基于高中化学实验探究学习策略的研究——课题结题研究报告（摘要）
石嘴山市第三中学 田 峰 徐文祥
化学是一门以实验探索为主要研究过程的自然科学，新一轮基础教育改革提出了“以学生发展为本”的思想，并确立了知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维一体的育人目标。为了改变传统课堂的教学现状，培养学生的现代科学素养，从根本上解决探究性学习方式在课堂教学及学生的学习活动中的落实和建构，使化学实验真正发挥其教学功能和育人功能，特别强调了在教育中要开展以实验为重要途径的各种探究活动，以培养和提高广大学生的科学素养和理性思维，大面积提高教学质量，促进中学化学教学改革的深入发展。
基于高中化学实验探究学习策略的研究方案及成果分析
一、研究对象前期现状调查分析
本课题研究的对象是2006年8月入学至2009年7月毕业的高中理科班学生（高一时为全部学生），我校是一所全区示范性高中，根据招生计划和生源结构，入学的优等生占30%左右，中等生占40%左右，按规定计划对外招收（并收费）入学成绩低的学生约占30%，学生总数960多人，生源总体状况良好。入学初期，课题组对学生状况主要做了以下调查摸底分析：
（一）信息的收集过程及相关分析
1.2006年9～10月，先后两次召开教研会议和两次课题组（备课组）研讨会，对学生的成绩结构、志趣爱好、化学单科成绩及男女生比例等进行初步摸底。
结果：总体入学成绩结构与招生结果统计大体相同，并有5%的学生入学成绩很低，志趣爱好各有不同，化学单科成绩，课题组认为优良、合格的占70%左右，男女生比例，女生占51%。
2.调查问卷（全体学生）时间：2006年11月，主要问题有：
（1）你对目前所学的理科科目哪门更感兴趣？
A.数学 B.物理 C.化学
（2）你对这门课感兴趣的主要原因是什么？
A.课堂纪律好 B.教学方法好 C.有实验 D.能听懂
（3）你对喜欢学的科目，感觉学的效果和成绩如何？
A.效果好，成绩满意 B.效果好，考试成绩不理想
C.效果较好，成绩不好说 D.效果一般，成绩不好
（4）化学课本中设计的学习栏目如何？对你的学习是否有帮助？
A.很好，有帮助 B.较好，有帮助
C.一般，有点帮助 D.无所谓
（5）你对目前的化学教学方法有什么意见？
A.很好，坚持下去 B.好，多做实验
C.较好，能适应 D.一般，不太适应
（6）如果你的化学成绩不理想，你认为主要原因是什么？
A.努力不够，基础差 B.喜欢学，但知识掌握不好
C.能学懂，但不会做题 D.教学方法不好
调查问卷结果分析
第一个问题：对化学更感兴趣的占36%，比历年来学生对化学学习感兴趣的要多10%左右，说明化学课改的方向是正确的，增强了课题组成员的信心。
第二个问题：回答教学方法好，有实验的占60%，回答课堂纪律好，能听懂的占40%。说明教师的教学方法和艺术性对学生的学习兴趣和教学效果影响是很大的，同时对教师的教学水平和人格魅力也提出了更高的要求，当然学生喜欢有实验可能一部分只是停留在表面兴趣上，这要求教师引起注意并在以后的课堂教学中加以引导。
第三个问题：回答前三项的约各占30%。经过分析，课题组认为，以实验为线索的探究式学习方法，在掌握知识的前提下，注重的是对学生思维过程和方法的培养，这些隐性的能力在短时间内是不易做到的，而考试测验及作业，大多出现的是知识的结果。对后续教学的改进方法，一是在坚持现行教学模式的前提下，指导学生对探究的结果要准确积累，二是在测试评价中，增加一些对知识的思维过程的问题的考查。
第四个问题：旨在了解新课程教材的编制设计，学生的评价认可程度如何（我校使用的是北师大王磊教授主编的鲁科版教材），回答前两项的占70%，和我们教师对新教材的评价认可基本一致，说明新课程改革体现在教材的编制上的主流是好的。
