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探究教学设计是在对教学环境中的探究活动所涉及的各种因素进行系统分析的基础上，对探究教学活动进行合理规划的活动过程，也是一个把一般教学设计原理运用到探究教学中去的过程。在化学教学中，以过程与方法为轴线开展实验教学，既重视学生知识与技能的建构，又强调学生情感、态度与价值观的提升，应是开展实验教学的最终目标。
1.形成新知识的实验探究
这种探究课的教学设计是形成新知识的探究，强调内容的重要性。因为知识是探究活动得以开展的基础，如果缺乏必要的知识，探究活动显然无以为继。因此要根据内容来确定教学目标，安排探究活动，整个探究教学序列的安排要符合学科的内容架构。
（1）化学实验条件的探究
在现实化学教学中，许多教师缺乏对实验条件的深入分析。比如，探讨影响化学反应速率因素的实验，不少教师只是演示给学生看，先出现现象的反应速率快从而得到影响速率的因素，很多教师到此为止，而没有对实验中溶液为何采用相同浓度或相同温度进行分析。这其实是一种重要的科学方法——变量控制。因为只有这样，反应速率才仅与其中一种因素有关。所以，教师深入分析教材中的实验内容，挖掘出其中蕴涵的探究因素，通过探究性实验真正促进学生科学素养的提高。
（2）化学性质的探究
如必修2第四章学习二氧化硫的化学性质时，设计实验验证SO2和NaOH溶液发生反应。此实验无明显现象，学生设计实验：可以用加入指示剂的方法验证。向滴有酚酞的NaOH的红色溶液中通入SO2，红色褪去，证明发生反应。有学生提出：溶液褪色也可能因为SO2具有漂白性使红色酚酞变成了无色的物质。学生分析：方法一：向上述刚好褪色的溶液中再滴入一些NaOH溶液，若红色复出，则是因为第一种解释对，否则第二种解释正确；方法二：加热褪色后的溶液，若红色不再复出，则是因为第一种解释对，否则第二种解释正确。然后学生进行实验，得出结论。学生设计SO2的还原性应表现在它与氧化剂的反应上，可通过SO2与卤素单质水溶液、过氧化氢等氧化剂的反应来证明它的还原性。学生进行实验，观察实验现象。但是發现SO2和双氧水无明显现象，教师可马上追问如何设计实验证明SO2和双氧水是否发生反应。学生分析：SO2和双氧水若发生反应生成SO42-，可通过检验SO42-的存在证明。学生设计实验并证明。教师通过以上一些实验探究活动可以使学生更好地掌握SO2的化学性质。不过教师在讲授新的元素化合物知识时如果进行探究活动就要强调基本知识，以便于通过探究活动获得比较系统的知识。
2.应用新知识的实验探究
以氯水成份的探究为例。
例如人教版必修1第四章第二节《富集在海水中的元素——氯》，一位老师设计采用了实验探究教学模式。在探究氯水使滴有酚酞的naoh溶液褪色原因时，分为五个阶段：
（1）创设问题情境阶段：通过教师创设问题情境，激发学生探究褪色的兴趣。这一步骤对学生的元认知策略、问题解决技能和态度学习均有十分重要的意义。它主要是让学生形成清晰的目的图式，奠定解决问题的方向，引起学生对探究活动的动机和兴趣。因此教学者必须提供有一定难度的问题。
（2）提出假设阶段：一种假设是同学认为是氯气与水反应生成的hcl和hclo中和了naoh碱性所致；另外一种假设是同学认为是氯气与水反应生成的hclo具有强氧化性使红色酚酞变成了无色的物质。在这个步骤中，一些一般的认识策略和智慧技能得到了学习。由于这一步是问题解决十分关键的一步，因此，首要的教学事件就是教师或其他指导者不要对学生进行过多的干涉，即使有时学生的假设看起来相当幼稚。只有这样，我们才能使学生真正获得问题解决的能力，也只有这样，对科学的本质、科学家工作的真谛学生才能真正领略到。第二，有时学生的注意偏离了问题本身，教师不妨给予简单的提醒，但这种提醒决不能干涉学生对问题的思考，仅仅帮助学生提起元认知的监控作用，不偏离目标而已。
（3）设计实验方案阶段：在分组讨论中学生将自己各种假设汇总，在相互交流中相互分析、相互纠正形成正确的实验方案过程。此过程尽量地展现学生的思维，通过学生与学生的交流、评价，相互补充、相互纠正形成正确的认识，教师是创设各种学生需要的条件，为学生解决问题提出帮助，调动学生积极参与学习过程。就设计过程而言，学生主要是在进行智慧技能的学习，因此，教师必须为学生提供充足的验证条件，有实验的还要提供完备的实验设备。对验证过程，教师不妨以一个参与探究者的身份，参与到活动中去，对个别重要条件予以言语提醒，但和上面过程一样，不要急于去干涉学生的活动。
