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摘要：研究性學習是學習中不可缺少的內容之一。以高中化學“制備乙烯的探究”課題為例，教師應從研究性學習問題的提出、研究性學習具體的實施過程以及研究性學習最后的收獲等方面進行實踐與探索，讓學生積極參與研究性學習過程，提升學生的學科認知與操作技能。
關鍵詞：高中化學;研究性學習;實驗探究
研究性學習是現行各學科普通高中課程標準不可或缺的內容之一。高中新課標中的研究性學習是指學生在教師的指導下，從自然、社會和生活中選擇并確定專題進行研究，在研究過程中主動發現問題和解決問題。對高中化學實驗教學來說，化學研究性學習不僅能培養學生的創新精神與動手操作能力，還能促使學生轉變學習方式。在高一年級，教師如何有效指導學生進行研究性學習呢？我以化學實驗“制備乙烯的探究”課題為例進行有效實踐與探索。
一、研究性學習問題的提出
研究性學習問題的提出，需要遵循課程標準精神，即問題要“在自然、社會與生活中”尋找。很多教師為了方便研究，直接從教材素材延伸、化學實驗延伸中尋找問題。在學習乙烯教學知識后，了解制取乙烯的化學原理：CH3CH2OH濃硫酸170℃CH2=CH2↑+H2O。教師在演示制備乙烯實驗時，學生產生兩個疑問：（1）坐在前面的學生能夠聞到濃濃的氣味，這與教材“稍有氣味”的描述差距很大，為什么？（2）實驗中，圓底燒瓶內的反應液為什么會變黑？針對這個疑問與興趣點，我沒有用“因為發生了復雜的化學反應”來敷衍學生，而是給予學生肯定的鼓勵并建議道：“由于時間有限，這個演示實驗中的反應原理我們在課后進行專題研究，作為我們研究性學習內容。”在課后，我帶領學生以“制備乙烯的探究”為課題，同學生一起研究學習。
二、研究性學習的具體實施過程
在化學實驗研究性學習中，教師按照自主自愿的原則將學生分為五組，每組7-8人。每組安排兩到三名實驗操作員，負責演示本組設計的方案；一名解說員，負責闡述本組方案；一名記錄員，負責記錄匯總，其他組員寫結題報告并整理化學實驗器材。教師要每周抽出1課時的時間，指導研究性學習小組通過查找資料、設計實驗方案、進行實驗探究、分析結論、撰寫實驗報告等方式完成研究性學習。
1.研究性學習的實驗方案設計與選定
在“制備乙烯的探究”研究性學習中，教師在學校化學實驗室里讓學生溫習實驗室制備乙烯的原理，并告知學生這次化學實驗研究性學習的目的是：通過實驗探究和對比實驗，得出制備乙烯時發生的一些副反應，總結進行乙烯性質實驗時的注意事項。在設計實驗方案的過程中，學生事先考慮到了濃硫酸的性質，教師先從理論上引導學生分析判斷可行性，再帶領學生進行實踐檢驗。學生積極查找資料，展開激烈討論，最終提交了五份實驗設計。其方案設計如下：（1）將氣體通入裝有品紅溶液的洗氣瓶中，品紅溶液褪色，證明有SO2存在；然后再將氣體通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，證明有CO2存在。（2）同①方案，先證明有SO2的存在；然后將氣體通入裝有NaHCO3溶液的洗氣瓶中；最后同①方案證明有CO2的存在。（3）同①方案，先證明有SO2的存在；然后將氣體通入裝有酸性KMnO4溶液的洗氣瓶中，溶液顏色變淺；最后同①方案證明有CO2的存在。（4）同③方案，將酸性KMnO4溶液改為溴的四氯化碳溶液。（方案③④原理相同，均為同組學生提出)（5）同①方案，先證明有SO2的存在；然后將氣體通入裝有酸性KMnO4溶液的洗氣瓶中，溶液顏色變淺；再將氣體通入裝有品紅溶液的洗氣瓶中，品紅溶液不褪色；最后同①方案證明有CO2的存在（如圖1所示）。在上面的實驗方案中，通過對比交流學生不難發現：方案①將可能存在的SO2帶入澄清石灰水中，干擾CO2的檢驗，不合理；方案②雖考慮了應除去SO2氣體，但除去SO2的試劑選擇不合理，因為試劑會同NaHCO3反應產生CO2；很多學生認為方案⑤考慮全面，是可行的。不過，持③④方案觀點的學生認為他們的方案也有道理，理論上也是可行的。最后，師生共同確定進行方案⑤和方案③④這2組對比實驗。
