开放性实验在高中化学教学中的重要性和必要性

化学是一门以实验为本的科学，而实验教学又是高中化学教学的中心环节。但是，传统验证性实验一般都是按照教科书中所给出的步骤、结论来进行，学生在学习过程中只能被动地接受，缺少独立探索机会[1]。开放实验以其灵活、探究、创新等特点，对化学教学进行有益补充，它是指在教师引导下，由学生自己设计实验方案、选择实验方法、分析实验数据，最后得出实验结论的一种实验方式，具有较强的探索性、灵活性和创新性。本研究结合教学实例，探讨开放性实验在高中化学教学中的教育价值，以期为化学实验教学的优化提供参考。

1、开放性实验在化学教学中的重要性及必要

1.1 激发学习兴趣，培养科学探究精神

开放式实验有别于传统的验证性实验，它突破以往“照方抓药”的定式，而是以现实问题为基础，让学生积极思考，大胆尝试。以“原电池原理”实验为例，在教师提出“怎样用生活中的物质来制造简单的电池”这个公开问题时，学生们立刻展现出很强的探索欲，他们会自发地去搜集铜、锌片、石墨棒等不同的电极物质，并且尝试使用一些常用的液体如柠檬汁、食盐水等。在此基础上，既要了解原电池的组成元素，又要进行试错实验，以检验各种电路的输出电压。这可比死记硬背书本上的知识要深刻得多，尤其是看着自己拼装起来的简单电池将发光二极管点亮，更是一种极大的成就感，让学生对化学的学习产生更大兴趣，让在不知不觉中掌握一些基本的科研方法，为将来的科研工作打下良好基础。

1.2 深化知识理解，促进学科核心素养发展

开放式实验打破了传统教学中只向学生传授知识的单向度，使学生能够在真实问题情景中构建起一个完整的化学知识系统[2]。如“酸碱滴定”实验，在进行开放式探索时，学生所面对的已不是单纯的“作业流”，而变成了项多维度的、综合性的化学思考问题。在预备阶段，让学生了解中和氢、氢、氧的作用机理，可培养“微观探析”的能力；在实验中，对滴定结束时的色彩变化作出正确的判断，可培养观察能力及“宏观辨识”能力；在资料处理过程中，同学们需要对各种指标的反应进行分析，这也就是“证据推理”的科学思想，进而加深学生对实验内容的理解。如果学生能把课堂上的知识转化为对实际生活中的化学现象进行解释，那么，化学教学的真正价值就得以体现。

2.3 提升创新能力，适应未来科学需求

开放式实验是在给学生充分自主的基础上，使其具有较强的创造力。例如，在“金属侵蚀和保护”实验中，如果让学生自己制定实验计划，那么学生的思维就会冲破课本限制， 表现出惊人的创意，在这样一个没有任何约束的实验环境下，学生们可以不 的设想 尝试新的方 在实践中培养出有价值的创新意识。同时，开放式实验还可以训练学生 复杂问题的能力， 果一 项保护措施不能奏效，那么就必须对其进行分析，并对其进行相应调整，这样的反复尝试，才能体现出科研本质。在对实验结果进行分析的过程中，学生能从表象中发现问题，并能更深层次地探索其内在的规律。

2、开放性实验在高中化学教学中的有效实施

2.1 基于教材，合理设计开放性问题

苏科版高中化学教材中的实验内容蕴含着丰富的开放性改造潜力，关键在于教师如何基于教材内容，设计出既能激发学生探究兴趣，又能紧扣教学目标的开放性问题[3]。以“氯气的制备与性质”实验为例，教师可从不同角度进行开放式的延伸设计。在理论层次上，引导学生探索“不同氧化剂（如高锰酸钾、二氧化锰、重铬酸钾）对氯化物收率的影响”。在实验设备层次上，针对“怎样改善设备来提升氯气回收效率”这一问题展开研究，并通过对已有设备的缺陷进行分析，试图设计出一种新的集气设备，例如，用定压漏斗取代分液漏斗，或者增设废气处理设备。在实验安全性方面，设立“怎样减少氯气泄露危险”的探究任务，通过考察不同吸收剂（氢氧化钠溶液、硫代硫酸钠溶液）对氯气吸附的影响，制定相应的应急处置措施。通过这样循序渐进的问题，让学生既能熟练地掌握基本的操作方法，又能加深对试验规律的认识，发展出系统的思考能力。在设计过程中，教师要格外重视问题的层次性，首先要让学生对基础操作有一定的了解，然后逐渐加大探索难度，保证开放性和教学目的相结合。另外，还要注意对各种氧化剂的标准电极电位数据、气体采集装置的结构图等进行参考，在为学生提供探索的同时，也保持一定的思考余地，将原来单纯的验证性实验转化成开放的探究活动，提高学生的综合科学素质。