（4）实验验证阶段：学生通过上述分析设计实验方案并实际操作。培养学生的实验动手能力和观察能力。这一步骤对于智慧技能、认知策略、言语信息的学习起作用。
（5）解决问题得出结论阶段：学生通过实验现象的分析讨论，得出正确结论。在这个阶段学生会逐步学习分析实验的现象、得出结论的技能和进行小组合作的态度和方法。当学生通过口头或书面的形式表达出来时，表明学生已经把新的言语信息与以往的认识结构联系了起来，也即通过了语义编码过程。这个策略的习得对学生今后的学习是很有帮助的。然后教师布置实验习题巩固加深学生对氯水成分的认识，培养学生灵活运用知识解决问题的能力。进一步训练学生对科学探究的一般过程与方法的认识和掌握。
在本节课中教师就是选取氯水的成份这个知识点展开探究活动的。让学生根据实验目的和原理设计评价方案，独立完成有关实验。可以说实验探究的过程是一个不断优化实验、优化思维的过程，对学生而言难度虽大，但可以有效地训练他们的实验能力，培养学生的创新精神和实践能力，培养学生在观察中发现、在发现中思索的能力，实现知识、技能的统一。教师在指导学生探究性实验过程中，应充分发挥学生的主体作用，并从多方面开发学生的思维，使学生始终处于不断探索的情境中。从而激发学生的创新思维，提高学生的创新能力。
这种探究课的教学设计是应用新知识的探究，强调对学生探究技能和思维能力的培养。即要把能力的培养作为第一依据。至于选择什么内容，则是次要的事，只要通过这种内容的学习能够培养出学生特定的能力即可，内容只不过是获得能力的媒介而已。这种设计有时甚至可以要求根据能力的序列发展，重新编排内容，至于内容的体系如何，则是另一回事。例如我们在必修1中学习元素化合物中可以设计一些探究实验：对于CO32-和HCO3-结合H+能力，甲认为HCO3-结合H+能力强，理由是在等质量的碳酸钠和碳酸氢钠固体中加入等体积等浓度的盐酸，碳酸氢钠固体中产生气体速率快；乙认为CO32-结合H+能力强，理由是在同一温度下同浓度碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的ph，前者大于后者。可以启发学生设计实验：取相同体积、相同浓度的碳酸钠的碳酸氢钠溶液放入同一试管中，再滴加盐酸，如果马上有气泡产生，则是HCO3-先结合H+；如果是滴入一定量盐酸后才产生气泡，则是CO32-先结合H+。
在这个过程中，设计者一定要牢牢把握教学环境中探究活动的特点，根据不同的内容和环境灵活地对教学活动进行周密的安排。
1.形成新知识的实验探究
这种探究课的教学设计是形成新知识的探究，强调内容的重要性。因为知识是探究活动得以开展的基础，如果缺乏必要的知识，探究活动显然无以为继。因此要根据内容来确定教学目标，安排探究活动，整个探究教学序列的安排要符合学科的内容架构。
（1）化学实验条件的探究
在现实化学教学中，许多教师缺乏对实验条件的深入分析。比如，探讨影响化学反应速率因素的实验，不少教师只是演示给学生看，先出现现象的反应速率快从而得到影响速率的因素，很多教师到此为止，而没有对实验中溶液为何采用相同浓度或相同温度进行分析。这其实是一种重要的科学方法——变量控制。因为只有这样，反应速率才仅与其中一种因素有关。所以，教师深入分析教材中的实验内容，挖掘出其中蕴涵的探究因素，通过探究性实验真正促进学生科学素养的提高。
（2）化学性质的探究
如必修2第四章学习二氧化硫的化学性质时，设计实验验证SO2和NaOH溶液发生反应。此实验无明显现象，学生设计实验：可以用加入指示剂的方法验证。向滴有酚酞的NaOH的红色溶液中通入SO2，红色褪去，证明发生反应。有学生提出：溶液褪色也可能因为SO2具有漂白性使红色酚酞变成了无色的物质。学生分析：方法一：向上述刚好褪色的溶液中再滴入一些NaOH溶液，若红色复出，则是因为第一种解释对，否则第二种解释正确；方法二：加热褪色后的溶液，若红色不再复出，则是因为第一种解释对，否则第二种解释正确。然后学生进行实验，得出结论。学生设计SO2的还原性应表现在它与氧化剂的反应上，可通过SO2与卤素单质水溶液、过氧化氢等氧化剂的反应来证明它的还原性。学生进行实验，观察实验现象。但是發现SO2和双氧水无明显现象，教师可马上追问如何设计实验证明SO2和双氧水是否发生反应。学生分析：SO2和双氧水若发生反应生成SO42-，可通过检验SO42-的存在证明。学生设计实验并证明。教师通过以上一些实验探究活动可以使学生更好地掌握SO2的化学性质。不过教师在讲授新的元素化合物知识时如果进行探究活动就要强调基本知识，以便于通过探究活动获得比较系统的知识。
