化学实验探究教学的思考和案例分析.docx
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化学实验探究教学的思考和案例分析
化学实验探究教学的思考和案例分析
安徽省淮北市教研室汪峰
高中化学新课程改革在安徽已有二年多了。
在新课程实施过程中大家由最初的迷茫到现在，已基本上形成了共识。
认为新课程的有效落实取决于课堂教学的有效性，而优质课堂教学的关键在于教师的教学方式和学生的学习方式的根本性变化。
科学探究是化学新课程改革的突破口。
新课程倡导以“自主、合作、探究”为主的学习方式。
教师的专业成长显得尤为重要。
我们在化学青年教师培养方面进行了初步尝试。
我们以市教研室化学教研员和有关专家作为组织者、引领者，学校教科室和教研组作为支持者，青年教师作为学习主体；充分运用先进的俱乐部学习管理模式进行互动式的交流学习。
以使教师具备“创新型思维”、能自觉进行“教学反思”、积极开展“行动研究”为培养目标。
借用先进俱乐部管理经验，使青年教师走上“新手教师—优秀教师（经验型教师）—特色教师（专家型教师）”快速成长的“绿色通道”。
下面我们把教师反思教学实践和我们在行为跟进过程中的几个化学实验探究教学案例奉献给大家，以期对探究教学的设计和实施提供一些参考。
案例一、硫的转化（第2课时）（鲁科版）
1、教学设计
实验室里研究不同价态硫元素间的转化
淮北一中王银行
【新课导入】
上节课我们学习了自然界中不同价态硫元素间的转化，知道了硫元素是一种存在多种价态的变价元素，靠自然界的力量可以实现不同价态硫元素之间的转化。
那么我们能否在实验室里实现不同价态硫元素间的转化呢？
【板】二、实验室里研究不同价态硫元素间的转化
【知识再现】大家先一起回忆一下：
硫元素存在哪些价态？
对于每一种价态，你认识或熟悉了哪些含硫物质？
【生】（略）。
【展示】-20+4+6
SSSS
H2SSSO2SO3
FeSH2SO3H2SO4
Na2SNa2SO3Na2SO4
【过渡】由于我们研究的是同种元素不同价态之间的转化，化合价有升高，也有降低，那么这种转化与哪一原理有关呢？
【生】氧化还原反应原理。
【师】很好！
依据氧化还原反应原理，同学们预测一下硫的-2、0、+4、+6可能具有哪些性质呢？
【生】（略）。
【展示】-20+4+6
SSSS
H2SSSO2SO3
FeSH2SO3H2SO4
Na2SNa2SO3Na2SO4
（还原性）（氧化性、还原性）（氧化性、还原性）（氧化性）
【师】在探究性实验中，完成了对性质的预测之后，紧接着就是药品的选择与方案的确定，然后是实验过程与记录，最后做出结论。
下面我们来研究一下要实现硫元素由低价到高价的转化，需要加入什么物质来实现？
那么高价到低价呢？
【生】低价到高价，加入氧化剂；高价到低价，加入还原剂。
【师】很好！
今天我们主要探究的是0、+4、+6价之间的转化。
【展示】0+4+6
SSS
【师】其中0到+4价的转化在上一节内容中已做学习，下面我们主要探究其余三个转化，先把转化标上序号。
①
【展示】0+4+6
②
③
SSS
【过渡】要探究不同价态硫元素间的转化，就要进行具体的实验，就要以具体的含硫物质作为研究对象。
从转化图看，反应物中的含硫物质主要是+4、+6价硫的选择。
【师】对于+4价的二氧化硫，常用亚硫酸钠与较浓的硫酸反应制备，但由于二氧化硫对环境有污染，在这里我们以亚硫酸钠代替，硫元素价态相同，则性质相似；+6价硫元素，用浓硫酸作反应物。
同时给同学们提供其他若干试剂。
【展示】提供试剂：
酸性KMnO4溶液、氯水、铜片、Na2S溶液、品红溶液、BaCl2溶液、氢氧化钠溶液、盐酸、Na2SO3溶液和浓硫酸。
【师】试剂分析：
除了Na2SO3溶液和浓硫酸，其中的酸性KMnO4溶液和氯水是常用的氧化剂，铜片和Na2S溶液是常用的还原剂，其他试剂可用于鉴别判断。
