設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究

　　科學(xué)探究：

　　(1)

　　(2)化學(xué)課程中的科學(xué)探究，是學(xué)生積極主動(dòng)地獲取化學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問(wèn)題的重要實(shí)踐活動(dòng)。它涉及提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋與結(jié)論、反思與評(píng)價(jià)、表達(dá)與交流等要素。學(xué)生通過(guò)親身經(jīng)歷和體驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)，激發(fā)對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，增進(jìn)對(duì)科學(xué)的情感，理解科學(xué)的本質(zhì)，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，初步形成科學(xué)探究能力�？茖W(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式，也是初中化學(xué)課程的重要內(nèi)容，對(duì)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用。

　　化學(xué)學(xué)科科學(xué)探究的特點(diǎn)

　　(1)新課標(biāo)改革的理念是倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，“科學(xué)探究”是化學(xué)課程中重要的學(xué)習(xí)方式，使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的思維方法和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，因此，科學(xué)探究就是讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)去體驗(yàn)知識(shí)的探究過(guò)程，在探究過(guò)程中學(xué)習(xí)，在合作中學(xué)習(xí)，在學(xué)生與學(xué)生、教師與學(xué)生的交流中提升�！翱茖W(xué)探究”是以問(wèn)題為中心，南學(xué)生自己運(yùn)用已有的知識(shí)選擇恰當(dāng)?shù)氖侄�，探究未知的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并通過(guò)對(duì)獲得的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)的分析、歸納，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。從而使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)探究的態(tài)度，獲得科學(xué)方法，提高運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決生產(chǎn)、生活中實(shí)際問(wèn)題的能力。

　　(2)針對(duì)化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，具體可從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)對(duì)科學(xué)探究的認(rèn)識(shí)：

　　①感受到科學(xué)探究是人們獲取科學(xué)知識(shí)、認(rèn)識(shí)客觀世界的重要途徑；

　�、谝庾R(shí)到提出問(wèn)題和作出猜想對(duì)科學(xué)探究的重要性，知道猜想必須用事實(shí)來(lái)驗(yàn)證；

　�、壑�道科學(xué)探究可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察等多種手段獲取事實(shí)和證據(jù)；

　　④認(rèn)識(shí)到科學(xué)探究既需要觀察和實(shí)驗(yàn)，又需要進(jìn)行推理和判斷；

　�、菡J(rèn)識(shí)到合作與交流在科學(xué)探究中的重要作用.

　　科學(xué)探究的要素和目標(biāo)：

　　解答實(shí)驗(yàn)探究題的方法技巧：

　　科學(xué)探究是積極主動(dòng)地獲取化學(xué)知識(shí)和解決化學(xué)問(wèn)題的重要實(shí)踐活動(dòng)，根據(jù)題目情景提供的信息，要求學(xué)生初步學(xué)會(huì)運(yùn)用比較、分類、歸納、概括等方法對(duì)獲取的信息進(jìn)行加工。要求考生會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、并作出合理的猜想與假設(shè)，會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的假設(shè)，以此考查學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神，提高科學(xué)素養(yǎng)。解答此類試題思維要有開(kāi)放性，能探究性地提出問(wèn)題．要敏銳地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出假設(shè)和探究驗(yàn)證假設(shè)的方法，用觀察到的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行推理和判斷；要注意對(duì)試題提供的信息進(jìn)行分析、數(shù)據(jù)的處理以及對(duì)探究問(wèn)題的合理猜想和想象，不要生搬硬套，胡亂猜想，應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)切準(zhǔn)題目要害，找準(zhǔn)突破口。

　　綜合實(shí)驗(yàn)題答題的基本方法和原則思維過(guò)程：

　　原理一反應(yīng)物一儀器裝置一現(xiàn)象一結(jié)論一作用一意義一聯(lián)想

　　①實(shí)驗(yàn)依據(jù)的性質(zhì)和原理。

　　②反應(yīng)物的狀態(tài)及其替代物。

　　③裝置的性能、使用方法、適用范圍、注意事項(xiàng)、是否有替代裝置。

　�、懿僮黜樞颉⒆⒁馐马�(xiàng)或操作錯(cuò)誤產(chǎn)生的后果。

　�、莠F(xiàn)象描述要準(zhǔn)確、全面、重點(diǎn)突出。

　　⑥直接得出結(jié)論或?qū)С鼋Y(jié)論。

　　氧氣參加反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法：

　　（1）探究氧氣與其他物質(zhì)反應(yīng)條件的對(duì)比試驗(yàn)

