摘要： 化学是一门以实验为基础的学科，化学实验在激发兴趣、形成化学概念、培养能力和养成科学素养等方面，具有独特的作用。实验探究是科学探究的一种重要表现形式，探究性实验能更充分地体现学生在教学中的积极性、主动性和创造性，是中学化学教学中培养学生创新精神和实践能力的重要手段和基本途径。
关键词：教学创新 实验探究
探究实验就化学而言与目前开展的研究性学习是相一致的，主要是通过实验探究研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征以及与其它对象或现象的联系。探究实验能够帮助学生获取基础知识和基本技能，能够激发学生的探索奥秘的欲望和兴趣，能够发挥学生的积极性、主动性。在探究实验过程中学生始终处于不断探索的情境中，主动实验，认真操作，仔细观察，积极思维，充分发挥学生的潜能，培养学生创新精神，发展学生创新能力，培养学生良好技能，从而造就敢于创新、善于创新、勤于创新的高素质人才。有些实验按照课本设计的探究内容大多是停留在掌握知识上，缺乏与生活、生产和社会的联系，学生在实验中不能真正的感受和体验探究的乐趣，觉得没有必要去探究，实验做起来乏味，导致学生解决实际问题的能力较低，创新精神和实践能力的培养受到抑制。这就需要教师进一步研究化学实验在教学中的重要功能，首先应用教材提供的实验资源，改变教和学的方式。然后结合自己的教学经验有意识的、有目的地研究如何改进实验、创新实验。新课程标准对实验倡导的总方向:化学实验既是学生学习化学的重要内容，也是学生学习化学的重要方式。在化学教学中，通过实验不仅可以使学生获得化学知识，学会实验技能，更重要的是通过实验创设生动的学习情景，达到启迪学生的思维，培养学生科学态度和科学方法的目的。以往的教学比较重视前两个方面，甚至将化学实验教学片面理解为实验操作训练，过分强调操作技能的程序化和规范化，这影响了实验教学功能的全面发挥。课程标准中对实验技能的要求不再过分强调机械僵化的操作规范，而是强调学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证，使具体操作服务于实验探究活动。通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。新课标把化学实验看作是学生积极主动获取知识和解决化学问题的实践活动，看作是学生经历和体验科学探究的活动，把化学实验与学生的发展和终身需要有机结合，把激发化学学习兴趣，增进对科学的情感与化学实验有机结合。化学实验创新特点有（1）化学实验的趣味化；（2）化学实验的生活化；（3）化学实验的微型化: ①节省实验经费 ②操作安全、污染小 ③节省实验时间(微型实验同常规实验相比，具有仪器简单、用剂量少、反应速率快、现象明显特点)，提高课堂教学的质量和效率 ④激发学生化学学习的兴趣，微型仪器来源广泛，可以做到人手一套。教师只要积极引导，就能实现人人动手的目标。（4）化学实验的清洁化，即绿色化：绿色化学的理念是化学课程与教学改革的重要指导思想，从源头上消除化学实验对环境的污染，为此需从绿色化学的角度研究化学实验。
一、教师要具备创新的教育理念
因为化学实验现象具有直观、生动、鲜明、形象等特点，是其他学科无法比拟的教学手段。因此，我国著名化学家戴安邦先生曾经指出：“化学实验是实施全面教育的一种最有效的形式，是化学学科素质教育的有效组成部分。化学实验以其丰富的内涵，在培养学生素质中发挥独特的功能和作用。”中学化学实验教学通过教师的演示实验和学生自己动手的分组实验，以期培养学生的观察能力、分析归纳综合能力与实验动手能力，也就是提高学生的综合创新能力。化学实验也可使学生加深理解和掌握基础知识，又能培养学生技能，发展学生学习能力，激发学生的学习兴趣，养成科学的学习方法和习惯。这也就是学生在学习过程中具有特殊重要功能的一种学习手段。
为对学生进行创新能力的培养，教师要完善自己的创造性人格，这是一项非常必要、十分艰巨、又需要长期“健身”的活动。教师要用自身的人格魅力来影响并引导学生，促进学生创新精神的形成和发展。这就需要教师本身做到与时俱进，努力掌握现代教育技术，并在教学实践中广泛使用，同时对有关的化学实验进行改革，让学生感受教师的创新精神，也作为学生发展创新精神的一种示范或榜样。