【活动探究】
设计方案：
根据氧化还原反应原理，按照学案顺序以小组为单位经过讨论，尽可能多的设计出各转化方案。
学生设计的可能方案预测：
①
的转化
方案1向酸性KMnO4溶液中滴加Na2SO3溶液。
方案2向氯水中滴加Na2SO3溶液。
②
的转化
方案1向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液。
方案2向盛有铜片的试管中加入Na2SO3溶液。
③
的转化
方案1向盛有铜片的试管中加入浓硫酸。
方案2向浓硫酸中加入Na2S溶液。
等等。
确定方案：
讨论各方案的可行性，确定实验方案。
同学们以上各方案是利用氧化还原反应原理来讨论和设计的，就像酸碱中和反应一样，有水生成，你能不能判断是否发生了反应？
那么要想真正判断转化发生了，就要有什么呢？
当然了，还要注意原理和操作上的可行性。
（引导学生确定可行性的方案）下面就共同讨论并确定各转化的具体实验方案。
①
的转化
方案1：
向酸性KMnO4溶液中滴加Na2SO3溶液，通过颜色变化来确定是否发生转化，操作简单，现象明显。
（知识支持：
KMnO4一般被还原为接近无色的Mn2+）方案2：
向氯水中滴加Na2SO3溶液，通过向溶液中滴加酸化的BaCl2溶液来判断是否转化。
（知识支持：
BaSO3难溶于水，但可以溶于强酸）
②
转化
方案1：
向Na2SO3溶液中滴加Na2S溶液后。
首先确定方案可行性，再指出需向混合溶液中滴加几滴盐酸使得反应进行。
方案2，向盛有铜片的试管中加入Na2SO3溶液，指出反应难以进行。
③
转化
首先确定两个方案的可行性。
但从实验条件和实验针对性等方面考虑，选择铜与浓硫酸反应作为转化③的实施方案。
实验方案为：
向盛有铜片的试管中加入少量的浓硫酸，加热。
（知识支持：
二氧化硫具有使品红溶液褪色，加热后又恢复红色的特性）由于二氧化硫对空气有污染，多余气体怎么办呢？
（用NaOH溶液来吸收）。
实施方案：
各小组按实验设计实施实验，观察并记录实验现象，写出可写出的化学方程式，同时归纳整理得出实验结论。
教师要提醒学生注意操作事项并指导实验，规范学生操作，指导学生填表，随时为学生解答问题。
注意事项：
1、分工协作：
实验员、观察员、记录员
2、注意节约药品：
液体试剂要取少量，先加的试剂为1滴管，后加的试剂逐滴滴入，有现象产生即可；方案2中Na2SO3溶液和Na2S溶液各1滴管，最后逐滴滴加盐酸，有现象出现即可，防止盐酸过量产生污染性气体。
3、操作的规范性、正确性和安全问题
4、现象的判断要准确
（实验完毕后）
【提问】下面是最激动人心的时刻——成果展示！
哪一组先表述一下本组的实验现象和结论？
（举手回答）
实验编号
预期的转化
选择的试剂
实验现象
结论
①
②
③
【探究之收获】
问题一：
通过实验，有没有验证你的预测？
问题二：
在实验过程中，你遇到了哪些问题？
是如何解决的？
问题三：
通过本次实验探究，你认为能否实现其他含有不同价态硫元素间的相互转化吗？
（归纳二氧化硫与浓硫酸的化学性质）
【课堂练习】
下面哪个反应实现了→的转化（）
A.2Na2S+Na2SO3+6HCl=3S↓+3H2O+6NaCl
B.3S+6NaOH=2Na2S+Na2SO3+3H2O
C.5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
D.CuCl2+H2S=CuS↓+2HCl
【学以致用】
浓硫酸的工业制法介绍。
【课后作业】
P93第2题、第3题
2、学案
活动流程：
预测性质→药品的选择与实验方案的确定→实验过程与记录→实验结论
【预测性质】
预测
、
、
所具有的化学性质，画出转化图。
【药品选择与实验方案的确定】
