在当今科学技术迅速发展的时代,培养高素质的专业人才已经成为教育的必然要求。开展探究性实验对于提高学生的科学探究能力和创新意识具有重要意义,探究性实验也是发展学生化学学科核心素养的有效方式。本课题基于四重表征对金属及其化合物部分内容进行探究性实验设计,在教学过程中激发学生的学习兴趣、提升探究能力和四重表征水平。主要研究内容包括:明确探究性实验在中学化学教学中的重要地位,通过文献研究法,了解国内外探究性实验的发展现状,梳理国内外四重表征的产生、发展及其在教学中的应用,明确研究的意义和具体方向;以建构主义理论、学习金字塔理论、萨其曼探究教学理论和多重表征理论作为本研究的理论基础,并对核心概念进行界定;通过发放问卷的方式,调查一线教师基于四重表征的教学现状,对调查结果进行分析;总结出设计应遵循的三个原则:学生活动的主体性原则、实验设计的探究性原则和学科特有的表征性原则,梳理出基于四重表征的探究性实验设计流程,选取“探究钠与乙醇反应的定量实验”、“探究补铁剂中铁元素的含量”和“探究Al（OH）3制备实验中溶液的电导率变化”三个案例进行设计与实践;在实践教学后,使用测试题对实验班和对照班进行检验,利用SPSS24对所得分数进行统计分析,并通过随机抽样的方法选取部分学生进行访谈,分析课堂教学效果,访谈发现学生有三点变化:提高了学习化学的兴趣、加深了对四重表征的理解和增强了科学探究能力,并针对教学实施情况进行反思和总结。实践研究表明,基于四重表征的探究性实验设计能够有效提升学生学习化学的兴趣,发展学生的四重表征水平以及培养学生的科学探究能力,能够提高学生的团结协作能力,培养学生的创新意识,帮助学生形成从不同角度分析同一问题的思维方式,从而发展学科核心素养。