同时创新教育要求我们教师确立以学生为中心的教育主体观，建立民主、平等的关系，尊重学生的见解，宽容失误，欣赏独特的发现，做学生发展的促进者。即要宽容学生实验中的失误，及时发现学生对某个实验独特的见解，并鼓励学生将自己的看法勇敢地陈述出来，充分肯定其合理部分，并对其不合理的部分进行适当的引导。
教师在教学过程中切忌包办代替，应善于引导质疑，做学生发展的引导者。
二、探索途径的探讨
应提高课堂演示实验的可观察性，发展学生的观察能力。前苏联心理学家赞耶夫曾对学习上的后进生进行长期的研究，发现后进生普遍的特点之一就是观察能力薄弱，进而从事物的观察中得到的知识很少，久而久之，不感兴趣，缺乏应有的求知欲。所以在课堂教学中，教师要努力改进那些现象不是很明显的演示实验，提高其可观察性，以期引起学生的观察兴趣，从而提高学生的观察能力。也可将某些演示实验放在投影仪上进行，学生通过大屏幕观察某些实验的反应过程和现象，这样更能吸引学生观察实验的兴趣，培养学生对化学现象的观察和思考能力。
1、将演示实验从验证性实验演变为探究性实验
教材中的演示实验一般以一些验证性实验为主，这些实验往往通过实验现象验证某一个结论。而化学研究性实验则是用一定的实验方法，创设不同的实验情景，引导学生对一些化学反应，从多方位、多层面进行分析，以期研究某一反应的实质和规律，从而解释客观事实。这类实验的一般顺序为：实验→观察→提出问题→讨论→分析比较→结论。这就要求学生在未知实验结果之前，在实验过程中仔细观察实验现象，实事求是做出记录，做出科学合理的解释，获得正确的结论，从而培养学生的探究能力和创新思维。
2、将部分演示实验改为课堂中学生自己动手的实验
学生学习行为品质的能力是指完成学习任务必须而直接影响效率的个性心理特征。它包括观察能力、逻辑思维能力及特殊能力即操作能力。学生动手的过程实际上也是一个动脑的过程，学生通过设计实验、准备实验、实验后找出最佳的方案，进而达到培养学生的动手能力。鉴于此，在教学过程中，将那些操作比较简单、装置不复杂、安全性又比较大的演示实验，在条件允许的情况下，改为边讲边实验，让学生自己动手操作练习。例如，高一的“盐类的水解”、“外界条件对化学反应速率的影响”，高二的“外界条件对化学平衡的影响”、“氢氧化铝的制取和两性”等实验，教师可根据学生实验能力和心理，让学生自己设计实验方案，提出所需的试剂，进行课堂内的实验。这样既培养了学生的动手能力，又培养了学生的探究思维能力，并且教师在运用引导—研究的课堂教学模式中，优化了课堂教学。
3、强化学生实验中教师的指导
在学生分组实验过程中应着重于培养学生的能力，而能力的提高也只有在学习过程中得到训练才能得以实现。教师要引导学生如何观察实验现象，并根据实验现象结合所学过的理论知识，将其归纳总结，最终得出正确的结论。这实际上也是培养学生在今后如何自己设计实验，并通过实验现象，而归纳得到相关的结论。要观察到相关正确的实验现象，必须在实验中有正确的操作方法，即避免由操作失误而引起的现象的偏差，所以教师在学生分组实验的巡视过程中特别要注意学生操作的正确性，发现问题及时纠正，如中和滴定中液面读数的正确读法，滴定过程中左右手的不同操作等。
由于各种不同的原因，学生分组实验会发生实验失败的现象。教师要鼓励学生面对失败，进行分析总结，找出失败的原因，并寻找出完成实验的正确的方法和途径，鼓励他们重新实验，达到实验成功的目标。这样，在学生实验中培养他们学习化学的毅力，学会面对挫折，增强心理承受能力。
4、培养学生有目的寻找资料的能力
学生在设计实验的过程中，经常会碰到一些曾经接触过，但并不完整的知识，这就要求学生通过查找相关的资料得到完整的信息。查阅有关的化学文献资料的能力是实践能力的一个组成部分。查阅各种资料，分析别人的经验和教训可提高自己的实践水平和质量。近年来，随着教育网的迅速发展，从网上查找实验教学的信息和资讯，已成为一种普遍受欢迎的、较为快捷的现代化手段，上网查询各种资料也必然成为实践能力的组成部分之一。
