兴趣

《活动天地》栏目是鲁教版化学教材中引导学生进行探究学习浓墨重彩的一笔。全书共设置35个“活动天地”内容，通过实验、观察、调查、阅读、资料收集、讨论等多种活动形式引导学生主动地参与学习，激发学生参与探究的兴趣，培养学生分析和解决问题的能力。

例如，九年级化学全一册第四单元第三节《钢铁的锈蚀与防护》中设置的《活动天地———影响钢铁锈蚀的因素》，围绕同学们司空见惯的钢铁锈蚀现象展开对影响锈蚀因素的探究活动：

师：针对同学们对生活中钢铁制品锈蚀情况作出的大胆猜想，下面我们分成若干个辩论队，每个队成员立足本队的观点，去评判其他队的观点合理与否。辩论中希望同学们冷静思考，积极发言，有理有据，争取胜利。

生：……

这样的教学形式极大地调动了学生的参与度，学生兴趣高昂地投入到学习过程中。在此基础上，再引导学生设计实验方案对猜想进行验证。在引导学生不断地“发现问题”“解决问题”和“反思提高”的探究活动中提高了解决实际问题的能力。

三、利用《到实验室去》栏目，培养学生的实验探究能力

从《到实验室去》栏目名称可知，鲁教版化学教材特别强调让学生走进实验室完成相关实验任务，通过动手、动脑来“学化学”“做化学”，而不是“看化学”“听化学”，希望摒弃不让学生做实验的违背化学教学规律的现状，在积极地动手、动脑中促进知识的巩固和实验探究能力的提高。

《到实验室去》包含了课标要求的8个必做实验。这8个必做实验内容包括了物质分离提纯、气体制备、物质性质探究、化学反应的控制、定性和定量实验等诸多方面。从实验的要求看涵盖了药品取用、物质加热、溶解、过滤、沉淀、洗涤、装置气密性检查、气体收集等基本操作；也包含了反应装置设计、实验结果分析、误差分析等科学方法的内容。给学生提出实验任务，规定学生到实验室去独立完成相关任务，保证了课标的有效落实，也有利于监督和评价实验开展情况。完成这8个实验不仅是练习实验操作，更重要的是为学生提供实验设计以及深层次的认知参与和积极的情感体验，进一步培养学生科学探究能力。

例如，针对“探究燃烧的条件”的实验室任务，我们进行了如下的教学探索：

师：今天我们要完成两个实验任务，一是自行设计并动手实验，探究燃烧的条件；二是探究促进物质燃烧的方法。首先对任务一的问题作出你的猜想，为验证猜想你如何设计实验呢？下面分组讨论。

……

师：教材中设计的第一个实验：分别尝试点燃浸过酒精和水的木条，目的是要探究燃烧的哪个条件？

生：燃烧必须有可燃物。

师：对。我看到有的小组选用了这个方案进行实验验证：一个同学点燃浸过酒精的木条很快燃烧了；而另一个同学点燃浸过水的木条，开始没燃烧，但他锲而不舍继续进行，过一会儿木条也燃烧了。你认为他的锲而不舍是“任性、贪玩”还是有事实依据而为之？

生：老师，干燥的木条能够燃烧，但我想知道浸过水后就确实点不着吗？那为什么森林大火那些湿的树木也成片地燃烧？

师：这位同学思考得非常好。他从生活中的例子受到启发，继而进行探究，说明同学们能把化学与生活联系，希望同学们坚持这一点。不过这位同学的坚持证明了教材中的这个实验设计不能达到目的。虽然酒精是可燃物，水不是可燃物，但木条本身是可燃物，浸过水的木条经稍长时间的点燃，水分蒸发后木条就可被点燃。这个实验能给你什么启示？

生：老师，我知道了。在设计实验时要注意变量控制，当探究燃烧必须有可燃物时，就要控制一个是可燃物，一个不是可燃物。如一个用木条，一个用石子。或者一个用石棉浸酒精，一个用石棉浸水。