　�、贉囟葘�(duì)比試驗(yàn)。用溫度對(duì)比試驗(yàn)探究物質(zhì)的著火點(diǎn)。如木炭和煤的著火點(diǎn)不同。

　�、跐舛葘�(duì)比試驗(yàn)。用濃度對(duì)比試驗(yàn)探究可燃物能否與氧氣發(fā)生反應(yīng)或反應(yīng)的現(xiàn)象不同。

　�。�2）金屬生銹條件的對(duì)比試驗(yàn)

　　與氧氣接觸鐵不會(huì)生銹，與氧氣、水同時(shí)接觸鐵才能生銹。銅與氧氣、水和二氧化碳同時(shí)接觸才能生銹。金屬的生銹條件探究都是通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)完成的。

　　反應(yīng)生成氧氣速率的對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法：

　�。�1）催化劑對(duì)制取氧氣速率影響的對(duì)比試驗(yàn)

　�、儆袩o(wú)催化劑的對(duì)比試驗(yàn)。如氯酸鉀制氧氣加入和不加入二氧化錳的對(duì)比試驗(yàn)。

　�、诓煌�催化劑對(duì)過(guò)氧化氫分解的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。如可設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)探究MnO₂，CuO，F(xiàn)e₂O₃等對(duì)過(guò)氧化氫的分解速率的影響。

　�。�2）濃度對(duì)制取氧氣速率影響的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

　　如取不同濃度的對(duì)氧化氫溶液，加入同質(zhì)量的MnO₂觀察H₂O₂分解速率。

　　在設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須使用控制變量法。每次對(duì)比實(shí)驗(yàn)只能研究一個(gè)變量，其他的變量應(yīng)該控制在相同的狀態(tài)。如設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究MnO₂和CuO哪種物質(zhì)對(duì)H₂O₂分解速率影響大，那么容器中的過(guò)氧化氫濃度應(yīng)相同。相反研究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，必須使用同種，同量的催化劑，溫度，壓強(qiáng)也應(yīng)該相同。

　　控制變量法探究固體物質(zhì)溶解速率：

　　中考試題中常出現(xiàn)探究“影響固體物質(zhì)在水中的溶解速率的因素”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。在口常生活和實(shí)驗(yàn)中定性分析較多，如果定量分析就應(yīng)該用控制變量法。

　　(1)控制溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量、溫度、溶質(zhì)的顆粒大小，探究攪拌對(duì)溶解速率的影響。攪拌比不攪拌溶解得快。

　　(2)控制溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量、溫度，探究溶質(zhì)的顆粒人小對(duì)溶解速率的影響，顆粒小的溶解快。

　　(3)控制溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑質(zhì)量、溶質(zhì)的顆粒大小，探究溫度對(duì)溶解速率的影響，對(duì)大多數(shù)物質(zhì)來(lái)說(shuō)，溫度越高溶解的速率越快。

　　探究過(guò)程中獲取、處理信息的常見(jiàn)方法：

　�。�1）觀察

　　①觀察要目的明確、重點(diǎn)清晰，具有典型性。如：做關(guān)于物質(zhì)性質(zhì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)觀察物質(zhì)性狀的改變，包括氣味的改變、氣體的逸出、沉淀的產(chǎn)生或溶解、顏色的變化。

　　②觀察要準(zhǔn)確、仔細(xì)，事物變化有時(shí)微妙、偶然，在偶然、微妙中包含著飛躍，觀察仔細(xì)、準(zhǔn)確，才會(huì)有所收獲。如：對(duì)于葡萄球菌培養(yǎng)皿中生長(zhǎng)出的霉菌可殺死葡萄球菌這一現(xiàn)象，一般人難以發(fā)現(xiàn)，英國(guó)的弗萊明經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，于是出現(xiàn)了造福于人類的青霉素。

　�、塾^察時(shí)應(yīng)對(duì)某一事物發(fā)生變化前后的現(xiàn)象進(jìn)行比較，或?qū)ο嚓P(guān)事物發(fā)生變化的現(xiàn)象進(jìn)行比較，看看相同之處、不同之處，以便從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