三、转变教学观念，改善学生的学习方式
新课程标准明确地指出，要改变课程过于注重知识传授的倾向，强调使学生形成积极主动的学习态度，使获得基础知识和基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程，突出了探究性学习过程，使科学知识内容由简单的获取向理解科学过程转变。作为教师，怎样适应新的挑战，在教学中实现新课程标准的目标，体现新课程标准的特点，需要我们大胆尝试，特别是在化学实验的教学中，突出学生的主体性，使他们积极主动参与进来，通过对化学实验中的创新思维培育，使他们体会到化学其实就在身边，实现“从生活走向化学，从化学走向生活”，激发学生学习化学的积极性。
要改善学生的学习方式，关键是教师要树立正确的教学观念。现代教学理论认为，教学作为一种培养人的社会实践活动，是以增强学生的主体意识，发展学生的主体能力和培养学生的主体人格为目标的。在教学活动中，学生的学习是通过自主活动对知识意义的建构过程，而不是一种简单的接受过程。因此，当教师充分尊重学生的主体地位时，在教学过程中就不一味“灌输”，而会采用恰当的教学策略，促进学生积极主动地投入到学习活动中。
1、改进实验教学，激发学生的探究兴趣
“探究性学习”以学生的现实生活为基础挖掘课程资源，注重以学生的直接经验和体验为基础运用学科知识。例如在讲CO2的性质时，上课前要求每位同学带一瓶自己喜欢喝的可乐饮料，课堂上让他们先猜想CO2的性质有哪些，然后让他们打开自己的瓶子做实验，通过实验来探究性质。这样，一瓶可乐不仅解决了CO2来源问题，同时还让学生体会化学就在身边。在探究CO2能否溶于水的性质时，指导学生将水倒入集满CO2气体的矿泉水瓶1/3体积，用力振荡，不久矿泉水瓶被自动压扁（或变形）。学生对于这种“出乎意料”的奇异的实验现象会感到新奇和兴奋。教师要因势利导，引导他们思考：为什么会出现这种现象？原因是什么？这样会使学生的兴趣得到不断地提升和发展。一个简单的擦火柴实验，会让学生联想到O2的制法和性质；衣服相互染色了则会想到微粒不停地运动，微粒之间有间隔等等……还有新版教材中“讨论”“家庭小实验”，“研究性学习的课题”、“阅读材料”、“资料”等栏目学生尤其感兴趣，这些栏目使学生的兴趣从课堂一直延伸到课外。
化学实验探究不仅要求掌握一定的化学知识和实验技能，而且要求学生能灵活运用这些知识和技能，因此设计探索性实验，在激发学生的创新意识，培养学生的创新意识和创新能力等方面有重要作用。在课堂教学上要注重让学生亲自设计实验进行实验探索。例：做镁条在CO2的燃烧演示实验，可让学生设计CO2的制取实验，最后，学生有如下设计方案：
⑴利用大理石和稀盐酸反应制取，用排空气法收集；
⑵利用NaHCO3受热分解，用排空气法收集；
⑶利用NaHCO3（或Na2CO3）与盐酸反应，在集气瓶中制取，等到产生大量气泡时，点燃镁条伸入集气瓶即可完成此实验。
经过讨论，学生们会觉得第三种方案有新意。
对于课堂演示实验如此，对于课本内容设计实验的也要大胆设计，进行创新。如在镁、铝的教学中可将学生实验安排在性质教学之前，并设计出如下实验内容和验证思考内容：
⑴镁盐、铝盐分别和氨水的反应；
⑵铝盐和氢氧化钠的互滴实验；
⑶偏铝酸盐和盐酸的互滴实验；
⑷偏铝酸盐和铝盐的反应。
这些实验不仅充分调动了学生的学习兴趣，更重要的是培养了学生的综合思维素质，增强了学生的探究意识。在化学实验教学中，经常让学生自己设计实验，或利用实验进行问题探索，会不断增强学生的探究创新意识，提高学生的探究创新能力，也能激发学生对科学探索的精神及兴趣。
2、实施开放教学，拓展学生的思维空间
探究式教学不是先将结论直接告诉学生，再通过演示实验或学生实验加以验证，它是通过“做”来学习的。学生自主参与通过各式各样的探究活动诸如观察、调查、制作、收集资料等，亲自得出结论，使他们参与并体验知识的获得过程，建构起新的对自然的认识，并培养科学探究的能力。这种通过多样、复杂的活动情境来获得知识的教学方法，可以使学生从多角度深入地理解知识，建立知识间的联系，从而使他们在面对实际问题更容易地激活知识，灵活地运用知识解决问题。也只有这样，学生的学习才是积极主动的，才能够真正激发学习的内在动机。
