如何引导学生针对复杂、综合问题进行实验探究

张 徽

(广东省惠州市惠阳实验学校 广东 惠州 516211)

化学是一门以实验为基础的自然科学，实验探究是化学家研究物质世界的重要途径，同时也包含了化学学科的重要思想。在新课程标准中科学探究排在了一级主题的第一位，在具体的内容标准中对科学探究的八个核心环节：提出问题→猜想与假设→制订计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流提出了具体的要求。学生在应对中考时，学生的综合探究往往是他们的难点和失分点。那么到底如何来帮助学生突破复杂、综合的问题呢？接下来我将从三个方面来阐述如何培养学生复杂、综合问题的探究能力。

1.从课标、教材和考试看探究的内涵。

科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动。在新课标以及教材中特别明确提出了8个学生必须完成的实验。它包含：

(1)粗盐提纯实验。

(2)氧气的实验室制取与性质实验。

(3)二氧化碳的实验室制取与性质实验。

(4)金属的物理性质和某些化学性质的探究实验。

(5)燃烧条件的探究试验。

(6)一定质量分数的氯化钠溶液的配制实验。

(7)溶液酸碱性的测定实验。

(8)酸、碱的化学性质实验。

那么这些学生必做实验和教科书中的典型实验对学生探究能力的培养又有什么价值呢？首先这些基本实验是学生完成基础实验的原型，所谓原型就是学生完成综合复杂实验的基础。除了知识基础之外还有一些实验程序性经验基础。

当学生面临分离提纯问题的时候，它的研究对象是一组混合物，将其进行分离和提取，那么如何分开和提取呢？那就要考虑物质的性质差异，利用物质的性质的差异，将物质转化成不同的状态比如固态、液态、气态。这个转化途径可能是物理变化也可能是化学变化，进而达到分离的目的，去选择合适的分离方法。

当学生面临物质的检验鉴别的学科活动时，又有一些典型的实验，其中承载了这些活动的程序性经验培养的价值，比如氧气、二氧化碳、金属、酸碱盐的性质。研究对象是单一的物质也可能是一组物质，目的把这些物质中每种物质的成份到底是什么验证出来，仍然是利用物质性质的差异来设计实验方案，由于活动的目的不一样了，学生选择性质、思考性质的时候更多的是考虑我要选择特征现象的特征试剂来进一步设计物质鉴别和检验的方案，这样一套流程(如下图)是学生建立检验鉴别题型的程序性经验。

在一些基本的实验的程序性经验建立起来以后，学生的一些拓展实验如：

组构成探究：空气中氧气含量测定、水的组成

物质性质探究：氧气性质、二氧化碳性质、金属性质、酸碱性性质

反应规律探究：质量守恒定律探究、燃烧条件探究、金属腐蚀条件探究。都是通过前面的基本程序性经验模型来解决的。当探究内容不一样，在具体八个基本探究要素中，学生所经历的思维路径不同，能力表现也不太一样。

2.学生探究能力的层级发展

当然学生的高水平能力不是一蹴而就的，而是层级发展的。学生实验探究能力要素及层级发展水平如下表所示：

2.1 提出问题：

水平1：基于知识和经验直觉地发现和表述问题。

水平2：基于化学知识、化学视角发现和表述问题。

水平3：将复杂真实情境下的问题筛选、转化为可研究的化学问题。

2.2 猜想与假设：

水平1：基于已有的生活经验或化学知识进行简单猜想假设。

水平2：基于对物质或反应的系统分析进行复杂猜想假设。

2.3 制订计划：

水平1：分析、解读给定的简单化学实验方案。

水平2：针对特定实验目的，设计复杂化学实验方案、能够对多变量系统进行整体分析和可操作控制。

3.真实问题实验探究的教学要点

在具体的开展真实问题的探究中，我们老师应该关注哪些要点呢？

3.1 引导学生体会探究能力要素间的逻辑关联。通过老师的引导性语言让学生了解从提出问题——假设——实验过程——证据——结论之间的严密、复杂的逻辑关系，因此这个需要老师引导学生去体会并且提炼出其中的逻辑推理关系，这样才能有助于学生的高水平的探究能力的培养。

3.2 我们要了解学生探究能力要素最高水平的具体表现，如在实验方案设计和实验实施中，我们要关注学生能不能考虑到不同的干扰因素，有没有系统分析的思路，有没有应用控制变量的方法。

3.2 真实问题探究的素材选取和活动设计。尤其是素材的选取，我们要考虑的一般是真实生活中的素材，贴近学生的生活经验，涵盖初中化学核心问题。