導語：全面開展學生思維的技巧探討實驗一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文通過實例，從探究物質性質、實驗裝置、實驗條件、實驗方法、實驗的趣味性、實驗的安全性和環境保護、設計性組合實驗、微型實驗、生活中的實驗等九個方面對中學化學的探究性實驗進行了探討，并將之與傳統的化學實驗方法進行了比較，得出了探究性實驗的學習方式更有利于激發學生的思維狀態，培養學生的創新意識，提高學生分析問題和解決問題的能力，同時有助于學生初步形成科學的態度和價值觀的結論。

關鍵詞：中學化學；教學；拓展思維；探究性實驗；創新意識

化學探究性實驗指探索研究對象的未知性質，了解它具有怎樣的組成，有哪些屬性和變化特征，以及與其他對象或現象的聯系的一種實驗。其特點是根據實驗的目的，利用已知的、外加的因素去設計實驗，進行探究實驗，研究實驗對象，看它會發生什么樣的變化，出現什么樣的現象，產生怎樣的結果。

中學化學探究實驗的模式可概括為以下五個步驟：提出問題→實驗事實→假說及其驗證→歸納結論→實際應用。

探究性實驗能夠幫助學生獲取基礎知識和基本理論，能夠激發學生的創新欲望和興趣，能夠發揮學生的積極性、主體性。在探究實驗過程中學生始終處于不斷探索的情境中，主動實驗，認真操作，仔細觀察，積極思維，充分發揮學生的潛能，培養學生創新精神，發展學生創新能力。本文探討的是從探究性實驗的設計的不同形式和內容，教師應該怎樣去培養學生的創新能力。

一、探究物質性質

認識身邊一些物質的性質是初中化學的重要內容，運用探究實驗的方法可以加深對物質性質的認識、了解或掌握。

如對家庭中使用的在碳銨化肥（NH4HCO3）產物的探究，用圖1實驗裝置來進行探究其性質，對A加熱一段時間后，發現B中白色粉末變藍色，C中出現渾濁，D中石蕊試紙變藍色。

又如對二氧化碳密度的大小的探究，可以用測量空氣、二氧化碳質量的方法，如圖2。也可以用圖3在大的燒杯里盛二氧化碳氣體，用蘸有肥皂水的導管在燒杯中吹空氣泡，看見吹的空氣肥皂泡向上漂浮。再用蘸有肥皂水的導管在燒杯的空氣中吹二氧化碳氣泡，看見吹的二氧化碳肥皂泡沉在燒杯底部。

圖2實驗裝置圖3實驗裝置

二、探究實驗裝置

一般情況下，一個實驗有一種固定實驗裝置，但是一個實驗也可以用多種不同的實驗裝置來完成。有的實驗裝置簡單，有的實驗裝置復雜；有的實驗裝置能夠說明某一種性質，有的實驗裝置有某一種特殊的功能等等。如二氧化碳與氫氧化鈉溶液的反應可以用多種實驗裝置進行。

圖4實驗裝置圖5實驗裝置圖6實驗裝置

如圖4將充滿二氧化碳氣體的試管倒扣在氧化鈉溶液中，氫氧化鈉溶液進入試管。向圖5中盛有二氧化碳的錐形瓶中滴入氫氧化鈉溶液，小燒杯里的水倒流到錐形瓶中。向圖6盛有二氧化碳的燒瓶中擠入氫氧化鈉溶液，振搖燒瓶一會后，打開彈簧夾，就能形成噴泉。

三、探究實驗條件

由于實驗條件的不同，往往得到不同的現象或不同的產物。如鐵在潮濕的空氣中的生銹實驗。

將小片廢舊的鐵絲石棉網剪成寬約2cm，長3～4cm的網片，去掉上面的石棉放入錐形瓶里，加入少許稀鹽酸，除去鐵銹，露出光亮的鐵絲，倒去鹽酸，加水沖洗，再加入少許食鹽水，塞上單孔塞。如圖7所示，3～5min后可見在玻璃導管中形成一段液柱。說明鐵絲與空氣中氧氣反應，使瓶內壓強減少，從而形成紅色液柱。