2.应用新知识的实验探究
以氯水成份的探究为例。
例如人教版必修1第四章第二节《富集在海水中的元素——氯》，一位老师设计采用了实验探究教学模式。在探究氯水使滴有酚酞的naoh溶液褪色原因时，分为五个阶段：
（1）创设问题情境阶段：通过教师创设问题情境，激发学生探究褪色的兴趣。这一步骤对学生的元认知策略、问题解决技能和态度学习均有十分重要的意义。它主要是让学生形成清晰的目的图式，奠定解决问题的方向，引起学生对探究活动的动机和兴趣。因此教学者必须提供有一定难度的问题。
（2）提出假设阶段：一种假设是同学认为是氯气与水反应生成的hcl和hclo中和了naoh碱性所致；另外一种假设是同学认为是氯气与水反应生成的hclo具有强氧化性使红色酚酞变成了无色的物质。在这个步骤中，一些一般的认识策略和智慧技能得到了学习。由于这一步是问题解决十分关键的一步，因此，首要的教学事件就是教师或其他指导者不要对学生进行过多的干涉，即使有时学生的假设看起来相当幼稚。只有这样，我们才能使学生真正获得问题解决的能力，也只有这样，对科学的本质、科学家工作的真谛学生才能真正领略到。第二，有时学生的注意偏离了问题本身，教师不妨给予简单的提醒，但这种提醒决不能干涉学生对问题的思考，仅仅帮助学生提起元认知的监控作用，不偏离目标而已。
（3）设计实验方案阶段：在分组讨论中学生将自己各种假设汇总，在相互交流中相互分析、相互纠正形成正确的实验方案过程。此过程尽量地展现学生的思维，通过学生与学生的交流、评价，相互补充、相互纠正形成正确的认识，教师是创设各种学生需要的条件，为学生解决问题提出帮助，调动学生积极参与学习过程。就设计过程而言，学生主要是在进行智慧技能的学习，因此，教师必须为学生提供充足的验证条件，有实验的还要提供完备的实验设备。对验证过程，教师不妨以一个参与探究者的身份，参与到活动中去，对个别重要条件予以言语提醒，但和上面过程一样，不要急于去干涉学生的活动。
（4）实验验证阶段：学生通过上述分析设计实验方案并实际操作。培养学生的实验动手能力和观察能力。这一步骤对于智慧技能、认知策略、言语信息的学习起作用。
（5）解决问题得出结论阶段：学生通过实验现象的分析讨论，得出正确结论。在这个阶段学生会逐步学习分析实验的现象、得出结论的技能和进行小组合作的态度和方法。当学生通过口头或书面的形式表达出来时，表明学生已经把新的言语信息与以往的认识结构联系了起来，也即通过了语义编码过程。这个策略的习得对学生今后的学习是很有帮助的。然后教师布置实验习题巩固加深学生对氯水成分的认识，培养学生灵活运用知识解决问题的能力。进一步训练学生对科学探究的一般过程与方法的认识和掌握。
在本节课中教师就是选取氯水的成份这个知识点展开探究活动的。让学生根据实验目的和原理设计评价方案，独立完成有关实验。可以说实验探究的过程是一个不断优化实验、优化思维的过程，对学生而言难度虽大，但可以有效地训练他们的实验能力，培养学生的创新精神和实践能力，培养学生在观察中发现、在发现中思索的能力，实现知识、技能的统一。教师在指导学生探究性实验过程中，应充分发挥学生的主体作用，并从多方面开发学生的思维，使学生始终处于不断探索的情境中。从而激发学生的创新思维，提高学生的创新能力。
这种探究课的教学设计是应用新知识的探究，强调对学生探究技能和思维能力的培养。即要把能力的培养作为第一依据。至于选择什么内容，则是次要的事，只要通过这种内容的学习能够培养出学生特定的能力即可，内容只不过是获得能力的媒介而已。这种设计有时甚至可以要求根据能力的序列发展，重新编排内容，至于内容的体系如何，则是另一回事。例如我们在必修1中学习元素化合物中可以设计一些探究实验：对于CO32-和HCO3-结合H+能力，甲认为HCO3-结合H+能力强，理由是在等质量的碳酸钠和碳酸氢钠固体中加入等体积等浓度的盐酸，碳酸氢钠固体中产生气体速率快；乙认为CO32-结合H+能力强，理由是在同一温度下同浓度碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液的ph，前者大于后者。可以启发学生设计实验：取相同体积、相同浓度的碳酸钠的碳酸氢钠溶液放入同一试管中，再滴加盐酸，如果马上有气泡产生，则是HCO3-先结合H+；如果是滴入一定量盐酸后才产生气泡，则是CO32-先结合H+。
在这个过程中，设计者一定要牢牢把握教学环境中探究活动的特点，根据不同的内容和环境灵活地对教学活动进行周密的安排。