例如，为验证物质的性质，教材中安排了许多功能单一的简易实验，如果在教学中特别是在总复习时，引导学生自己动手，将这些简单实验采用横向串联，纵向延伸的方式组合起来，设计成综合实验、系列实验，既可以使所学知识系统化，网络化，又可以提高学生的实验能力和创新能力。在学习《乙烯》一节时，学生将乙烯的实验室制备、乙烯与溴水反应、乙烯与酸性高锰酸钾溶液的反应、乙烯的燃烧等四个单项实验整合在一起，形成完整的系列实验。在总复习时，学生将碳酸钙与盐酸反应放出的CO2气体直接通入苯酚钠溶液中，把两个简单化学实验组合在一起，设计成了验证盐酸、碳酸、苯酚酸性强弱的综合实验。
许多化学实验存在一定的深化空间，教师能根据教学内容的需要和学生的知识水平，启发引导学生对这些实验进行更深层次的探究，从多角度、多方位、充分发挥实验的探究功能，也能起到启迪思维、培养能力的作用。例如，在学习过氧化钠性质时，我们让学生根据过氧化钠与水反应的实验思考这样一个问题：“如何通过实验测定氧化钠和过氧化钠混合物中过氧化钠的质量分数？”本实验较原实验深化了很多，虽然难度大了，所用的仪器、用品也多了，但是同学们的探究热情高，他们通过独立思考、小组讨论、动手实践，最后基本上都能设计出比较合理的实验方案，并完成实验，获得了创新成功的喜悦。
3、渗透实验探究意识，把书本知识与生活生产结合起来，产生实验探究的源动力和内在需要
为了巩固实验探究意识或检验探究效果，对实验现象的观察和分析，对实验装置的设计，对反应条件的控制，对反应机理的研究，本身就是一种探究学习。“化学实验探究性学习”应与生物、物理、计算机不同学科知识相互联系，通过对知识的综合运用去完整地认识整体的客观世界。在安全、可行的原则下，让学生各自发挥自己的聪明才智，探索各种合理的方法，设计各种可行的方案。如设计区分食盐和酒精溶液的实验方案，可以利用密度、气味、沸点、导电性、拨发性、可燃性来区分，也可以根据AgNO3等试剂对溶液的特殊反应现象来区分，还可以根据生物细胞对溶液反应等去设计。
实验创新可训练学生灵活运用创造思维方法，同时又能促进学生自觉地、有意识地去进行创新，并不断提高自己的创造能力。
四、化学实验中创新思维的培育
思维是人对客观事物本质特征和内在规律性联系间接的、概括的反映。21世纪是创新知识的世纪，中学阶段是学生思维能力与思维品质形成的关键阶段。化学是以实验为基础的自然科学，化学实验是化学研究的手段。因此中学化学教学，素质教育中化学实验创新思维的培育显得尤为重要。
中学化学中的创新教育不是去开拓和创新未知的知识和知识体系，而是创设一定条件和氛围，引导、启发学生去摸拟、探究原科学家的实验活动过程，发现“新”现象，通过联想、判断、推理和综合分析，归纳出物质呈现如此现象的本质和规律，这就是中学化学实验中的探究性创新教育。
1、创设问题情景，激发学生的学习动机
探究是从问题开始的，发现和提出问题是科学研究的开端，养成质疑的好习惯是化学研究的保障。在教学中，教师要善于创设问题情境，通过实验、观察、阅读教材等途径引导学生发现问题，以问题为中心组织教学，将新知识置于问题情境当中，使获得新知识的过程成为学生主动提出问题、分析问题和解决问题的过程。在化学实验中教师的教学设计要根据不同的课题内容创设学习情景。
以《原电池》一节新授课为例，教师一进入课堂即在讲台上放一只大苹果，然后在苹果上分别插上两根学生熟悉的铜芯、铝芯电线，再接通灵敏电流计，当学生惊喜地发现：一只诱人苹果居然也能产生电流时，那种兴奋，那种疑惑简直无法言喻。教师趁热打铁，告诉学生：只要有足够的锌片、铜片和番茄汁，我们完全可以自己造出一只“水果电池”，其电能足以点亮一只手电灯泡，同学们如有兴趣，课后不妨试试。同学们的兴奋点一下子达到顶峰，在这种兴奋心理驱使下，无须老师提出要求，几乎所有的学生立即全身心地投入到阅读教材、翻阅参考资料、寻找制作材料（水果、旧电池、锌皮等）、动手制作的科研实践活动中。通过自主实践，他们真正体会到了学习的轻松和愉悦，无形之中培养了自身的探究意识，提高了自己的实验动手能力。
