摘要:高中生已初步具備完成化學探究實驗的基本能力，但還沒形成一定化學實驗的基本觀念。化學探究實驗本身具備化學實驗基本觀念的教育功能，學生在實驗中形成的化學實驗基本觀念反過來可以指導學生更好進行新的探究實驗。教師要充分挖掘化學探究實驗的觀念教育功能，多渠道多角度培養高中學生化學實驗基本觀念。
關鍵詞:化學實驗;探究;高中;培養策略
一、問題的提出
實施新課程以來，由於多媒體技術引進課堂，不少教師在教學中將實驗視頻替代學生實驗，致使中學化學實驗存在學生動手實驗機會減少、學生動手實驗能力下降的現象，這一現象在高中學段體現更爲明顯。雖然教學要求培養高中生的實驗設計能力和實驗探究能力，教師在有限的實驗課中也盡力讓學生的實驗設計能力和探究實驗能力得到提高，但高中學生往往停留在“照方抓藥”的層面，實驗的設計和結論的得出基本依賴教師的指導，或者是學生雖有思考和設計實驗的熱情，但常常因爲沒有相應的化學實驗基本觀念的支援而無從下手。因此，在探究實驗中，教師如何引導、培養學生形成化學實驗觀念，應用基本觀念解決探究實驗的問題，則是解決上述問題的關鍵。
二、中學化學實驗的基本觀念
化學實驗基本觀念是指學生透過化學實驗，在深入理解化學學科特徵的基礎上所獲得的對化學實驗的概括性的認識。諾貝爾物理學獎獲得者馮勞厄曾經說過，“教育所給予人們的無非是當一切已學過的東西都忘記後所留下來的東西”。教師在培養學生實驗技能的同時，更重要的是培養學生的化學實驗基本觀念，中學實驗中主要的實驗基本觀念有:
1．對比實驗觀念。對比實驗是指設定兩個或兩個以上的實驗組，透過對比結果的比較分析，來探究各種因素與實驗對象的關係。如要探究濃度對Zn和HCl酸反應速率的影響，我們可以取相同質量相同表面積的兩份Zn粒分別投入同溫度、同體積但濃度分別爲1moll－1和0.1moll－1的兩份鹽酸中，對比觀察產生氣泡的快慢。
2．空白實驗觀念。空白實驗是在不加樣品的情況下，用測定樣品相同的方法、步驟進行定量分析，把所得結果作爲空白值，從樣品的分析結果中扣除。如在探究乙酸乙酯的水解實驗時，可以設計三個實驗，一個是加稀硫酸，一個加氫氧化鈉溶液，一個不加作爲空白值，對比實驗結果。
3．控制變量實驗觀念(單一變量實驗法)。控制變量是指每次只改變其中一個因素，透過控制其他因素不變，從而研究被改變的因素對事物的影響。如比較Mg和Al的金屬活動性，可以用等質量等表面積的鎂條和鋁片分別投入等濃度等體積等溫度的鹽酸中，觀察反應產生的氣泡快慢。這裏只控制了一個變量，即鎂條和鋁片兩個不同物質，其它條件完全相同。
4．重複實驗觀念(平行實驗觀念)。一個科學結論的得出，必須經過多次重複的實驗才能得到確切的結論，比如探究濃度、溫度、催化劑等對化學反應速率的影響，只透過一次實驗顯然無法得出提高濃度一定可以促進化學反應速率的結論，只有在重複實驗中發現和總結的規律才具有較高的可信度。
5．定量實驗觀念。比如配製一定物質的量濃度的溶液、酸鹼中和滴定等，每一步都要求非常精確，至始至終都要讓學生感覺到操作時的“吝嗇”。
6．綠色化學觀念。綠色化學觀念是指設計沒有污染或者儘可能小污染的實驗方案，並且該方案能實現原子利用率的最大化。例如實驗室制硫酸銅有多種實驗方案:(方案1)Cu與濃硫酸共熱;(方案2)Cu先與O2反應，生成CuO再與稀硫酸反應。顯然，方案2更符合綠色化學觀念，不僅生產過程無污染，且製備相同質量的硫酸銅所耗藥品較少。在中學化學實驗中，也可以將不少教材中的實驗改爲微型實驗，如探究影響化學反應速率的因素有關實驗，爲了節約藥品，可以將試管實驗改爲點滴板的實驗。教師在高中化學教學中，如果能夠及時抓住教育時機，在平時教學中有意識滲透觀念教學，高中生的化學實驗觀念和嚴謹求實的科學精神自然而然就形成了。
