郑长龙：化学实验及其教学改革——探究的化学实验教学吉林省长春市东北师范大学郑长龙实验是一种探究性活动,积极开展以实验为基础的教学活动，实施探究的化学实验教学，具有重要意义它不 仅能够为学生充分发挥实验能动性提供重要途径，而且还是有效实施中学化学实验教学目的、落实培养科学素质 目标的重要且必要的前提条件探究的化学实验教学，是同注入式的化学实验教学相对立的它是克服注入式教学弊端,有效地开展生动活泼 的化学实验教学的一种重要理念，因而也是我们进行化学实验教学改革所积极倡导的一种重要的教师教授方式和 学生的学习方式一、探究的化学实验教学的指导思想1. 以实验为基础以实验为基础，是开展探究的化学实验教学的重要指导思想其含义是把实验作为提出问题、探究问题的重 要途径和手段，要求课堂教学尽可能用实验来展开，激发和培养学生的科学兴趣,充分发挥学生的实验能动性，使 学生亲自参与实验,引导学生根据实验事实或实验史实，运用实验方法论来探究物质的本质及其变化规律2. 强调学生的主体性学生是探究实验教学的主体，要想有效地实施探究化学实验教学，就必须增强学生的主体意识,充分发挥他们 的主观能动性为此，教师首先要注意激发和培养学生的探究兴趣，这是充分发挥学生的主观能动性的重要前提和 基础;其次，要为学生提供更多的机会，如变演示实验为边讲边实验，增加探索性实验等，让学生亲自动手进行探究; 再次，要通过问题启发、讨论启发等方式,引导学生积极思维、大胆想像,使学生始终处于积极的探索之中。
3. 强调教学的探究性科学教学的探究性是"作为探究的科学"Science as Inquiry)和"作为探究的教学"(Teaching as Inquiry) 两者相结合的必然产物科学教学过程也应当看作是一种探究过程，就是说，“儿童自主地掌握他所探究的事物的 过程，就是教学过程正是在探究的过程中蕴含着教育的本质强调教学的探究性，是针对传统的注入式教学而言的传统的科学教学，大量地灌输权威性的事实，教科书 只是记载一系列的科学结论，学生的学习就是了解这些科学的事实和结论至于这些科学事实与结论是怎样产生 的,往往被忽视传统的科学教学“几乎不考虑如何使儿童掌握探究的态度和探究的方法”4. 强调知识技能的掌握!能力和态度的培养在探究过程的统一掌握科学基础知识和基本技能，固然是科学教学的重要目标,但仅局限于此，是远远不能适应科学技术飞速发 展的要求的科学教育要肩负起培养未来具有较高科学素质的人才的使命，就不仅要使学生掌握科学基础知识和 基本技能，而且还要培养和发展他们的能力，使他们形成科学态度知识技能的掌握、能力的形成和态度的培养，这三项科学教学的目标,并不是对立的，而是统一的，三者在运用 科学方法而展开的科学探究过程中得到统一〃而使学生掌握科学方法和科学探究的过程，是实现三者统一的关键。
我国目前的化学实验教学，对于运用自然科学方法论来使学生掌握科学方法和科学探究过程的重要意义的认 识还不够自觉，“也就是说，还没有把这一点提到理性认识的高度这是需要我们高度重视并认真解决的一个重要问 题二、探究的化学实验教学模式根据科学研究的一般过程和具体的教学内容的特点，我们认为，探究的化学实验教学模式主要有以下两类：1•模式I探究的化学实验教学模式I可用图1表示如下：模式I是探究的化学实验教学的基本模式，很多元素化合物知识、化学概念、定律、原理等，都可以通过此模 式来获得模式中的“实验事实”，既包括学生直接从实验中获得的直接实验事实，又包括限于中学化学教学的实 际条件，学生无法从实验中获得而只能从书本上或其他媒体获得的间接事实教学示例盐跟某些金属的反应(1) 提出问题 盐能否跟金属发生化学反应？(2) 观察、实验①实验条件控制:在两支盛有氯化铜溶液的试管里，分别浸入一段洁净的铁丝和钳丝，过一会儿，取出，观察有什么 变化②实验条件控制:将两根铜丝分别浸入盛有硝酸汞溶液和硫酸锌溶液的试管里，过一会儿，取出，观察有什么变化3) 实验事实及其处理如附表所示:附表实验事实尺其外理标 号金属反应物盐-实验事实化学方程式①FeCuCl,铁丝表面覆 盖一层红色Fe+ CuC12= FeCh物质+ Cu②PlCuCI2没变化③CuHg( NO3)2铜丝表面覆 金一启银门 色物质Cu+ Hg( N03) 2=Cu(NO3)2+ Hg④CuZiiS04没变化(4) 表征性抽象通过比较发现，这四组实验可以分成两类:一类发生了化学反应，即①和③组；另一类没有发生化学反应，即② 和④组：从①和③组可以看出，铁比铜活泼，铜比汞活泼，也就是说,活泼性较强的金属能把活泼性较弱的金属从其盐 溶液中置换出来；从②和④组可以看出，钳没有铜活泼,铜没有锌活泼，也就是说，活泼性较弱的金属不能把活泼性较强的金属 从其盐溶液中置换出来。
5) 结论在金属活动性顺序里，只有排在前面的金属,才能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来6) 交流解释和应用能否用铁筒盛硫酸铜溶液？2.模式II探究的化学实验教学模式II可用图2表示如下:教学示例II铁生锈的原因(1) 提出问题 铁为什么会生锈？(2) 提出假设原因I :与空气接触；原因II：与水蒸气接触；原因III：与空气和水共同接触；(3) 对假设进行推理和判断如果是原因I ,那么铁能够跟空气中的氧气发生化学反应；如果是原因II,那么铁能够跟水发生化学反应；如果是原因III,那么铁能够跟空气和水同时发生反应；(4) 实验验证实验I :取一支试管，用酒精灯烘干，向里面放入一根铁钉，然后用橡皮塞塞紧试管口，使铁钉只与干燥的空气接触；实验II ：取一支试管，向其中放入一根铁钉,注入刚煮沸过的蒸馆水至浸没铁钉，然后在水面上注入一层植物油，使铁钉只与水接触；实验III：取一支试管，向其中放入一根铁钉，然后注入蒸馆水,不要浸没铁钉，使铁钉同时与空气和水接触通过实验观察发现，实验，中的铁钉都未生锈;而实验中的铁钉却生了锈5）结论常温下，铁在干燥的牢气中或在隔离牢气只与水接触的情况下均不生锈;而当铁同时与牢气、水接触时，才会 生锈。
因此，铁生锈的原因是水和空气共同作用的结果6）交流、解释和应用从铁在潮湿的空气中生锈（主要成分是Fe2O3）以及铁丝在纯氧中燃烧生成FeG的实验来看,讨论和交流反应条件 对化学反应结果的影响根据铁生锈的原因，提出防止铁生锈的一些措施模式I和II在发挥学生的实验能动性、培养学生能力的作用程度是有区别的以假说及其验证为主要内容的 模式II,由于要求学生要大胆地进行想像和推测，发表自己的见解，因而更有利于培养学生的创新能力。