2、加强师生互动，培养学生的科学精神
由于本质往往深藏于现象的背后，人们容易找到的是事物间表层的、非本质的联系，加上学生认识上存在差异，对同一个现象往往有不同的解释是很正常的。实验探究，最看重过程，属于教与学中最纯粹最美好的一部份，它诠释了梦想、勇气与探险精神，也意味着新奇、执着与成功。当学生公布自己的解释时，别的学生就有机会就这些解释提出疑问、审查证据、挑出逻辑错误、指出解释中有悖于事实证据的地方，或者就相同的观察提出不同的解释。于是每一位学生都需要面对不同的解释结果并展开讨论，讨论中往往会引发新的问题，导致进一步的求证活动和最终建立在实验基础上的共识。在学生做实验的过程中，教师应做到：给学生充分思考的时间，给学生发问的时间，给学生批判的时间。就如教育家所说的：“凡是儿童能够自己做的，应该让他们自己做，凡是儿童能够自己想的，应该让他们自己去想。”学生在自学探究基础上不能自行解决的问题，即可组织学生合作探究，多则班级全体参加，少则几个人，形式灵活多样，让学生充分对话、答辩、争论、教师只需在关键处加以点拨。
“探究性学习”在合作探究的过程中，从资料的搜集与分析，假设的提出与验证，学习成果评价直至意义的最终建构都需要学生相互交流信息，共同分享学习成果，培养了团结协作精神，构建民主和谐气氛，促进思想情感交流，也增进了友情，形成良好的个性品质，达到高层次的情感目标。
五、坚持绿色化学实验研究
在实验中，按照绿色化学的思想、原则、方法和技术，教育学生并实施绿色化学实验研究，始终把其放在教学第一位。在实验课上，郑重提醒学生，绿色化学、安全第一，并制定了相关安全实验、绿色研究守则，作为教育教学内容，纳入平时实验研究成绩中进行考察和考核。诸如有毒、有害、有污染的试剂：浓盐酸、浓硝酸、浓氨水、液溴等的使用，一律置于下口瓶和倒插瓶（液溴）中备用，在配置它们的溶液时，先通入密封量器，再通入容器；反应产生的尾气是毒害气体，如H2S、SO2、NO、NO2、NH3、CO时或通入储气瓶，或用反应液吸收，在本实验室达到毒害气体零排放标准。对有安全绿色实验创新思想、方法和技术，遵循守则的学生予以加分和表扬；反之，则给予扣分和批评教育。以此加强学生的化学安全和绿色意识。在守则的正面激励和约束下，学生在实验研究中发明了一些安全实验和绿色研究的成果（方法和装置）。如水槽的竖管扎孔排渣法；氨的非铂催化氧化制NO2的研究中，不仅设计出了密封反应系统，可使毒害气体反应物NH3和生成物NO2不泄漏，并在系统内、外发明了电热丝管内高温（大于800 ℃）催化法和手提气筒鼓气（空气和氨气）法。
没有规矩，不成方圆。除守则外，我们还向学生提出了相关实验研究的化学公约。在公约中有一个绿色名词：循环实验，其内容是遵循绿色化学12条原则，遵循处理药品试剂的绿色化学5“R”原则和原子经济规律。①本实验室除垃圾外无无故废弃物；②反应后“三废”一律回收；③生成物为纯净物或可提纯物，应标签（品名、年、月、日），储存，以备再用；④生成物为复杂混合物者，标签（原反应物、生成物、年、月、日），储存，以备研究（恢复、再生、分析、分离）后利用；⑤鼓励微型实验研究；⑥鼓励发明绿色实验仪器和装置，设计绿色反应工艺、历程等。期望以此激活学生的聪明才智，规范学生的思想行为，为创建绿色实验室，构建和谐节约型实验室贡献智慧和力量。
总之，实验探究是开发学生创新思维的有效途径，方法形式一定要灵活多样。实验教学就应该注意培养思维方法。通过演示实验、设计实验，培养学生的思维能力，在学生具备了一定的化学基础知识、掌握了一定的化学实验操作技能的基础上，教师应有目的地设计一些实验习题（也可用课后的实验习题），要求学生按照实验目的要求，根据已学过的实验原理和方法，设计出实验方案，同时对学生的实验操作提出具体要求。这是对学生进行科学训练，培养实事求是、独立思考、开拓创新的一种途径。
主要参考文献
[1] 阮源萍 提升高校化学实验教学中心的软实力 《实验室研究与探索》2009，01，36-38
[2] 《大学化学实验》南京大学编，高等教育出版社 1999，106-119