三、透過探究實驗形成高中生的基本實驗觀念
1．教師要在言傳身教中形成化學實驗基本觀念
(1)教師自身要有相應的化學實驗基本觀念。由於教學時間限制及題海戰術的固有思維，不少教師的化學實驗基本觀念比較淡薄。比如許多教師在演示溶液中Ba2+的檢驗時，只取一定量待測液，先往其中加入鹽酸，後加入BaCl2溶液，看到白色沉澱就得出結論，然而在整個演示實驗過程中並沒有採用蒸餾水作空白實驗。化學教師自身沒有基本的實驗觀念，就不可能讓學生形成實驗觀念。我市與高校合作，利用暑假對一線化學教師開展實驗培訓，提高教師的化學實驗技能，重塑教師的化學實驗基本觀念，是一種非常及時、非常有益的嘗試。(2)教師要捕捉時機滲透化學實驗基本觀念。只有教師在教學中具有化學實驗基本觀念的意識，善於在教學中捕捉教學時機、設計教學情境，才能逐步培養學生的實驗觀念。以魯科版高一必修2第二章第2節《化學反應的快慢與限度》第1課時爲例，本節課的知識與技能目標是瞭解化學反應速率的概念和影響化學反應速率的因素。學生在學習本節教材之前已接觸較多的化學反應並積累一定的生活經驗，能感受到化學反應有快慢之分，容易理解影響化學反應速率的因素。本節課如果只是簡單傳授知識，可以花較少的時間把知識傳授完，然後再配上大量練習來鞏固知識點，短時間內學生的考試成績會不錯。如果把這節課設計成探究實驗課，則是培養學生化學實驗觀念的一個非常好的機會。教師可以透過學生設計實驗方案，探究影響化學反應速率的因素。提供的試劑是:表面積大致相同的鎂條和鋅粒、過氧化氫溶液(3%)、鹽酸(0.5moll－1，3moll－1)、氯化鐵溶液、塊狀碳酸鈣、碳酸鈣粉末、二氧化錳;提供的儀器有:試管、鑰匙、鑷子、膠頭滴管、酒精燈、試管夾、導管、水槽、量筒。上課前一天可以讓學生設計好實驗方案，形成書面實驗報告，並提醒學生注意對比實驗、空白實驗、控制單一變量、重複實驗等觀念在實驗方案中的應用(學生在之前的實驗課中已初步形成這些觀念，但實際應用還不熟練)，學生帶着這份實驗報告才能進實驗室做分組實驗。在實驗過程中，教師根據學生們的實驗報告書寫情況和探究實驗過程中出現的問題進行指導，學生及時進行修正，在設計實驗方案→修正實驗方案→實施實驗中，化學實驗基本觀念再一次得到強化。
2．學生要在探究實驗中形成化學實驗基本觀念
“聽的不如看了，看了不如做了。”這是蒙臺梭利對幼兒教育的一句經典名言，它同樣適用於高中生。要形成化學實驗基本觀念，僅靠教師知識的傳授和練習的強化鞏固效果不明顯，更重要的是透過教師潛移默化的.啓發引導和學生的親身體驗逐步實現。它不是一天兩天能形成的，而是需要一定量時間和一定量活動的積累。教學中要讓學生積極參與到探究實驗中來，多參與實驗方案的設計和評價，在實驗過程中及時發現自己的不足並加以修正，這樣對化學實驗基本觀念的形成會有很大幫助。以魯科版高一必修2第二章第2節《化學反應的快慢與限度》第1課時爲例。教師可以讓學生將設計好的實驗方案帶到實驗室，在實驗前教師先用實物投影儀展示學習小組的實驗方案，再讓學生代表說一說這樣設計的理由，最後讓全班同學對該實驗方案的優劣進行點評。比如某學生設計的實驗方案是:取表面積大致相同的兩份鎂條分別放置於兩根試管中，再分別加入0.5moll－1和3moll－1鹽酸，觀察產生氣泡的快慢，探究濃度對化學反應速率的影響。該同學闡述設計理由後，教師讓全班同學對該方案進行點評，有的同學指出兩份鹽酸的體積未知，沒有控制單一變量，實驗結果可信度不夠，最後在學生的爭論中，確定正確的實驗方案。其它探究化學反應速率影響因素的實驗方案也是這樣讓學生互相評價，最後選出最優方案。新課程強調多元評價，在學生和學生互相評價，甚至是學生對教師的評價中，學生的思維得到啓發，參與熱情得到提升，大大提高課堂聽課效率。