圖7實驗裝置

四、探究實驗方法

相同的實驗，相同的實驗藥品，采用不同的實驗步驟，會使實驗成功或失敗，或形成危險。

在做實驗時，盡管嚴格按操作規程進行，但有時也會出現“必然”的意外。對意外事故的處理，不僅反映了教師的應變能力，還能反映教師心理素質的穩定性。處理的好，不僅不會影響教學及實驗效果，反而是印證正確結論的好教材。例如有一次在做白磷與紅磷著火點高低的實驗中，我先用鑷子夾取一塊白磷，并放在有水存在的表面皿上切割（因白磷易自燃），并告訴學生切割后小刀、鑷子及表面皿均要用濾紙擦干凈，而濾紙不能亂扔，否則會引起火災。我把它放在桌邊，準備稍后處理。誰知，正在講課中，濾紙忽然著火燃了起來，學生頓時驚叫起來，唏噓聲一片。經過分析討論，學生明白了其中原因，一顆好奇心才安穩下來。這時由無意注意引起的記憶更深刻，更牢固。適時對學生思維點撥，更能激發學生的創新靈感，培養學生的創新意識。

在探究濃硫酸的吸水性實驗時，可以設計出以下三個不同的裝置進行對比實驗（如下圖）。

方法一：（如圖8）在一大試管內注入15mL的濃硫酸，放入裝有2～3mL飽和硝酸鉀溶液的小試管，用橡皮塞塞緊試管口，靜置約10min后，可以觀察到飽和硝酸鉀溶液中有針狀的硝酸鉀晶體析出。

方法二：（如圖9）切一塊富含水份的瓜果（蘿卜、雪梨、蘋果）塊，在天平上稱量其質量，用塑料繩固定，放入盛有30～40mL濃硫酸的試劑瓶中，使瓜果懸于距濃硫酸液面1～1.5cm上方，塞緊試劑瓶口靜置約20min后，取出瓜果觀察到有些萎縮，放在天平上稱量，其質量明顯減少。

方法三：（如圖10）往試劑瓶中注入30～40mL的濃硫酸，用塑料繩象系稱盤一樣系一小塑料瓶蓋，在瓶蓋上放一塊藍色的硫酸銅晶體，懸放在距濃硫酸液面1～1.5cm上方，塞緊試劑瓶口靜置約5min后。可見藍色硫酸銅表面有白色斑點出現，隨著時間的延續，白點會越來越大，再放置2～3天，藍色硫酸銅晶體會全部變成白色粉末。

又如用加熱過氧化氫溶液的方法制取氧氣的實驗，按課標要求讓學生將裝有5%的過氧化氫的溶液試管加熱，當學生把帶火星的木條放在試管口時，只發現火星閃亮而不復燃。教師立即問學生：為什么會產生這種現象？你能說出可能的原因嗎？我歸納學生回答主要有下列幾種可能：①是生成的氧氣不夠多；②生成氧氣含量較低；③加熱時有水蒸氣產生使火星難以燃燒；④過氧化氫的濃度不夠高等。有學生提出改進意見，將5%的過氧化氫的溶液改成15%，并在試管口加裝一個干燥管后，加熱試管1～2min后再在上方放入帶火星的木條后，木條就能復燃。（如圖11）

圖11實驗裝置

五、探究實驗的趣味性

化學實驗具有機動功能，可以激發學生的化學學習興趣，啟迪學生思維，開拓創新精神，這是我們的共識。但是過分強調“學科中心”的化學課程與教學，使化學實驗的“學術化”傾向十分明顯。國內外的各種調查顯示，很多中學生對化學學習的興趣正在明顯降低，甚至一些學生放棄了化學學習。導致這一狀況的原因是多方面的，但做了化學實驗，是否就一定能夠激發和保持學生的化學學習興趣問題引起了教師們的思考和研究。因此，如何增加探究化學實驗的趣味性，成了化學教學密切關注和研究的一個問題。初中常見趣味實驗的設計內容如表1所示：

