研究性学习是由学生在一定的情景中发现问题、选择问题、设计方案，通过主体的探索、研究求得问题解决，从而体验和了解科学探索过程，养成自主探究、创新的意识和习惯，形成和提高创造能力，增长知识、积累和丰富直接经验的活动过程，又称探究性学习。研究性学习的内容是广泛的，从范围来看，可以是综合性课题，也可以是分科性课题；从形式上看，可以是实践性课题，也可以是思辨性课题；从研究意义上看，可以是目前有结论的课题，也可以是在科学界暂时还没有定论的现代科技发展中的问题；从时间和空间上看，可以是课内能解决好的课题，也可以是需深入了解，有足够的时间才能完成的课题；同时也可以是上述各种角度不同课题的交叉与综合。
新的课题改革在课程实施方面的核心内容是转变学生的学习方式，强调学生由被动接受的学习方式转变为以科学探究为主的多样化的学习方式，关注学生的探究过程、情感体验、积累知识的方法，以达到培养学生学会学习的目的。化学学科的感性认识主要靠化学实验提供，重视化学实验是素质教育的重要标志。利用化学学科“以实验为基础”的特点，充分挖掘和开发化学实验在研究性学习中的功能，对于改变学生的学习方式，形成终身学习的能力具有重要的意义。加强化学实验教学，是实施素质教育，搞好研究性学习的有效途径。
一、化学实验是研究性学习的一种重要途径
研究性学习是学生自主地获取知识和技能、体验和了解科学研究的过程和方法、形成和提高创新意识、树立科学的价值观和活动过程。化学实验是学生化学学习中的能动的实践活动形式。化学实验为学生创设了亲身参与实践的情境，使学生在实验过程中欣赏感受到化学美，激发探索化学知识的兴趣，具有获知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。化学实验的功能和研究性学习的特征决定了化学实验必然是研究性学习的重要途径。
1．化学科的特点决定了化学实验可以作为研究性学习的途径
化学是一门以实验为基础的学科，化学实验是化学学科发展的最现实、最生动、最有效的物质载体，因此，在实验中学习化学无疑是最有效、最重要的方法之一。在化学实验过程中，学生通过实验研究和认识，理解和掌握化学基本原理和基本技能，初步学会化学研究的科学实验方法。
2．化学实验本身就是科学研究的过程
化学实验是人们认识和研究物质的一种科学方法，是人们根据研究的对象和目的，创造性地运用科学知识和实验手段，有计划地实施探究性实践活动的过程。因此，化学实验的过程本身就是一个创造性探究的过程。化学发展史也充分证明：化学科学的任何一项重大突破，无一不是经过化学实验取得的。正如波义耳所说，没有实验，任何新的东西都不能深知。中学化学中的化学实验，虽然绝大多只是对物质及其变化的再认识，但从本质上看，这一过程与科学家进行科学研究中的化学实验是一致的。学生在实验过程中通过动脑动手，体验科学家科学研究的过程和方法，获得科学研究的乐趣和成功的喜悦。
3．化学实验为研究性学习中验证假说提供了科学方法
和科学家进行的科学探究一样，研究性学习也具有问题特征、收集信息特征、假设特征、验证特征和评价反馈特征。学生在研究性学习中，针对发现的问题，在回忆总结已有的知识和经验、收集和整理信息的基础上，作出大胆的假设或猜想，并通过化学实验对提出的假设或猜想进行验证。可见，化学实验不仅是学生进行研究性学习时验证假设或猜想的主要方法，也为将来从事科学研究提供了科学的方法。
二、化学实验作为研究性学习途径的教学实施
当前，化学实验教学强调突出创新精神的培养，主要原因有三：一是21世纪各国之间综合国力的竞争日趋激烈。综合国力的竞争归根结底是科技实力和人才素质的竞争，尤其是创新型人才的竞争，培养具有创新精神和创新能力的创新人才已迫在眉睫；二是传统的实验教学过分严谨，模仿性强，不鼓励脱离教材的“越轨”操作，不鼓励对实验现象产生质疑，不鼓励提出与众不同的见解，更不提倡强烈的批判精神。只要求学生按照教师或教材的要求按部就班地做实验和观察实验，从而使学生的创新精神长期处于被束缚的困境之中；三是化学实验本身的特点，对学生创新精神的培养具有独特的优势。无论是演示实验还是学生实验，无论是验证性实验还是探索性实验，其实都是先想后做，想好了再做，总是先提出问题，然后再通过实验现象的观察或推理，对这些问题作出回答。学生在这一过程中，其思想、情感、意志、精神等各方面都会受到不同的教育，对其科学素质的养成起着非常重要的作用。
为了充分发挥化学实验的自身优势，突出对学生创新精神的培养，在化学实验教学中应积极开展研究性学习。一方面可以将现行教材中的实验改造成探索性实验，以增加实验内容的探索性；另一方面可以结合具体的教学内容，精选化学史上的一些范例，引导学生依照科学家的研究方式，学习和尝试完整的实验探究过程，并通过学生动手“做科学”，使他们亲自探索自然界的快乐，逐步学会科学研究的方法。