根据所提供的试剂设计实验方案。
提供试剂：
酸性KMnO4溶液、氯水、铜片、Na2S溶液、品红溶液、BaCl2溶
液、氢氧化钠溶液、盐酸、Na2SO3溶液、浓硫酸
【知识支持】
KMnO4一般被还原为接近无色的Mn2+；BaSO3难溶于水，但可以溶于强酸；
二氧化硫具有使品红溶液褪色，加热后又恢复红色的特性。
实验编号①预期转化
方案1
方案2
方案3
实验编号②预期转化
方案1
方案2
方案3
实验编号③预期转化
方案1
方案2
方案3
讨论各方案的可行性，确定实验方案，进行实验：
【实验过程、记录与结论】
实验编号
预期的转化
选择的试剂
实验现象
结论
①
②
③
【探究之收获】
问题一：
通过实验，有没有验证你的预测？
问题二：
在实验过程中，你遇到了哪些问题？
是如何解决的？
问题三：
通过本次实验探究，你认为能否实现其他含有不同价态硫元素间的相
互转化吗？
【概括整合】
【课后作业】P93第2题、第3题
3、教学反思
我国进行的基础教育改革中，要求教育要面向全体学生。
传统的化学教学往往注重教师的主导作用，忽略了学生的主体作用。
实施探究式教学，可以把“两个作用”有机地结合起来，在教师的引导下，全体学生立足知识需要，亲身体验，积极思考，实现积极的个性发展。
下面笔者结合鲁教版化学1中《硫的转化》第2课时教学实际，就探究教学在化学教学中的运用谈谈自己的浅显认识。
一、探究教学的类型和水平划分
1、探究教学的类型
根据教师在探究过程中提供指导和帮助的多少，探究性教学一般分为定向探究和自由探究。
所谓定向探究是指学生所进行的各种探究活动是在教师提供大量的指导和帮助下完成的;所谓自由探究是指学生开展探究学习时，极少得到教师的指导和帮助，而是自己独立完成的。
2、探究教学的水平划分
探究学习的一般过程是：
形成问题、建立假设、制定研究方案、检验假设、作结论。
根据过程对应有不同的探究教学水平：
探究教学的水平划分
形成问题
建立假设
制定研究方案
检验假设
作结论
水平1
教师
教师
教师
学生
教师
水平2
教师
教师
教师
学生
学生
水平3
教师
教师
学生
学生
学生
水平4
教师
学生
学生
学生
学生
水平5
学生
学生
学生
学生
学生
从水平1到水平5五个阶段的变化也就是定向探究到自由探究的过渡，在探究教学中到底哪个阶段对学生来说最易独立完成，教师可根据自己的教学实际作相应调整。
由于高中化学的教学内容多、课时紧，所以教师大多采用的是定向探究教学。
教师在教学中不仅承载着知识的传授任务，同时还要提高学生在各方面的能力，所以教学过程的设计非常重要。
《硫的转化》第2课时笔者采用的就是上表中水平4的教学模式。
二、探究教学的运用
在具体的探究教学中还要明确以下几个问题：
1明确一节课的教学目标和教学价值。
2如何有效落实教学目标。
3如何有效落实过程和方法。
4一节课结束最终会给学生留下什么。
1、教学实例
《硫的转化》第2课时的内容为“实验室里研究不同价态硫元素间的转化”，应该讲本课时的内容是一个可以有效落实过程与方法的教学案例，同时也是对理论知识的运用、提高和发展。
在第1课时中介绍了“自然界中不同价态硫元素间的转化”和“认识硫单质”，学生不仅从元素角度认识了硫单质及其化合物，而且也从化合价的角度认识了不同价态的硫所对应的具体含硫物质的种类和形式。
同时“认识硫单质”使学生加深了对“研究物质性质的基本程序”的把握和运用。
根据前后章节的内容特点，笔者认为本课时的教学目标有以下几点：
1使学生从化合价的角度进一步认识硫元素；
2巩固、加深学生对氧化还原反应原理的认识和运用；
3提高学生分析问题、解决问题的能力；
4提高学生动手实验和分工协作的能力；
5通过实验探究由学生总结出二氧化硫与浓硫酸的化学性质。
本课时的教学价值就是既可以使相关原理和方法进一步得到落实和提高，又可以为生产生活中的具体实例提供更好的知识支持。