表1趣味實驗的設計內容：

實驗內容探究活動實驗目的

探究紅磚粉末對過氧乙酸消毒液是否起催化作用探究實驗原理、方法和步驟提高學生的學習興趣，培養學生的創新意識和應用知識的能力

用廢干電池鋅片制備硫酸鋅探究實驗原理和步驟激發學習興趣，鞏固所學知識

自制天然酸堿指示劑探究實驗方法和實驗現象提高學習興趣，激發學生對知識的渴望

自制“軟皮雞蛋”探究實驗方法和原理激發學習興趣，鞏固所學知識

測定雨水或校園內土壤的酸堿度探究實驗方法和現象激發學習興趣，培養學生分析問題和解決實際問題的能力

自制碘酒消毒液探究實驗方法和原理提高學生的學習興趣，激發學生的創新意識和應用知識的能力

又如在學習氣體的溶解性大小時，已知氯化氫是一種極易溶于水的氣體。若燒瓶中裝滿的是干燥的氯化氫氣體（如圖12），具體操作方法是將膠頭滴管的水擠入瓶內，輕輕振搖燒瓶，然后打開彈簧夾，燒杯中的水進入燒瓶內，呈噴泉狀噴出從而形成美麗的紅色噴泉（如圖13）。

圖12實驗裝置圖13實驗裝置

六、探究實驗的安全性和環境保護

探究實驗的安全性，避免、減少事故的發生。探究實驗要減少環境污染，讓學生建立起對社會的責任感，處理好實驗中產生的廢液、廢氣，盡量減少廢液、廢氣的產生，進行“綠色化學”實驗的研究等。“綠色化學”體現了化學科學、技術和社會的相互聯系和相互作用，是社會對化學科學發展的新要求。它對于保護人類賴以生存的環境、實現人類社會的可持續發展具有重要意義。因此，建立綠色化學的理念，現應成為化學課程與化學實驗教學改革的重要指導思想。

如氫氣的爆炸實驗：

方法一：在小燒杯里加入洗衣粉配成的水溶液，約占體積的1/3。用兩根玻璃管，同時等量向燒杯溶液中通入氫氣、空氣，液面上產生很多小氣泡。撤掉兩個導管，用燃著的木條點燃氣泡。氣泡立即產生爆鳴聲，無任何危險。

方法二：（如圖14）制取氫氣、驗純。取一帶肚的膠頭滴管（去掉橡膠頭），將滴管大口與橡皮管連接。點燃，氫氣在導管口處安靜燃燒。左手拿住滴管，用右手把通氫氣的橡膠管拔掉，可見氫氣繼續燃燒且火焰增長很多，約3～4s后，可聽到爆鳴聲，同時看到管下端噴出火焰。安全可靠，沒有危險。

圖14實驗裝置圖15實驗裝置

方法三：（如圖15）用礦泉水塑料瓶截去1/4，將瓶口夾在鐵架臺上。塞上帶1～2cm長尖嘴玻璃管，套上橡皮管，用向下排空氣法收集氫氣。收集滿氫氣后，拔去橡皮管，拿走產生氫氣裝置。用明火在短導管口點燃氫氣，氫氣安靜燃燒，隨著瓶內氫氣量減少，空氣由下口進入瓶內，跟氫氣混合，火焰越來越小，猛然間“轟”的一聲爆炸，瓶內有一團火直沖而下，產生爆炸聲。

圖16實驗裝置

方法四：（如圖16）將廢棄的洗發精塑料瓶切去底部，在上端按上圓珠筆金屬尖下端套在帶有鐵環的塑料筒上，防止塑料瓶上浮，放入水槽制成。使用時如果通入的氫氣不純遇明火即發生爆炸，將塑料瓶炸開而不會發生危險，而且氣體的發生裝置也不受影響，因為進氣管處與塑料瓶內的氣體隔著一段水柱，安全系數高。經過精心改進的實驗不僅增強實驗的效果，而且開拓了學生的視野，大大地激發了學生學習的興趣和熱情，更重要的是增強了學生的創新意識，培養學生了學生的創新的思維能力。