1．利用化学实验创设问题情境，激发自主探究的欲望
创设问题情境的途径很多，最常用最重要的途径之一是利用化学实验创设问题情境。要使学生产生探究的欲望，就要把学生要学习的内容巧妙地创设为问题情境，使学生的求知欲由潜伏状态转入被激活的状态。因此教师在教学中要先“设疑”，设计符合学生认知水平且富有启发性的问题，把学生引入一种与问题有关的情境。通过问题情境的创设，使学生明确探究目标，确定思维方式，并产生强烈的探究欲望，激发学生对新知识学习的积极性。例如在进行有关“原电池”的教学中，我们先组织学生完成“将用导线连接的铁片和铜片放入稀硫酸中”的实验，要求认真观察实验现象并进行讨论。由于铁片和铜片放置的位置问题，以及对旧知识的生搬硬套，可能会有以下不同的现象：①铁片上产生气泡，铜片上没有气泡产生；②铁片和铜片上都有气泡产生。通过对“为什么铁片和铜片上都有气泡产生？”和“铜不能与稀H2SO4反应，为什么铜片上也含有气泡产生？”的讨论，激发了学生深入探究的欲望，从而自然地引入了“原电池的原理及其电极反应”的教学。
又如在讲授“盐水解”时，我们设计了这样一个程序：①结合已有化学知识，让学生自己判断NaCl、NH4Cl、CH3COONa三种盐溶液的酸碱性；②用酸碱指示剂检验上述溶液的酸碱性；③据现象判断并作思考。学生会发现：有的盐溶液显酸性，有的显碱性，有的显中性。在“惊讶”之余产生了疑问，为什么盐的水溶液不都显中性？使得学生们带着渴求的心理探索其中的原因。
对于问题情境中所隐含的“问题”，教师不是简单地直接给出，而是让学生在学习实践活动中自己去发现、去提出。学生自己发现的问题就更贴近学生自身思维实际，更能引发其去探究。
2．利用化学实验验证假说或猜想
在研究性学习中，学生针对提出的问题，经过多渠道收集信息和深入思考，将会提出有关问题解决的方案和问题答案的假设或猜想。通过化学实验时提出的假设或猜想进行验证，是学生进行化学研究性学习常用的方法。
问题：铁在潮湿的空气里会生锈，请设计一组实验，证明铁在潮湿空气里的生锈是水和空气对铁共同作用的结果。
解析：
（1）明确要解决的问题：铁在潮湿的空气里会生锈。
（2）提出假设
①铁器生锈是因为铁与空气中的氧气化合。
②是因为与空气中的水蒸气反应而生锈。
③是因为水和空气对铁共同作用的结果。
依据上述假设，作如下逻辑推理：
如果第一个假设正确：则铁在干燥的空气中能生锈。
如果第二个假设正确：则铁在水中与空气隔绝生锈。
如果第三个假设正确：则铁必须在既有空气，又有水份的条件下才能生锈。
（3）验证假设
在此基础上，再引导学生设计化学实验验证假设。
静置3天—5天，观察各试管中铁钉表面，其中A、B试管中所置铁钉无明显变化，C管中铁钉表面覆盖一层褐色铁锈。
（4）结论
铁钉生锈是水和空气与铁钉共同作用的结果。
在教学过程中，教师可以根据实际情况有计划、有步骤地引导学生运用科学方法论去分析和解决化学问题，使学生经过收集材料，分析、综合、抽象、概括的思维过程，把知识真正学到手，力求学生思维更广、更深，从而培养学生的创造能力。
3．加强实验指导，延伸自主探究的广度
新的化学教学大纲指出，加强实验教学是提高化学教学质量的重要环节，而在教师指导下由学生亲自动手完成实验是训练学生实验操作技能、提高实验探究能力的主要途径。教师可以根据学校的条件和教学实际情况，把一些演示实验改为边讲边做实验，或补充一些探究性、开放性的实验，让学生在实验过程中探究，掌握书本上的基本实验，引导学生提出问题，再用学到的化学知识去解决问题，这样有利于培养学生进行以实验探究为主的研究性学习的能力。例如新教材第三册在讲述氯碱工业时，首先演示实验电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑，让学生弄清楚反应原理、电极反应和产物，再让学生讨论出产物之间可能会发生的反应，主要有：①Cl2+H2→HCl（甚至会引起爆炸）；②Cl2+NaOH→NaCl+NaClO+NaClO3（会导致NaOH不纯）。