　　（2）比較分類

　　比較分類也是一種常用的方法，關(guān)鍵是在于將學(xué)習(xí)對(duì)象或所研究問(wèn)題以一定標(biāo)準(zhǔn)分門別類進(jìn)行對(duì)比。找出異同點(diǎn)，分清研究問(wèn)題和學(xué)習(xí)對(duì)象的特征及相互關(guān)系。如：區(qū)分化學(xué)變化和物理變化時(shí)，需找出區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)——反應(yīng)前后的物質(zhì)是否為同種物質(zhì)。

　�。�3）歸納演繹

　　歸納是解決一般與特殊的重要方法。歸納時(shí)應(yīng)注意對(duì)某些或個(gè)別的化學(xué)現(xiàn)象、化學(xué)問(wèn)題等進(jìn)行觀察，總結(jié)它們的共同點(diǎn)。演繹是利用一般的知識(shí)、原理等對(duì)特殊的事實(shí)、現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而認(rèn)識(shí)特殊情形的本質(zhì)特征、屬性。演繹時(shí)注意大小前提的正確性，如：元素周期律的發(fā)現(xiàn)及元素周期表的建立，既是比較歸納的結(jié)晶，也是演繹的功勞。

　　發(fā)展科學(xué)探究能力：

　　科學(xué)探究的活動(dòng)包括觀察、提問(wèn)、實(shí)驗(yàn)、比較、推理、概括、表達(dá)及運(yùn)用等活動(dòng)，科學(xué)思維具有廣闊性、深刻性、獨(dú)立性和敏捷性。下面談?wù)効茖W(xué)探究的幾種能力。

　　(1)觀察能力觀察能力是在親身實(shí)驗(yàn)的條件下觀察事物的能力，是有目的、有計(jì)劃地感知客觀事物的能力。觀察能力的培養(yǎng)重在觀察、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，在科學(xué)探究中很重要的一點(diǎn)就是把觀察到的內(nèi)容通過(guò)文字描述或者繪圖等多種形式表達(dá)出來(lái)。觀察是科學(xué)探究的重要手段。

　　(2)提出問(wèn)題的能力學(xué)生在生活、學(xué)習(xí)活動(dòng)中，對(duì)自己身邊的生活現(xiàn)象或?qū)W習(xí)化學(xué)時(shí)遇到的一些事例，能依據(jù)所給資料提出有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題，并能對(duì)可能的答案作出猜想或假設(shè)。

　　(3)操作能力科學(xué)探究往往是以實(shí)驗(yàn)為載體進(jìn)行的，而科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)與猜想，從而得出正確的結(jié)論，要?jiǎng)邮謱?shí)驗(yàn)，首先要掌握實(shí)驗(yàn)操作的基本技能，然后再按一定的操作順序進(jìn)行操作。常言道“實(shí)踐出真知”，就說(shuō)明了動(dòng)手操作的重要性。

　　(4)分析能力分析是通過(guò)對(duì)整體中的各個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)研究從而了解整體本質(zhì)的探究方法。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出它們的規(guī)律，然后要思考這些數(shù)據(jù)說(shuō)明了什么，對(duì)你的假設(shè)是否有幫助。對(duì)整體中各個(gè)部分的研究是認(rèn)識(shí)整體過(guò)程的基礎(chǔ)。

　　(5)比較能力比較是將兩件或兩件以上的事物，通過(guò)諸多方面的比較，從而得出異同的過(guò)程。比較是分類、歸納和概括的基礎(chǔ)。比較能力的培養(yǎng)，對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)事物、掌握規(guī)律起著巨大作用。因此，在科學(xué)探究中應(yīng)重視比較能力的培養(yǎng)。

　　(6)歸納概括能力歸納概括是根據(jù)一部分信息來(lái)推斷總體信息。要正確地做出歸納概括，從總體中選出的樣本就必須具有代表性、廣泛性。如：在學(xué)習(xí)酸的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，鹽酸和稀硫酸都能使紫色的石蕊試液變紅，即可歸納概括出大多數(shù)酸溶液都能使紫色石蕊試液變紅，這就利用r歸納概括技能。

　　(7)推理能力當(dāng)你對(duì)觀察到的現(xiàn)象做出解釋時(shí)，即在進(jìn)行推理時(shí)，要注意推理不一定就是事實(shí)，即使是根據(jù)正確的觀察做出的推論，也可能是錯(cuò)誤的。要證明推論正確，唯一的方法就是再進(jìn)一步觀察、調(diào)查和研究。