由于本节课的课题是实验里研究不同价态硫元素间的转化，所以学生既要具备一定的基本实验操作能力，又要会利用氧化还原反应原理预测、假设、观察、分析实验并最终做出结论。
下面简要介绍一下笔者的具体教学过程：
首先是知识的简单回顾，让学生从化合价的角度对硫元素及各种对应价态的含硫物质作以回忆和总结，然后以此为出发点，切入到“实验室里研究不同价态硫元素间的转化”的课题上，运用氧化还原反应原理让学生自主的得出：
硫元素由低价向高价转化需加入氧化剂；由高价向低价转化需加入还原剂。
紧接着是问题呈现：
实验室里如何实现硫的+4→+6、+4→0、+6→+4之间的转化。
通过课本中“知识支持”的介绍，让学生知道如何去选择试剂，然后给学生提供若干种试剂。
在含硫试剂的选择中，与学生共同讨论得出+4价硫选择亚硫酸钠溶液，+6价硫选择浓硫酸，其余试剂用于参与反应并验证预测。
对三组转化进行编号之后，由学生分组讨论预测方案，并把讨论结果呈现给大家，然后进行每组方案可行性的确定，同时给予必要的知识支持，如酸性高锰酸钾被还原，溶液颜色会褪去；二氧化硫可以使品红溶液褪色等等。
方案确定后，简要提出实验的注意事项，如药品的节约、环境污染等问题等，然后分组按确定方案进行实验。
考虑安全与时间，学生只完成硫的+4→+6、+4→0两个转化，+6→+4的转化由笔者完成。
实验中，巡视指导，及时发现学生实验中出现的问题。
实验结束后，由小组进行现象与结论的研讨汇报，处理好实验到结论的生成环节，并由学生简要归纳总结出二氧化硫与浓硫酸的化学性质。
最后由学生自由发言，谈谈本节课的收获与体会。
在以上教学设计中，形成问题环节是由笔者提出，其余环节均由学生完成，笔者则提供简单的指导和帮助。
通过这一形式使学生的自身价值得以实现，积极参与课堂教学，提高了学生的实验探究能力。
但同时也产生了一些探究性问题，笔者通过反思对教学设计进行了一定的思考和改进。
2、教学反思
在强调知识的建构与生成的探究教学中，必须给学生充裕的时间。
在制定研究方案和检验假设两个环节上是最耗时的，如果本课时要完成三个转化，那就很难实现既定的教学目标，同时也不能实现真正的探究，学生就会被牵着鼻子走，那么应该如何安排本课时的教学呢？
第一，明确本课时的重头戏是制定研究方案和检验假设两个环节。
其中制定研究方案包括方案的预测和确定，检验假设就是具体实验探究和验证。
由于本课时笔者采用的是上表中水平4的教学模式，学生的积极互动和主动参与就非常重要，这样可以提高学生的自主探究、分析问题、解决问题和建构知识的能力，但所需时间较长，自由度比较大，因此教师的有效指导和调控就非常重要。
如果要真正实现学生的自主探究，提高学生的探究能力，解决这一问题的一个方案就是缩减知识的容量，即减少转化的个数，以其中某一个或两个转化作为研究对象，给予学生足够的时间进行讨论和验证，充分发挥学生的主体作用。
如果要扩大知识容量，教学模式就要由水平4向水平1过渡。
第二，课件设计与课堂效益。
课件不能过于花哨，要突出主题；课件内容要与课堂教学协调一致，尽量留给学生充裕的时间进行探究；课件的使用可以减少板书时间，但是不能代替必要的板书。
在本课时我采用的是一种交互性课件，可以随意切换到对应的幻灯片，有关的主要提问也都是在幻灯片上展示，在问题直观的情况下，学生考虑就比较快，就不会出现有些学生不知道老师问的是什么问题的情况。
在方案的预测和确定环节上，由于学生可能要考虑很多种方案，如果全部在黑板上板书，占的版面太多，也不一定能写全，不利于课堂内容的生成与分析，所以我采用的是用Flash制作一个动画，可以点击复制移动一种药品，这样药品的组合就很灵活，使课堂内容的生成性得以提高，同时节省了板书，学生看到的也很直观。
总之，不同的教学内容对应不同的课件设计，课件的使用就是要最大限度的提高课堂效益。