然后向同学们介绍：目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法，即电解槽的阳极用金属钛网制成，中间是阳离子交换膜把电解槽隔成阳极室和阴极室；阳离子交换膜有一种特殊的性质，就是只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过。这样既能防止阴极产生的氢气和阳极产生的氯气相混合而引起爆炸，又避免氯气和氢氯化钠溶液作用生成NaClO、NaClO3等而影响烧碱的质量。其次，让学生阅读课本、网上查资料，解决的问题是：搞清楚工业上是用什么方法把实验室的实验变成了工业生产；是怎样注意上述两个问题的；实验室中的演示实验与工业上的离子交换膜法电解槽的相同与不同之处。最后，让学生再反过来思考，产物混合后的生成物含NaClO具有杀菌消毒的功能。如果避免氢气和氯气混合。能不能设计出市场上的家用环保型消毒器呢？学生的思维于是达到了高潮，讨论热烈，能想出好多方法，再帮助他们删掉不合理的，保留最好的实验设计。从不能混合到可以混合，学生把书本上的知识学活了，在这一过程中，学生自主探究得到了延伸，将思维引向深入。
这样将课堂知识与现实生活中的化学紧密联系，引导学生对生活中的化学现象和问题进行探究，有效地将学生自主探究学习延伸到课堂外的生活中，充分体现了化学知识的“应用性”，让学生在知识“消费”过程中进行创新；同时，这种开放性的问题还可以使不同层次的学生都得到充分的发挥，水平相对较低的学生也能品尝到成功的喜悦，水平较高的学生，也有充分施展才华的空间，从而激发了每个学生的创新意识和终身学习的兴趣及热情。
4．挖掘化学实验中的德育因素，注重德育在实验教学中的渗透
（1）利用典型化学实验，渗透辩证唯物主义观点，如通过葡萄糖跟新制氢氧化铜悬浊液反应的实验，引导学生总结出：有机物的宫能团结构是化学变化的内因，而反应条件是变化的内因，反应条件不同，有机物表现的性质也不同。葡萄糖在常温下跟氢氧化铜悬浊液反应生成降蓝色溶液，是多羟基表现的性质，而在加热条件下生成砖红色沉淀却是醛基表现的性质。从而树立了“内因是变化的本质，外因通过内因而起作用”的辩证观点。
（2）利用典型化学实验，渗透爱国教育。例如可借助侯氏制碱法实验原理，向学生介绍我国制碱工业概况，如解放前我国制碱工业落后，我国制碱专家侯德榜为发展我国制碱工业的动人的爱国故事。以及解放后我国制碱工业突飞猛进的发展情况等，以激发学生的爱国热情，增强学生的民族自豪感和自信心以及科学探究的愿望。
（3）利用化学实验，培养学生良好的品德和行为习惯。例如可结合每个演示实验的特点，有侧重地对学生进行艰苦奋斗、勤俭节约、遵规守纪、不怕挫折、保护环境的教育。
三、利用化学实验进行研究性学习的反思
1．要想搞好研究性学习，教师的素质尚有待进一步提高。
首先，在教育观念上，传统的讲解式课堂教学模式，大容量、高强度、多反复的课堂训练模式仍残留在我们心中，这不仅束缚了我们的手脚，也限制了学生的思维。因此，作为教师一定要忍痛割爱，大胆创新，彻底更新教学的观念。
其次，因为担心不能按时完成教学进度与任务，有时急于求成，连教材中的演示实验也省略掉了。然而往往事与愿违，效果并不是很好。
再次，由于研究性学习是多学科的综合、交叉，经常要与生活、生产、医疗、军事、社会实践相结合。因此，在指导时会觉得心有余而力不足。因此，教师必须树立正确的人生观，参加一些必要的培训，力争在理解探究本质的基础上掌握一些对学习活动指导的技巧和策略。
2．一些农村普通高中的学生基础薄弱，能力较差，学校的实验条件跟不上，如何使他们尽快适应研究性学习是急待解决的问题。
农村普通高中学生探究能力不够，往往在探究过程中提不出问题，基础技能不足或遭遇挫折后中途夭折。农村学生家里大多没有电脑，学生的资料来源贫乏，以致一些大的探究性实验及研究性学习无法开展，达不到研究性学习的目的。这一系列问题有待我们去解决探讨。
总之，化学实验以它特有的优势在研究性学习中占有非常重要的地位。它为学生形成研究性学习的方式，培养解决问题的能力提供了有利条件。但是，化学实验也并非进行研究性学习的惟一途径。如在原子结构等内容的学习中，我们无法通过化学实验探究，但可以通过化学史料，沿着科学家的研究足迹，去想象，去思考。有些内容的研究性学习可以通过包括化学实验在内的多种途径来进行。因此，在教学中要根据学生的实验情况，具体学习内容和学校的教学条件等，引导学生科学、合理地选择研究性学习的途径。
[参考文献]
1．唐建华·化学实验教学应如何培养学生的科学素质·中学化学教学参考，2001（1—2）：1
2．贾滨先·研究性学习的探索和思考·中学化学教学参考，2004，（3）：6
3．袁金坤·倪宇星·引导学生自主探究·中学化学教学参考，2004（1—2：29
4．陆 艳·海洋寻宝记·中学化学教学参考，2005，（1—2）：58
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