　　(8)評(píng)價(jià)能力做出評(píng)價(jià)就是評(píng)估某件事情的好壞、對(duì)錯(cuò)。如：評(píng)價(jià)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是否合理，操作是否方便，對(duì)環(huán)境是否有害等。做出評(píng)價(jià)前，需要全面地考慮到事情的正面與反面，并明確自己持有什么樣的觀點(diǎn)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在科學(xué)探究中要學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)。

　　(9)合作學(xué)習(xí)能力化學(xué)學(xué)習(xí)中的科學(xué)探究過(guò)程，往往是學(xué)生小組或團(tuán)隊(duì)活動(dòng)的過(guò)程，在合作探究中，學(xué)生應(yīng)具有團(tuán)結(jié)協(xié)作、資源共享的能力。

　　化學(xué)科學(xué)探究性試題分類：

　　(1)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題類探究題從生活現(xiàn)象、自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中選出有價(jià)值的問(wèn)題。解釋此類問(wèn)題的關(guān)鍵：觀察、分析、聯(lián)想，提出的問(wèn)題要有探究?jī)r(jià)值，要有利于設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，有利于現(xiàn)象的觀察和描述。解答此類探究題的方法：根據(jù)題目要求，從不同的角度提出問(wèn)題，并進(jìn)行猜想和假設(shè)�？梢詮囊韵掳藗�(gè)方面提出問(wèn)題和進(jìn)行猜想：

　　a．從“對(duì)立面”中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和猜想；

　　b．從“逆向思維”中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和猜想；

　　c.從生活或?qū)嶒?yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和猜想；

　　d．從探索閃果中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和猜想；

　　e．在異常中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和猜想；

　　f．在類比中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和猜想；

　　g．在歸納判斷中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和猜想；

　　h．在“理所當(dāng)然”中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和猜想。然后結(jié)合猜想，依據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)(如：物質(zhì)的顏色、狀態(tài)、氣味等宏觀性質(zhì)和特征)去解答問(wèn)題。注意提出的假設(shè)要周密、合理，有科學(xué)依據(jù)。

　　(2)假設(shè)、驗(yàn)證類探究題對(duì)問(wèn)題有可能的答案作出猜想或假設(shè)，并據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)猜想或假設(shè)作出初步驗(yàn)證計(jì)劃，以便設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。解答時(shí)，一是要圍繞問(wèn)題從不同的角度、不同的側(cè)面進(jìn)行假設(shè)或猜想，假設(shè)越全面，結(jié)論越可靠；二是要注意假設(shè)的合理性，要符合化學(xué)規(guī)律、化學(xué)原理，不能憑空設(shè)想；三是要從本質(zhì)上去分析現(xiàn)象，抓住本質(zhì)提出假設(shè)。

　　(3)收集證據(jù)、解釋與結(jié)論類探究題此類探究題是運(yùn)用調(diào)查、查閱資料等方式收集解決問(wèn)題的證據(jù)，并對(duì)所收集的證據(jù)和獲得的信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的加工與整理，通過(guò)分析比較、分類、歸納概括等方法，認(rèn)識(shí)知識(shí)之間的聯(lián)系，從而得出正確的結(jié)論并對(duì)結(jié)論作出正確的解釋。收集證據(jù)，要有較強(qiáng)的實(shí)證意識(shí)，會(huì)觀察、記錄，準(zhǔn)確精練的表述是解答此類題目的關(guān)鍵。

　　(4)結(jié)果分析、反思與評(píng)價(jià)類探究題此類探究題是對(duì)所獲得的事實(shí)、證據(jù)進(jìn)行總結(jié)、歸納，得出正確結(jié)論，對(duì)探究活動(dòng)進(jìn)行反思與評(píng)價(jià)。解答時(shí)可用比較、分類、概括、歸納等方法對(duì)證據(jù)和事實(shí)進(jìn)行加工處理，利用逆向思維，對(duì)探究結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。而實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題是由題目提供一套或多套方案，從某一角度或幾個(gè)方面評(píng)價(jià)方案的優(yōu)劣。

　　(5)綜合性探究類此類探究題是對(duì)科學(xué)探究的基本過(guò)程中的幾要素進(jìn)行全方位的考查，體現(xiàn)探究的全過(guò)程，解答時(shí)要注意結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和親身體驗(yàn)，探究性地提出問(wèn)題，用觀察到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行推理、判斷，根據(jù)試題的目的和要求，結(jié)合題設(shè)巾的材料，進(jìn)行解答，思維要有開(kāi)放性。