研究（探究）性实验解题策略--探究性实验设计

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1、研究（探究）型实验设计题解题策略与评价福建连城教育局高中教研室杨梓生［试题特点及应试策略］随着素质教育、创新教育的推进以及髙中阶段研究性学习的深入开展，预计在今后的试题中，将会出现以实验为研究手段、突出考查学生研究性学习能力的试题（这里暂时称之为研究（探究）型实验试题）。这类试题要求学生根据研究（探究）性学习的要求，以实验为研究手段，模拟科学研究构成，自己提出问题、制定探究活动计划、拟订实验方案、处理实验数据、写出相应的实验报告等。1、试题特点：研究（探究）性实验试题一般以研究性小课题作为试题的内容和研究对

2、象、以实验为研究手段、模拟科学探究过程对小课题展开研究。试题通常按问题悄境、知识视野和探究过程构建。其中：问题情境为课题研究的背景，包括研究方向、研究进展或研究屮存在的问题等）；知识视野指研究（探究）过程所涉及的知识，包扌舌化学学科内知识以及化学与其他学科间综合的知识；而探究过程则涉及提出问题、猜想与假设、制定定研究计划、进行实验研究、收集证据、解释结论、反思与评价等诸多要素。研究（探究）型实验试题往往具有以下特征：（1）开放性——研究（探究）主题视角的多样性、探究过程或研究手段的多样性以及研究结果表述的多

3、样性；（2）过程性（探究性）一一强调模拟科学研究过程，对课题进行猜想与假设、研究与论证、评价和应用等；（3）综合性一一必须综合运用学科内和学科间知识从过角度、多层面去思考和解决探究的问题。由于这类试题强调以科学活动为背景，综合应用所学知识分析解决问题、领悟科学探究过程和方法、感悟学科知识在分析问题解决问题屮的价值和魅力，体现了“知识与能力”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三维教学目标，很好地考杏学生科学素养一一科学知识与方法的掌握情况以及科学探究能力的强弱。从考查内容的类型来看，研究（探究）型实验试题

4、可以突出对以下一个或几个方血的考查：（1）对科学探究计划的拟定（如例题1）；（2）对科学探究提出假设并验证（如例题2）；（3）对科学探究的实施（或实验）方案作出评价或改进（如例题3）；（4）、对科学探究的实验结果进行处理和评价（如例题4）。2、应试策略：以实验为基础的科学研究、.（探究）过程如右图所示。根据研究课题f提出惓设-►实学研究-►得出结论图示看，一个较为完整的科学研1究（探究）方案包含几个方而：（1）课题：即实验硏究主题（实验目的）；（2）假设（对研究课题提出一种nJ以检测的解释）与预期（即在检验

5、假设Z前先提出实验的预期结果)：(3)步骤：根据实验1=1的和提出的假设来具体设计实验的步骤和方法。一•般要设计对比实验(包括空白刈•照、条件对照、自身対照或相互对照等)；(4)观察与记录：在实验过程中设计观察的内容和次数，并按耍求进行观察，同时将观察的现象记录下来；(5)分析与评价。对观察到的现象和收集数据进行推理论证，得出结论。并用文字、图表等形式将结果表示出来。由于研究(探究)型实验注重考查学生探索未知事物的科学猜想思维，突出猜想思维的“发现问题——分析问题——捉出假设——验证假设——得岀结论”基本过

6、程。这种思维用于解题，常被称之为“猜想论证法”。因此，在解答研究(探究)型实验试题时，必须采用猜想论证法。解题时，首先要加工、分析课题给出的信息(包括明确的和隐含的信息)，搞清实验目的；在分析问题的基础上，有针对地提出尽可能多的合理的假设(假设是制定研究方案的基础)。在假设的基础上，合理应用知识与技能制定研究计划、开展研究并科学合理地进行观察与记录，最终得出结论。［典型例题分析］例题1：+是KMnO4溶液氧化H2C2O4的催化剂。有人提出该反应的历程为:Mn(II),、Mn(II)Mn(II)Mn(VH)►

7、Mn(VI)►Mn(IV)►htn(III)C2O4*9+Mn(C2O4)欝Mn-K02某课外活动小组欲用实验研究上述反应历程，假设你是该活动小组的成员，请你设计两个实验方案來验证这个历程是可信的(无须给出实验装置，无须指明选川的具体试剂，只要给岀设计思路或计划即可)。［分析］该试题陌牛度很大，应用中学化学知识无法作答。正因如此，试题只要求给出实验计划或思路。解答吋，耍明确试题的要求，命题人要求考生提出思路来证明两点：(l)Mn"是KMnO4溶液氧化H2C2O4的催化剂；(2)催化反应的过程是多步的，中间有

8、+6、+4、+3价的含镭的原子团生成。因此，一方面町以通过设计KMnO4与H2C2O4反应反应体系中添加和不添加Mn”的对比实验，验证反应屮是否作为催化剂；另一•方面，在含有+6、+4、+3价的含猛的原子团的反应体系中添加M『+,观察是否发生反应等。［答案］第一是做对比实验：在一个草酸溶液中加入离子，另一草酸溶液中不添加Mn”离子。再分别滴加KMnO4溶液，观察两个反应体系>

9、«KMnO4褪色或释放气泡速率的快慢