七、探究微型實驗

微型實驗是近20年發展較快的一種新的化學實驗，微型實驗節約藥品，節省時間，操作安全，污染少，學生可以自己動手自制儀器，自行實驗，積極參與，激發興趣，培養創新精神。

如水和酒精混合的體積變化實驗。取一干燥帶大膠頭（如圖17）的膠頭滴管，倒置，從導管口向滴管中加入顯紅色的水，水面約占總體積的一半（A處），再從導管口向滴管中加入無色的酒精，加滿滴管（B處）。用拇指按住管口，上下顛倒滴管兩三次，紅色的水和無色酒精混合，有少量氣泡產生，橡膠頭稍稍變“癟”。松開拇指，液面下降2～3cm（C處）。儀器易得，操作簡便，用料很少，現象明顯。

圖17實驗裝置

同常規化學實驗相比，微型化學實驗具有以下一些特點：

①節省實驗經費：實驗表明，微型實驗的試劑用量比常規實驗節省90%，且采用代用品作實驗，在儀器上花費也很少，故微型實驗大大節省了實驗經費。

②操作安全、污染小：微型實驗藥品用量少，反應產物少，實驗中不會造成危險；同時，生成的污染性物質的量少，對環境的污染也就小。

③節省實驗時間：微型實驗同常規實驗相比，具有儀器簡單、用劑量少、反應速率快、現象明顯的特點。所以，演示實驗微型化能節省實驗時間，提高課堂教學的質量。

④激發學生化學學習的興趣：微型儀器來源廣泛，可以做到人手一套。在實際教學中，教師只要積極引導，就能實現人人動手的目標。學生可以通過自制儀器和動手做實驗，既訓練了動手能力，培養了創新思維，同時較強的參與意識及微型實驗內在的魅力，又大大地激發了學生進行化學實驗的興趣，培養了學生創新實踐能力。

八、探究設計性組合實驗

設計性實驗是對學生思維能力的高層次要求，它要求學生運用所學知識和一定的實驗技能，通過分析、綜合、推理、聯想、想象等多種思維活動設計出實驗的具體方案，并用實驗加以探究。如在講到二氧化碳對生活和環境的影響時，已知人體吸入的空氣中二氧化碳的體積分數約為0.03%。怎么樣用實驗探究人體呼出的氣體中二氧化碳的體積分數呢？有沒有可行的方法？教師可提供出(如圖18)所示的裝置給學生操作和討論。

圖18實驗裝置圖19實驗裝置

操作（一）：關閉活塞b，打開活塞a，人緩慢吸氣；操作（二）：關閉活塞a，打開活塞b，人緩慢呼氣；上述操作（一）、（二）反復交替進行4至5次。并讓學生分組討論思考下列問題：（1）A、B瓶各有何作用？各觀察到什么現象呢？（2）量筒D內將出現何現象？為什么會有水流出呢？所收集到水的體積是什么氣體的體積？（3）不設A瓶對實驗測定的結果有何影響呢？（4）B瓶反應前后稱量為什么質量會增加？所增加的質量又是什么物質的？（5）你認為此裝置有需要改進的地方嗎？如果有請提出改進的書面意見，讓學生分組討論后來回答。經過學生的討論我收集到的改進意見歸納如下：①能否在活塞b的附近加上一個干燥管，吸收人體呼出氣體中的水蒸氣，以免影響測定結果；②為了使人體呼出的氣體與B瓶中的石灰水充分反應，提高實驗的準確度，可在B瓶插入溶液的導管下端加上一個多孔的球泡裝置（如圖19）；③要使C瓶中的水壓出需較大的壓力，此時D處收集到的水的體積與C中氣體的體積應該存在一些誤差，能否直接改用排水法收集來測量所收集氣體的體積。通過學生分組討論對以上設計性組合實驗裝置的改進，得出了創造性的設計思路，從而很好地培養了學生敏銳的觀察能力、創造性的想象能力及創新思維能力和實踐能力。