2.研究性學習的實驗驗證設計
考慮到該實驗可能會產生有害氣體，為此，教師選擇在實驗室通風櫥中進行實驗。為了讓更多的學生參與，實驗儀器的組裝由這兩組之外的學生進行。教師提醒學生在裝置連接時遵循“由下至上，由左至右”原則，并指出幾點注意事項：（1）酒精和濃硫酸按體積1:3混和，使乙醇利用率提高；（2）燒瓶內加碎瓷片以避免暴沸；（3）溫度計水銀球插入液面下，但不要接觸燒瓶底部，以測定液體溫度；（4）要使液面溫度迅速升到170℃，以避免發生副反應；（5）在實驗前要進行氣密性檢查。首先由提出方案⑤的小組學生進行演示。兩位負責操作的學生動作比較規范，負責解說的學生闡述了實驗過程，學生一致認為實驗現象明顯，產物的分析和檢驗準確無誤。接著，教師讓提出方案③④的小組學生進行實驗驗證。實驗進行得非常順利，預期的實驗現象也一一呈現。此時，教師遞上一支裝有品紅溶液的試管，并建議學生按方案⑤檢驗。當把品紅溶液的試管接在溴的四氯化碳溶液之后，品紅溶液又褪色了。學生驚訝地大叫，但學生經過短暫的思考之后，又換了一支裝有品紅溶液的試管進行實驗，結果品紅溶液未褪色。有學生產生質疑：為什么品紅溶液一次不褪色，一次褪色呢？通過進一步分析學生得出，反應產生的氣體氣流可能不穩，當氣流不穩時，產生的SO2不能與洗氣瓶中的氧化性試劑充分反應，所以SO2有殘留。對比實驗演示完畢，教師又拋出了新的問題：在進行乙烯化學性質的系列實驗中，由于乙烯和SO2都能使酸性高錳酸鉀溶液和溴的四氯化碳溶液褪色，那么，要想準確地進行乙烯的性質實驗應如何操作呢？在裝置和試劑選擇上有什么變化呢？學生再次討論后認為應除去SO2和CO2氣體，最好的辦法就是將混合氣體通入足量的NaOH溶液后再進行后續性質實驗的驗證。具體裝置如圖2所示（C中液體可換成溴的四氯化碳溶液)。
3.研究性學習的實驗結論
學生以小組為單位完成了整個活動的實驗報告。本實驗的結論為：乙醇與濃硫酸發生氧化還原反應生成了碳單質等多種物質，碳單質使燒瓶內的液體變成黑色；乙烯氣體中混有SO2，因此氣體味道比較濃。在研究性學習結束時，教師推薦三位學生到圖書館自學科研小論文的寫作方法，并根據這次研究性學習情況，寫出一篇科技小論文。
三、研究性學習帶來的智慧啟迪
研究性學習源于學生原有的認知水平與操作技能，在實踐中可以提高學生的創新能力和動手實踐能力。通過具體的各種操作體驗，學生掌握了搜集、處理信息的途徑和方法，同時也感受到了學習能指導生活，體會到了收獲成功的快樂。在每次課題研究性學習中，每個小組成員都能結合自己的探究過程，用科學的探究方法解決研究性學習的主要課題，有效提升了解決實際問題的能力，對健全人格的培養起到了積極的促進作用，學生的情感態度和價值觀更趨于合理化。綜上所述，要想在實驗教學中開展研究性學習，培養學生的創新意識，教師就要在平時不斷學習、不斷積累、不斷創新，提高自己的教學智慧。在探究過程中，教師和學生要共同思考研究性學習中遇到的問題，教師需要提出合理的解決措施，引導學生順利走出研究性學習的困惑，完成研究性學習的目標任務。
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作者:魏惠敏 單位:福建省龍巖市上杭縣第二中學