第五个问题：回答前三项的各占30%，说明学生对新的教学方法是持肯定态度的，这为课题组进一步改进完善教学方法奠定了基础。
第六个问题:回答第二项的占40%，回答第一、第三项的约各占25%，说明大部分学生还是喜欢化学课的学习，至于掌握不好等问题可以在一定知识能力积累的过程中，慢慢解决。
（二）综合评述
从学生入学的初步成绩结构来看，总体上是好的，适合现行新课程改革学习的，个别成绩、能力差的学生在教学中属于个别指导的问题。从调查问卷得到的结果来看，大部分学生对化学兴趣是高的，学习的动因和主流是好的，并能够配合新改革的实施，以实验为线索的探究学习策略的课改试验的前景是好的。
二、课题实验阶段的研究方法设计
（一）课堂演示实验的设计与改革
从2006年9月至2008年5月，高中化学必修、选修共六本书，涉及到的演示实验约70多个，同时根据教材一些知识点的需要，增加了近80个演示实验，对这些实验进行了几方面设计处理。
1.教师直接在课堂操作演示
主要是在高一第一学期刚上化学课，由于学生对实验操作技能的积累不多，实验观察分析方法还不成熟；另外一些实验操作复杂，有一定危险性，费时多，药品有明显腐蚀性；还有一些简单的如离子的检验等随授课过程中临时进行的演示，主要由教师直接在课堂上操作演示，通常做2～4份样品，将得到的现象和结果在学生中间展示，使每个学生都能清楚地观察到。由教师直接操作的演示实验约占1/3。
2.学生操作的演示实验。
一般是在一个单元的教学中，选出有代表性并涉及到重点内容的实验；另一些是现象比较明显的易操作的一些实验；还有一些涉及实验基本操作技能的仪器的安装及重要物质制备的实验等，由学生到讲台进行操作演示，教师在旁边做必要的启发和提示，将演示的现象和结果向全班学生展示。大约有1/3的演示实验由学生操作。
举例：用实验区别NaHCO3和Na2CO3固体。
实验目的：掌握NaHCO3的性质，练习固体加热的操作。
主要用品：NaHCO3、Na2CO3、石灰水、铁架台、大试管、酒精灯等。
实验内容及步骤（两位学生到讲台操作）
●仪器的安装（教师启发语：如何正确组装一套固体加热装置？用到哪些仪器？）
学生自备仪器，组装顺序要点：从上到下，从左到右。
●气密性的检查（提示语：加热固体前要进行什么操作？）
●加入固体药品并加热（启发语：给试管中的固体加热时，注意什么？）
●气体的检验（问：气体是什么？这两种白色固体有什么区别？）生成无色气体使石灰水变浑浊，大试管内有水珠。现象及结论（及化学方程式）：NaHCO3受热易分解生成H2O和使石灰水变浑浊的CO2气体，剩余固体是NaHCO3（另验证），Na2CO3稳定，受热不分解。
3.在实验室中进行的探究性实验。
将一些重要的探究性的演示实验改为实验室进行。因为一节课的内容都是由这些实验引出，并有好几个环节的内容单位，在实验室里由教师和学生共同探究操作，即边讲边实验。例如酸、碱、盐、氧化物的相互关系；铁及其化合物的氧化还原性；化学反应的快慢等。虽然准备设计比较费时，但可收到事半功倍的教学效果。大约有1/4的演示实验改为在实验室中进行的探究性实验。
另外对一些操作不方便、实验效果不理想的演示实验（包括一些学生操作实验）进行了操作改进或用其他替代品，但要学生知道改进的原因并指导学生参与一些实验的改进。
（二）学生操作练习实验的设计。
高中化学（必修、选修）课本上涉及到学生操作练习的实验约占演示实验的1/3，同时我们又增加设计了近10个学生实验，增加了1/3多。人类的认识是从实践开始的，所以以学生动手操作的教学环节显得尤为重要。
1.教师设计实验方案学生操作练习。
一部分是在高一初期，学生自己设计实验的能力还不成熟，二是一些仪器操作复杂和一些简单的试管操作，即物质性质的验证实验。其教学程序是：教师备课（设计出实验方案）——实验室准备（由实验教师完成）——学生操作练习（在实验室分组进行）——完成探究性学习实验报告（学生课后作业）。这类实验方式约占学生实验的1/3。