在教學中還可以組織學生測定水體污染等課外實驗，對激發學生學習興趣，提高學生學習的主動性和自覺性，培養學生學習的合作意識，開發學生的創新能力可以獲得意想不到的效果。創造條件增加學生分組實驗內容的探索性，設計探索性的實驗，絕不能脫離教材，應從教材的重點知識出發，與已學過的內容相聯系。要做到源于教材，又高于教材，應貼近生活和生產實際，使學生切實感受到已學知識的實際應用。讓他們享受成功的喜悅，更能激發他們的創新意識，煥發創新精神，培養創新能力。

化學探究性實驗的要求：實驗目的明確，有確定的能力培養目標，科學合理，操作規范。實驗要有可參考的實驗方案，設計的實驗步驟要科學合理。要認真觀察實驗現象，正確記錄，分析實驗結果，處理實驗有關數據，得出正確結論。要注意實驗安全，防止污染環境。

九、探究生活中的實驗

作為化學課程與教學內容的一個重要組成部分，化學實驗尤其要注意聯系學生的生活實際和社會實際。化學實驗要貼近生活、貼近社會，探究生活、社會中的化學問題，解釋、解決日常生活中的實際問題，拓寬化學實驗的功能，培養學生創新能力。

如自制天然酸堿指示劑。把一些新鮮植物的花瓣、花冠、果皮等洗滌干凈，涼干，加入適量的95%的酒精浸泡1～2h。然后將浸出液過濾，向所得溶液加入1/3體積的水，即可使用。幾種不同植物色素在不同酸堿性溶液里的變色情況如表1所示。

表1不同植物色素在不同酸堿性溶液里的變色情況表：

代用指示劑植物色素在酸性溶液中在中性溶液中在堿性溶液中

墨菊（花冠）紅色紫色藍色

牽牛花（花瓣）紅色紫色藍色

紫蘿卜皮紅色紫色黃綠色

月季花（花瓣）淺紅色紅色黃色

美人蕉（花冠）淺紅色紅色綠色

喇叭花（花冠）紫色紫色黃色

又如石灰石的轉化探究實驗。取一小燒杯，盛少許蒸餾水，加入2～3滴酚酞試液，溶液顯無色。將一小塊潔凈的石灰石放入溶液里，溶液顏色不變化。從溶液中取出石灰石，用坩鍋鉗夾住它在酒精噴燈火焰上煅燒，約5～8min石灰石燒紅，可聽見輕微的炸裂聲，將它放入燒杯的溶液里，燒杯里的溶液立即變成紅色。通過玻璃導管，讓學生用嘴向上述溶液里吹氣，一會后，溶液變渾濁，紅色退去。通過探究實驗，使學生掌握碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣之間的關系。此實驗讓學生主動參與，貼近生活，聯系實際，能很好地培養學生的創新實踐能力。

十、結語

探究性實驗是由學生自己運用實驗手段，探究未知的現象或數據，并在獲得現象和數據的基礎上得出實驗結論。探究性實驗強調獲得實驗結果和親身經歷實驗過程的統一，而且更加注重學生對實驗過程的理解。探究性實驗有利于激發學生的思維狀態，培養學生的創新意識，提高學生分析問題和解決問題的能力，同時有助于學生初步形成科學的態度和價值觀。探究性實驗使學生真正成為實驗活動的主體和中心，是實現自主、體驗、參與和合作的學習方式的最佳載體。

參考文獻：

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

[2]人民教育出版社化學室.九年義務教育三年制初級中學教科書化學（全一冊）[M].北京:人民教育出版社,2001.

[3]化學課程標準研制組.全日制義務教育化學課程標準解讀（實驗稿）[M].武漢:湖北教育出版社,2002.

[4]人民教育出版社化學室.義務教育課程標準實驗教科書化學九年級的特點（下冊）[M].北京:人民教育出版社,2002.

[5]吳俊明.中學化學實驗研究導論[M].南京:江蘇教育出版社,1997.

[6]孫湘.在化學實驗教學中培養學生的創新精神[J].中學化學教學參考,1998.

[7]陸喜江.論中學化學探究性實驗[J].中學化學教學參考,2002.

[8]毛位蘭.實驗是實現創新的重要途徑[J].中學化學教學參考,2003.