第三，学案设计与课堂效益。
在教学中我们既可以把教师教学的主要过程用学案体现出来，也可以把某一局部探究用学案体现出来，这样不仅可以节省教师的板书时间，也可以节省学生的记录时间。
从某种意义上讲，学案中体现出来的内容也应该是一节课的精华或亮点部分，所以对于学案的设计和使用也是不容忽视的。
在本课时我的学案内容主要是实验方案的预测、确定和实验现象及结论的表格填写，同时还有简单的“方法导引”、“知识支持”及提供的试剂和课堂练习。
当然了，如果要使用学案，那么课堂上就不能忽视学案，防止流于形式，课堂与学案无关。
总之，学案的设计和使用也是为了使教师和学生可以更好的把握课堂和提高课堂效益。
美国人本主义心理学家马斯洛（A.H.Waslow）认为：
人类的所有需要中自我实现的需要是最高层次的需要。
在探究活动中，教师在让学生体验成功的同时，也让他们感受到了实现自我价值的意义。
从水平1到水平5的探究教学中，学生自我价值的实现是不断增强的，在实际教学中究竟采用哪一种探究方式，笔者认为教材内容和学生特点要共同兼顾。
总之，在新课改理念下，就要去多实践、多思考，成为一名研究型的化学教师。
〔参考文献〕
探究教学的学习与辅导靳玉乐主编中国人事出版社。
案例二、硫的转化（第2课时）（鲁科版）
一节化学研讨课的教学反思
濉溪二中张再好
淮北市使用山东科技出版社出版的教材二年多了,为探讨在新课程背景下如何进行课堂教学,教研室举行了大量的教研活动。
我很幸运被安排上一节化学研讨课“实验室里研究不同价态硫元素间的转化”。
本节教学内容是山东科技出版社出版的《必修化学1》第三章“自然界中的元素”第三节“硫的转化”中的第二课时。
这部分教学内容既是本节的核心内容,同时硫及其化合物的相关性质也是元素化合物知识核心内容,在整个必修化学学习中具有重要的地位和作用。
一、教学活动设计
本节课是在第一节课了解含硫物质在自然界中转化的基础上，引导学生探究在实验室如何实现不同价态硫元素之间的转化，运用了氧化还原反应的理论来解释硫的转化。
本节教材内容主要包括四条主线:
一是自然界中不同价态的硫的转化;二是实验室中不同价态的硫的转化;三是工业上不同价态的硫的转化；四是酸雨及其防治，通过探讨实验室中不同价态的硫的转化起到承上启下的作用，使学生的学习过程：
自然界—实验室—自然界中的过程；自然界中的现象—实验室中研究—解决自然界中实际问题的过程；事实—理论解释—运用理论的过程。
高中化学新课程以全面提高学生的科学素养为宗旨,构建知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三位一体的课程目标体系。
根据本节教材内容的特点,确定本节课的教学目标如下:
1.知识与技能
（1）使学生掌握-2价、0价、+4价、+6价硫元素间的相互转化；了解SO2的性质。
（2）培养学生设计实验、实施实验、观察实验、分析实验现象、创造性解决问题的能力，以及探究意识和探究能力。
2．过程与方法
通过学生设计实验、实施实验、观察实验、分析实验现象，掌握-2价、0价、+4价、+6价硫元素间的相互转化。
3情感态度与价值观
通过实验探究,体验合作探究的乐趣,培养科学的态度和精神并且增强学生的环保意识。
为落实这些教学目标,体现新课改所倡导的自主、探究、合作的学习方式,针对本校学生的实际情况,对课堂教学进行了精心设计。
在进行教学设计时,主要考虑的是:
首先创设情境激起学生学习的兴趣并对探究活动所需要的知识进行复习以便探究活动的开展。
然后让学生利用已学过的研究物质性质的程序和方法对不同价态硫元素间的转化进行探究。
（在这一环节中,因学生水平和时间所限,不能让学生进行所有的实验,所以采取先设计实验方案,然后评价确定可行的实验方案后再进行分组实验）实验探究结束后对探究结论进行汇报、评价和总结。