2.学生设计实验方案的操作练习。
主要在高一第二学期至高二进行，主要是涉及常见的基本实验操作的有代表性的实验（包括增设的实验），还有一些典型的物质的性质和制备的综合性实验习题。其中又分两种情况，其教学程序是：
（1）教师备课（由实验题目，设计出几套可行性方案）
——学生设计实验方案（给出题目和实验用品）——课前讨论方案（师生共同参与）——选定可行方案（实验教师提前预测准备）——实验操作练习（教师指导，学生完成）。
（2）教师备课（根据题目预设方案）——学生设计实验方案（只给题目，不给实验用品）——写出小组预习报告（四人一组一份设计方案）——教师批改，课前讨论（主要舍去一些不可行方案）——实施操作练习（学生人人操作分小组完成）。
以上实验完成后均要求写出探究性学习实验报告。
显然第二种实验教学程序是更高层次的，实验人员要做很多充分准备。这类实验共进行了四次。
（三）学生课外探究性实验的设计
主要目的是针对一部分学有余力的学生，另一部分是对化学实验有兴趣的学生，使他们学有所长，发展个性，培优促特。从高二第二学期开始，参加人数约100人，每小组为一小课题组（4人），课外进行通常每周一次。每一实验课题都解决一个小问题（如制出一种物质等），其基本程序是：教师给出题目（或学生选出课题）——课题小组设计方案（包括所需实验用品）——实施方案（教师指导）——完成课题小组研究报告。
（四）课后反思
由课题组教师完成，原则上要求每章教学结束，每人针对教学中有代表性的一两个问题，写一篇课后反思，文字简练，能说明问题，主要目的是为课题研究积累参考资料。（共完成80多份）
三、课题研究结果分析。
通过近两年的实验研究和不断探索，从理论和实践上取得了一些经验和成果，并力求能够推广，同时也存在一些问题。
1.实验探究式教学的程序。探究的实质是让学生亲历某种情境和过程的体验，让学生的思维和情感受到某种刺激和训练，它不能仅以知识的学习为主。因而根据探究式教学的特征，采取一些基本的教学持控程序和适当的教学策略是必须的。其基本过程如附图：
简要归纳主要有以下程序：提出问题包括实验现象和结果——验证假设——导出结论。
2.实验探究学习方式对化学教学有很好的促进作用，能够培养和提升大多数学生的学习兴趣，从而提高了课堂教学效果。通过大量有计划的各种形式的实验操作练习，培养和增强了学生的观察能力、实验能力、思维能力、科学探究能力以及后续学习及发展的潜能，培养了学生的科学素养和科学精神，树立了正确的人生观和价值观，并充分发展学生的个性，培优促特。使新课改确立的“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三维目标得到了真正的落实。
3.实验探究学习方式大面积提高了化学教学质量。就我校而言，实验班的学生和前两届学生相比：
（1）由于增强了实验动手操作能力，2007年全区高中学生实验操作考查（实验会考）中，监考教师普遍反映学生的实验操作规范、灵活、正确率高，一次性合格率97%以上。
（2）由于在高二以后命题方式的改变，增加了知识的过程分析考查题量，期中、期末考试平均分及及格率逐步提高。
（3）2007年全区高中毕业学生学科水平测试中，合格率和优良率均比前两年届高。
4.本课题的研究，有明显的实践应用方面的意义，促进了我校化学教师教学观念、教学方式的转变，部分成果已在我校各年级推广应用。随着后续研究的不断完善，一些研究成果力争在本地区交流推广使用。
5.在研究中存在一些问题有待解决。
（1）在化学实验的准备和设计安排中，要耗费较多的人力和物力，部分教师有力不从心的感觉。
（2）实验探究学习方式，培养学生的创造性思维能力以及后续学习发展的潜能，目前主要是存在于理论的层面上，还缺乏足够的实践调查结果。
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