学习的多角度设计与合理评价，问题研究学生化的精心设计；如何通过科学探究方式让学生体验科学探究活动的过程与方法，培养学生的探究能力和创新精神。
关键词 科学探究；教学情境；化学实验设计；素质教育
中图分类号：G633.8 文献标识码：B 文章编号：1671-489X(2012)22-0017-02
1 问题的提出
目前，我国中小学进行的课程改革的目的是倡导从学生和社会的需要出发，激发学生的主动性与创造性，使学生积极主动地学习。而科学探究则是课程改革的突破口、主方向。化学是一门以实验为基础的学科，探究性学习能为学生正确认识事物及变化规律提供实验事实，它具有目的性、探索性、现实性和感知性。教学中应紧扣这一学科主题，通过化学实验有效地开展科学探究活动，通过学生亲身经历与体验，激发学习化学的兴趣，有助于培养学生探索求真的科学态度、坚韧不拔的意志品质和互相合作的团队精神，造就敢于创新、善于创新、勤于创新的高素质人才。
2 探究性学习理论的研究
“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验能力。”这是新课程改革的新理念之一。精心设计各种探究性问题，能有效促使学生主动学习，有利于逐步掌握探究的思路与方法。
科学探究的学习结构与组织形式可谓多种多样，一般来说，大致包括8个步骤：1）提出问题；2）猜想与假设；3）制定计划；4）进行实验；5）收集证据；6）解释与结论；7）反思与评价；8）表达与交流。
探究的形式可以采取多种形式，凡是有利于提高学生的科学素养，培养学生的科学探究能力的均是值得提倡的。在实践中通常采用下面两种探究方式。
一是进行适合学生的探究性实验。例如“探究氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠三种物质在水中溶解时的温度变化”，鼓励学生自己设计探究方法，通过讨论得出合理的方案进行实验，最后归纳出“物质溶解是伴有吸热或放热现象”的结论。再如“探究钢铁制品锈蚀的条件”，通过实验归纳出钢铁锈蚀的原因，并由此反馈出金属防锈的种种措施。
二是开展社会调查与辩论活动。生活是最好的教材，实践是最好的老师，自然现象是最好的实验。在实践中发动学生调查当地水资源的利用与污染的状况，并提出有关建议的活动；辩论“空气中二氧化碳会越来越多吗？氧气会消耗尽吗”“臭氧层是如何被破坏的？没有了臭氧层的保护，人类将怎样”“水资源会用尽吗？将来会不会出现人类饮用污水的可怕现象”“人类是否面临更多的未知‘SARS’病毒的干扰”等。真正让学生走出课堂，深入社会生活实际去获取第一手信息，认识到问题的严重与可怕，同时借助已学的知识及各种教育资源（互联网）对调查结果进行客观、科学、公正的分析，从中发现问题，提出解决问题的方案，树立战胜灾难的必胜信心。
探究性学习开放性较大，问题的设计、数据的分析以及实验结果评价都离不开学生自己，完全不同于那种“已知原理——验证——应用”的照方抓药模式。在实践操作中，采取小组合作的方式，充分展现出师生互动、生生互动的探究热情。采取的探究程序：“教师或学生提出课题——学生自己拟订方案——小组探究——集体讨论小结——完成实验报告或论文——作出客观评价”。整个过程是开放的，学生是学习的主人，教师始终处于咨询、帮助、引导、参与的地位。创立这样的教学环境有利于培养学生浓厚的实验兴趣，并促使其将自己的研究活动推向更深的层次、更广的领域。
中学化学教学中研究性课题主要从3个方面进行。
1）将书本上的一些演示实验、学生实验改变为具有可探究性的学生实验，如“探究实验室制备氧气的方法”“探究空气成分的测定方法”等。以“探究实验室制备CO2的方法”为例，在实际操作中不急于告诉学生CO2的制法，而是列举各种方案：①木炭在氧气中燃烧制CO2；②CO还原氧化铜制备CO2；③CO燃烧制备CO2；④石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制备CO2；⑤石灰石（或大理石）与稀硫酸反应制备CO2；⑥碳酸钠（或碳酸氢钠）与稀盐酸（或稀硫酸）发生反应制备CO2；⑦加热碱式碳酸铜制备CO2；⑧高温煅烧石灰石制备CO2。通过设计多种思路与方案，让学生自己动手设计反应过程，从反应装置、反应条件、产品收集方法、原料易得、操作安全、符合环保等方面进行比较分析，得出适合于实验室特征的制备方法。整个过程处于摸索探求状态，让学生学会在矛盾中求生存，在寂寞中领悟探索的真谛及享受领悟后的快乐。