师：在完成第二个任务时，有的组设计了制取氧气并将氧气通过导管通向燃烧的蜡烛，效果非常明显。还有的组设计了将一个块状和一个片状的相同质量木头分别点燃的实验，也取得了很好的效果。请这些组的同学谈谈实验设计的意图和如何想到这一设计方案的。

生1：我们是受生活中的例子启发而想到的，烧蜂窝炉时，当做完饭后将炉子下方的进风口关闭就能让炉内还未烧完的煤球明显燃烧不旺了。可见控制进入氧气的量可控制燃烧的剧烈程度。

生2：煤球做成蜂窝状也是利用了这一点，增大了表面积后与空气接触更多，更利于燃烧。

……

不局限于教材中的实验内容，学生自主设计实验并完成，一堂课下来，学生有思考、有交流、有动手操作，不仅学会了应用探究去解决问题的方法，更重要的是在联系生活实际中借助自主的实验探究真正认识了燃烧这一化学反应是可以人为控制的，由此，我们可以通过控制“火”更好地为人类服务，避免火灾对人类的危害。

四、利用课后实验习题，拓展科学探究空间

鲁教版化学教材为了能够给学生创造更多探究的机会，有意识地把一些相对简单、包含要素少的活动内容通过“在线测试”“挑战自我”“单元练习”“信息冲浪”等课后练习以家庭小实验、查阅资料、调查研究、写论文、方法探究、反思交流的形式呈现给学生。据笔者统计，此类练习占总练习量的10%左右，这样的练习设置把探究活动从课内延续到课外，也使探究活动更贴近生活，不仅提高了学生的兴趣，也促进了学生探究能力的提升。

例如，九年级全一册第一单元的练习题第13题，学生读完这个题后感觉没有真正地做过，不知有何现象，无从着手回答。我们立即成立了2个兴趣小组并开展了实验探究活动：

师：我们按照题目中的描述进行实验：1组同学第一步得到热的硫酸铜溶液进行第二步时尽可能保持温度不变；2组同学可以使其自行冷却，并将实验的烧杯放在一个不易受震动的地方静置。

学生进行实验并观察。

师：两组同学先将观察到的现象汇报一下。

1组：我们组做完全部实验后基本看不出硫酸铜晶体大小的变化，但形状变规则了。

2组：我们组发现吊在溶液中的小块硫酸铜晶体变大了，并且也是规则的。

生：我还发现2组最后溶液颜色比开始略浅些，但1组的基本没变。

师：同学们观察得非常仔细。能否解释为什么出现两种不同的现象呢？

学生讨论，交流。

师：实际上在溶液中始终存在两个溶解、结晶过程，即：溶质微粒离开晶体表面扩散进入溶液的过程和溶液中溶质微粒重新聚集回到晶体表面的过程。这两个过程的速度主要与温度有关。

生：1组同学的实验现象说明在温度不变时，溶液中的溶解和结晶速度相等且不变，达到了一个平衡；2组同学的实验温度降低时，溶液中结晶的速度大于溶解的速度，失去平衡，所以溶液中溶质微粒回到晶体表面聚集，晶体长大了，而溶液中溶质微粒相对变少也就出现颜色变浅的现象。

生：老师，我明白了溶液中的溶解平衡决定了1组同学实验中硫酸铜晶体大小不发生变化，但为什么硫酸铜晶体从不规则变成规则的呢？

……

该实验不仅让学生感受到了实验的乐趣，而且让他们在自主的探究中拓展了视野，获得了更多的知识，学会了探究的方法，相信对他们未来的化学学习必能起到较大的助推作用。

实践证明，以课程标准为指导，依托教材、充分利用教材栏目中的实验内容，赋予其科学方法、思维方式、情感体验、科学态度等教育内涵，精心设计实验活动，提供充分的动手机会，就会使学生对科学探究越来越有兴趣参与，学生的科学思维及科学探究能力也会得到全面的培养和提高。

（《山东教育》2020年7、8月第29、30期）