2.2 分层指导，满足不同学生需求

在化学开放实验教学中，要保证每个学生都能得到良好的学习经验，必须采取分层教学方法。教师应根据学生的实际情况，制定有针对性的教学计划。针对基础薄弱的同学，可设计出具有结构性的试验方案，例如：“探索不同的催化剂对双氧水分解速度的影响”，为其编制一份具体的试验步骤表，其中包含确切的试剂用量、反应时间控制等，并配有图解说明[4]。还可以给学生提供预先准备好的数据表，上面有要观测到的重要参数，例如汽泡生成率，温度变化等等，有助于他们集中精力进行实验。对成绩尚可的同学，可以采用半开放式的方式进行指导，如提出试验目标、基本要求等，然后再由他们自己设计具体的操作过程，由教师提出一些关键性的问题来进行引导，例如“如何量化对比各种催化剂的催化作用”、“如何通过各种因素来保证试验结果的可信度”等等。同时，对有较好实验能力的同学，要给予足够自由，让他们大胆地提出一些具有创新意义的科研问题，例如“探索催化剂粒径对反应速度的影响”或“探索温度和催化效能之间的关系”等等。在教学过程中，教师应着重于对实验方案的可行性进行评价，并与学生进行一对一交流，使其更加完善。同时，在教学实践中，也要对学生进行“动态分层”，针对学生的实际情况，适时地调整教学策略。比如，在对一些已掌握了基本运算能力的基础组中，可在一定程度上增加具有挑战性的作业；相反，如果有个别学习能力好的学生，在学习过程中有一定困难，教师要适时地给予支持。在实验之后的评估中，也要体现出分层思想，对于基础组来说，重点是要注重操作规范和基础知识的掌握，而对于提升组来说，他们更注重的是在实验设计上的创新以及对数据的深入分析，保证每个人都能满足课程的基本要求，让有潜质的学生有更多的发展空间，真正做到因材施教。

2.3 结合生活，增强实验的实用性

在化学教学中，把开放性实验与生活密切联系起来，既可以提高学生的学习兴趣，又可以提高他们应用所学到的知识，解决实际问题的能力。例如，在“水的净化”这一教学中，教师应结合生活实际，指导学生进行一些比较实际的探究活动。在实验前，可以让同学们搜集一些生活中常见的水质问题，例如雨水、河水，甚至家庭洗菜水等，从而达到更明确的实验目的。在选材方面，除了教科书上提及的传统净水原料，如活性炭、明矾等，也可鼓励同学们尝试日常生活中的替代品，例如以咖啡滤纸取代专用过滤膜，以洗涤后的细砂代替石英砂，或探究自然物质如茶叶渣、玉米芯等对水的吸附[5]。在试验设计中，可以让同学们根据不同的污染情况，分别制定出相应的净化方案，例如：含油污水，首先要做油水分离；对混浊的污水，应将混凝沉降与过滤相结合。在教学中，教师也应注意对净化效果的定量评价，如对净水前后水质的酸碱度、浊度、电导率等进行观测，从而达到提高其科学思考能力的目的。在实验延伸部分，可让同学们把自己制作的水净化设备运用到生活中，例如用来灌溉花草、养殖鱼类等，并观察其长期的使用效果。通过与生活实际相结合，既能加深对胶体聚沉、吸附等化学规律的认识，又能增强学生的工程思想与环境保护意识。让同学们亲身体会到，他们所设计的实验设备，可以让学生切实感受到化学知识的重要性。

3、结论

综上所述，开放性实验是高中化学教学一种有益的补充，其能够有效弥补传统验证性实验的缺陷，同时，也可提高学生的探究兴趣，培养科学思维以及实践能力。苏科版高中化学教材为开放性实验的实施提供了丰富素材，教师应结合教材内容，合理设计开放性问题，采用分层教学策略，并要与生活实际相结合，以充分发挥开放性实验的教育价值。

参考文献

[1] 刘宝树. 开放性实验在高中化学教学中的必要性[C]//第三届教育发展与教学研究论坛论文集. 2025:1-5.

[2] 高有河. 刍议开放性实验在高中化学教学中的重要性和必要性[J]. 学周刊,2024,12(12):40-42.

[3] 刘艳芹. 高中化学实验教学中创新性思维培养的实践探索[C]//第三届教育建设与教学改革论坛(二)论文

集. 2025:1-5.

[4] 蔺延洁, 卫波, 杨凤娇, 等. 开放性实验在高中化学教学中的重要性和必要性 [J]. 云南化

工,2023,50(2):153-154,173.

[5] 沈鹏. 高中化学实验教学创新性研究[J]. 学周刊,2024(27):82-84.