2）结合课堂上学习的化学知识，对某个化学反应或知识点进行延伸、拓宽和研究。例如，讲过蒸发后组织学生讨论“工业上用蒸馏法淡化海水的可行性”；讲完化学肥料后讨论如何科学种田，综合利用化学肥料进一步提高农作物的产量；辩论“使用农药、化肥对人类是利多还是弊多”，要求学生从环保部门（或环保网站）了解当地环境污染情况，参与有关的环保监测活动，并勇于提出治理的初步建议；讲过能源后，调查当地燃料的来源和使用情况，提出合理、节约使用燃料的方案。
3）将书本以外与人类自身生存、健康、发展紧密相连的问题进行探究。例如，测定一段时间内雨水pH，绘制时间—pH关系图，讨论本地区出现酸雨的情况，分析可能的原因，及更深层次地讨论适宜种植的经济作物，为本地农业的发展提出自己的看法；研究食物中维生素C的含量；研究植物的呼吸作用；研究人体与铁、钙、锌等金属的关系。
3 创设教学情境，进行科学创新
教师在教学中要巧妙设置问题，更应抓住课堂中的生成问题。因为这些问题从学生中来，更贴近学生实际，学生对问题的感觉更真实强烈，有更强的解决问题的愿望，也更能享受到解决问题的喜悦心情。更重要的是可以借此培养学生的问题意识，引导他们主动地去发现问题，主动地进行探究学习。
创设优良的教学情境可以增强学习的针对性，有利于发挥情感在教学中的作用，激发兴趣，使学习更轻松而有意义。具体到实验教学，最大的优势便是拓宽实验空间，大力发动学生改进现有实验，进行实验创新，探究新的实验方案。实践表明；学生思维的创造性远远超出教师预先的想象，奇思妙想层出不穷。
学生在设计化学实验方案时要遵循4个基本评价原则：1）科学性，指实验原理、实验操作程序等科学合理；2）安全性，指避免造成大气污染、人身伤害；3）可行性，指化学药品、仪器、设备及方法等在中学现有条件下可实现；4）简约性，指实验步骤少、实验药品少、实验时间短、实验装置简单。
实验教学情境的设计是多方面的，具体讲可以从以下几个方面入手：探究物质的性质；探究实验的路径；探究化学反应的产物；探究实验的条件（可燃物燃烧的条件；铁制品锈蚀的条件）；探究实验的装置；探究实验的趣味性；探究实验的方法；探究物质的制法；探究实验的环保性；探究实验的现象；探究实验的安全性；探究实验的速度。
例如，探究实验装置：选用图1所示的铁架台、烧杯、U形管、球形漏斗、注射器、带导管的单孔塞（配有止气夹，无塑料隔板），请设计出简易的制气装置，类型越多越好。
再如，探究实验方法：某专用仓库要控制库内空气中氧气含量，需要对库内气体取样检查，现有可选用的实验用品包括橡皮管、集气瓶、玻璃片、盛满水的水槽、烧杯和漏斗，请设计简单的方法取出库内的气体。
4 探究合理的评价方案
以往学习内容的考核多偏重于书面笔试，实验考核的是知识，是机械重复操作，是照方抓药，很难检测出学生的实际动手与解决问题的能力。教师立足实验操作进行科学设计，努力挖掘富有启发性、探究性的实验内容，改变传统教学中重结果轻过程、重知识传授轻能力培养的不良倾向，积极探索素质教育的策略和方法，使化学真正成为学生主动探索知识、提高科学素质的重要途径。
在探究性学习中通过努力收到良好效果。收获之一，课题设计要精，拓展思维的空间要大，有发挥的余地；收获之二，要开放实验室，给予更多的自由空间；收获之三，要敢于进行角色转变，要敢于相信学生；收获之四，失误是最好的老师，对于一些具有危险性、不安全性的实验要做必要的课前辅导，锻炼学生在实践中求真，在失败中有所获，在经历中得到磨练。
考试课题设计1：用实验验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，请设计验证实验方案，并进行操作演示。
考试课题设计2：稀盐酸可以使紫色石蕊试液变红，我们已经知道在稀盐酸中存在H2O分子、H+和Cl-，请设计一个简单的实验，研究可能是稀盐酸中的哪一种粒子使紫色石蕊试液变红。
5 结论与展望
积极参加探究活动对于改变学生学习方式和教师的教学模式具有重要的意义。通过探究性学习可以使学生在获得化学知识和技能的同时，受到科学方法的训练，体验探究的乐趣，形成和发展科学探究的能力。
多年的实践表明：学生的学习兴趣提高了，独立自学的能力加强了，会初步探究问题了，实验操作技能掌握熟练，共同合作的能力得到了锻炼。
已经走上正轨的素质教育课堂改革把科学探究纳入了正常的教学常规，没有探究的课堂将不是改革的课堂，将是不具活力的课堂，将来是不能满足社会需要的。素质教育要培养创新型人才，必将以科学探究为主要方法，全面提高学生的科学素养。