最后再通过练习巩固所学的知识并引导学生对探究过程进行反思。
具体教学流程如下:
教学活动1:
通过介绍在自然界中含硫物质可以依靠大自然的作用进行转化，人类在生产和生活中也在寻求转化含硫物质的方法。
今天你们作一次化学家，在实验室里设计实验研究硫的转化。
引入具有挑战性激发学生的探究兴趣。
教学活动2:
我们今天要研究的是-2价、0价、+4价、+6价硫元素间的相互转化，需要什么样的理论支持，要完成任务需要那些试剂并且预测不同价态硫元素的氧化性或还原性。
教学活动3:
教师为学生提供化学试剂要求学生选择使用，教师给学生一些必要的指导,如实验的目的要明确、设计的实验现象要足够明显、H2S、SO2气体都有毒要求学生注意等。
教学活动4:
学生以小组为单位讨论并设计实验方案探究-2价、0价、+4价、+6价硫元素间的相互转化。
具体为-2价的有还原性、0价既有氧化性又有还原性、+4价价既有氧化性又有还原性、+6价的有氧化性。
教学活动5:
小组代表汇报各组设计的实验方案。
教学活动6:
师生共同讨论这些实验方案并确定可行性方案:
（1）探究-2价的硫有还原性用H2S溶液中通入SO2气体或SO2气体通入到Na2S溶液中都能产生淡黄色的沉淀。
（2）探究0价的还原性可用S与强氧化性物质如酸性KMnO4溶液、HNO3、浓H2SO4氧气等；0价的氧化性可用金属反应如钠、铁、铜等
（3）探究+4价的还原性可用SO2与硝酸、酸性高锰酸钾、氯水等物质，探究+4价的氧化性可用H2S气体等。
（4）探究+6价的氧化性可用浓H2SO4与多种金属、非金属和化合物反应例如可用铜、硫、硫化氢等物质反应。
教学活动7:
学生以小组为单位进行分组实验,1-3组实施方案
（1）,4-6组实施方案
（2）,7-10组实施方案（3）和（4）。
教学活动8:
小组代表汇报和补充实验探究的现象和结论。
教学活动9:
学生共同概括总结不同价态硫元素间的转化关系以及反应的类型和条件。
并且画出转化关系的网络图。
教学活动10：
理论联系实际要求学生学习工业制硫酸的方法，利用刚学习的知识分析工业制硫酸的过程。
教学活动11:
进行有关硫元素之间相互转化的练习来巩固本节课所学的知识。
教学活动12:
让学生自由发言讲述学完本节课的感想，让学生课下反思实验探究的过程。
二、课堂教学的效果
1.本节课实现了三维目标的有机结合，这节课通过讨论不同价态硫元素之间的转化关系来进一步学习氧化还原反应的理论知识和提高学生的环保意识。
学生通过“提出问题—建立猜想和假设—进行实验探究—汇报交流—归纳总结”的学习过程来学习这些知识,并且在探索这些知识的过程中领会到了过程与方法的真谛,体验了成功的喜悦,进而激发了更强烈的学习动机,培养了科学的态度和精神,较好地实现了三维目标的结合。
2.本节课学生是活动的主体因此学生自主学习能力得到培养，学生只有具有了学习的主动性,才可能达到学习的高效性。
在本节课中,学生在老师的指导下了解到硫元素在自然界中有不同的化合价。
学生利用氧化还原的知识预测不同化合价的硫则有不同的氧化性和还原性。
学生首先根据已经学过的知识进行预测和假设,然后再自己设计实验方案,自己实施实验方案,最后同样是自己进行概括整合得到结论。
这些学习过程都是学生在老师的帮助下自主完成的,他们是学习活动的主人和积极参与者。
在学习的过程中他们体验成功和失败,并在对成功和失败的反思中进行自我监控和指导,以利于进一步的自主学习。
3.本节课促进了学生探究能力的发展，以科学探究为突破口转变学生的学习方式,培养学生的科学探究能力,是高中化学新课程改革的重要内容和目标。
本节课中,学生首先根据不同价态的硫对应不同的物质,然后根据物质的
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