3．學校要努力創設開放實驗室教學環境
我校化學組近年來嘗試開展開放式實驗教學，這種教學模式又叫“開放實驗室”，指將實驗室或相關儀器等資源有目的、有組織地全部或部分對外開放，學生在老師的指導下，利用下午自習課時間或週末進入實驗室做實驗。學生做實驗之前，必須先確定實驗課題，填寫《探究實驗申請表》，內容主要包括探究實驗內容、實驗目的、實驗原理、實驗儀器與藥品、實驗主要步驟簡述等，指導教師對申請實驗的科學性、安全性、可行性、簡約性進行評估，實驗員審覈透過後方可實施實驗。在做實驗時，指導教師和實驗員在旁指導，但學生爲實驗主體，這時教師與學生關係是平等、和諧、融洽的，教師只是輔助學生完成實驗。學生實驗完成後及時填寫《探究實驗學生活動記錄表》，記錄實驗過程、小組自我評價和反思，指導教師最後進行點評並填寫《探究實驗學生活動定量評價表》，及時對學生的表現進行評價，對不按實驗規範要求操作的學生提出警告或者禁止參與開放實驗室活動，保證開放實驗室的安全。透過開放實驗室，教師可以和學生面對面的溝通交流，就實驗過程中出現的失誤進行剖析，及時地對學生進行化學實驗基本觀念的滲透。學生設計實驗的靈感很多來自於平時的習題，在習題中發現的問題可以透過實驗解決。例如，某學生欲探究“滴入酚酞的氫氧化鈉溶液變紅後，再加入氯水褪色，褪色的原因是什麼”這一實驗課題，他設計的實驗過程和結論如下:第一步:取無色酚酞溶液、甲基橙溶液、石蕊試液、蒸餾水各1mL，分別加入1號、2號、3號、4號試管中。第二步:用膠頭滴管取NaOH溶液約3mL依次滴入四份溶液當中。第三步:用膠頭滴管取氯水逐滴滴入1號試管中，當加到溶液褪色時停止。第四步:用膠頭滴管取氯水滴入2號試管，充分振盪，發現了溶液由原來的橙黃色變爲無色。第五步:用膠頭滴管取氯水滴入3號試管，充分振盪，發現了溶液由原來的黑色也變成了無色。第六步:用膠頭滴管取氯水滴入4號試管，充分振盪，發現了溶液由原來的無色變爲淺黃綠色。第七步:再往已經變色的1號試管中加入適量的NaOH溶液，隨着NaOH的逐滴滴加，溶液並沒有變成紅色。結論:實驗證明了含有酚酞的NaOH溶液加入氯水後褪色的原因是HClO將其漂白，而不是氯水中的酸與氫氧化鈉溶液中和使OH－減少引起的。透過以上案例不難發現，該探究實驗的設計與實施運用了空白實驗、對比實驗、控制單一變量等化學實驗基本觀念。實際上由於“開放實驗室”教學模式比傳統的教學模式更加開放，學生從尋找實驗課題、確立實驗課題到實施實驗課題，探究實驗的自主性大大提高，實踐能力、學習能力、創新能力得到培養，化學實驗觀念自然而然就形成了。在我校開展的“開放實驗室”的實驗教學中，大部分學生學習化學的熱情被激發出來，不少學生利用家庭已有的藥品和儀器進行簡易實驗，甚至自購一些儀器藥品在家中進行探究實驗，在設計、實施、反思實驗的過程中，學生的思維能力、創造能力、實驗操作能力得到充分培養。
四、結語
新課程已經實施多年，探究性教學已被廣大一線教師接受，但在化學實驗教學中滲透實驗觀念還遠遠沒有得到充分重視，觀念教學依然任重道遠。在中學化學教學中，許多探究性實驗可以滲透化學實驗基本觀念。教師應樹立觀念意識，努力挖掘教材中潛藏的化學實驗觀念，身體力行，在中學化學教學中做到“潤物細無聲”，讓學生在不知不覺中養成化學實驗基本觀念。
參考文獻:
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