省評優(yōu)課實驗設(shè)計的比較與思考

摘要：從實驗方案改進和教學(xué)效果角度對一次省評優(yōu)課上9節(jié)“氮肥的生產(chǎn)與使用”同課異構(gòu)課的實驗設(shè)計進行了觀察與比較；提出了對實驗教學(xué)的認(rèn)識與思考。

關(guān)鍵詞：氮肥的生產(chǎn)與使用；同課異構(gòu)；實驗設(shè)計；比較；思考

文章編號：1005–6629（2015）3–0018–04 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

2014年10月底，江蘇省中小學(xué)教研室在無錫輔仁高級中學(xué)舉行了省高中化學(xué)優(yōu)秀課評比暨觀摩活動。27名選手分三組上課，課題分別是蘇教版《化學(xué)1》和《化學(xué)2》的“溶液配制及分析”、“氮肥的生產(chǎn)和使用”和“微粒之間的相互作用”?！暗实纳a(chǎn)和使用”屬于元素化合物知識范疇，課堂實驗多，有演示實驗、也有分組實驗；可以改進創(chuàng)新，也可以做微型實驗。9位選手都在實驗上做足了文章，呈現(xiàn)出一道道亮麗的風(fēng)景線，精彩紛呈，令人拍手叫好。筆者有幸參加現(xiàn)場觀摩，連續(xù)聽了同一課題的9節(jié)課。本文對同課異構(gòu)課“氮肥的生產(chǎn)和使用”從實驗設(shè)計的視角進行比較，并提出個人的思考。

1 課堂實驗設(shè)計的觀察與比較

實驗是化學(xué)教學(xué)永恒的主題。在教學(xué)中，選手們普遍安排了4個實驗：氨氣極易溶于水、濃氨水與濃鹽酸反應(yīng)、氯化銨受熱分解以及氯化銨和氫氧化鈣固體混合共熱制取氨氣。有的實驗采用教材上的傳統(tǒng)裝置，更多的實驗作了改進和創(chuàng)新，除儀器、藥品及用量以外，還從趣味化、微型化、生活化、綠色化、開放化等方面著眼，使操作更加簡便，現(xiàn)象更加明顯。既開闊了學(xué)生視野，又增長了知識，還激活了思維，真正體現(xiàn)了“用教材教，而不是教教材”的教學(xué)理念[1]。筆者通過觀察，就上述4個實驗的不同設(shè)計作了比較。

1.1 實驗1：氨氣極易溶于水

9號選手按傳統(tǒng)裝置演示完畢后，給出圖1裝置，層層啟發(fā)，激活學(xué)生思維，深刻理解“壓強差”原理。5號選手引導(dǎo)學(xué)生利用圓底小燒瓶、針管、圓珠筆芯、橡皮塞和醫(yī)用酒精塑料瓶等器材完成微型化的噴泉實驗（圖2），現(xiàn)象很“刺激”，學(xué)生體驗深刻，情緒高漲。大多數(shù)選手利用礦泉水瓶（或小試管）和注射器來改進實驗（圖3），令人叫絕的是，2號選手事先備有一個相同的瓶蓋，向其中滴加少量水和酚酞，然后打開充滿氨氣的礦泉水瓶瓶蓋，套上準(zhǔn)備好的瓶蓋并振蕩，迅速聽到了響聲，瓶子立即癟了下去，同時看到了紅色溶液（圖4），現(xiàn)象震撼，學(xué)生們不由地歡呼起來。3號選手獨具匠心，設(shè)計了“白玫瑰”變色的系列實驗（圖5），課前先將“白玫瑰”用酚酞溶液浸泡并晾干，放進充滿神秘氣體的瓶中無變化，取出后噴一些蒸餾水也無變化，再把它重新放入瓶中，立即變成了嬌艷的“紅玫瑰”。令人沒想到的是，該選手在課堂中間再次拿了出來，“紅玫瑰”又變白了，引發(fā)學(xué)生深度思考，巧妙過渡到濃氨水的分解，這一連串實驗操作蘊含著豐富的學(xué)科知識，趣味性濃，極大地激發(fā)了學(xué)生的探究欲望。1號選手向充滿氨氣的550mL礦泉水瓶中用注射器慢慢注入0.8mL水來設(shè)計實驗，很好地詮釋了教材“常溫常壓下，1體積水中大約可溶解700體積氨氣”，有了“量”的思想，從化學(xué)實驗的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的量化意識，無疑是一個非常好的途徑。

1.2 實驗2：濃氨水與濃鹽酸反應(yīng)

將分別沾有濃氨水和濃鹽酸的兩根玻璃棒互相靠近，是該實驗的傳統(tǒng)方法。而2、6、8號三位選手將分別充滿氨氣和氯化氫氣體的兩個集氣瓶對接產(chǎn)生白煙，兩個集氣瓶可橫向?qū)?，也可豎著對接（圖6）。其中2號選手采用魔術(shù)形式，巧妙抽取兩瓶間的玻璃紙，不露聲色，觀賞性強。6號選手讓學(xué)生上臺配合演示，師生互動，反響熱烈。5號選手大膽創(chuàng)新，將濃氨水與濃鹽酸從兩端注入中間分別裝有棉花的直玻璃管中（圖7），進一步引導(dǎo)學(xué)生觀察白煙產(chǎn)生的位置，從微觀角度說明分子運動是物質(zhì)固有的屬性。7號選手別具一格，利用Y形管來演示該反應(yīng)，易操作，無污染（圖8）。此外，還可在培養(yǎng)皿一側(cè)滴入1滴濃鹽酸，另一側(cè)滴入1滴濃氨水，二者不要接觸，立即蓋上表面皿并不再打開，觀察現(xiàn)象。再把整套裝置顛倒過來，觀察培養(yǎng)皿底部生成物的顏色和狀態(tài)（圖9）[2]。

1.3 實驗3：氯化銨受熱分解

多數(shù)選手直接加熱試管中的氯化銨固體，操作簡便，現(xiàn)象明顯。7號選手利用玻璃錘加熱氯化銨固體，簡潔，無污染。3號選手利用U型管、球形干燥管、Y形管和試管等儀器來改進實驗（圖 10），既說明氯化銨分解得到氨氣和氯化氫，又驗證氨氣和氯化氫能化合生成氯化銨，一舉兩得。4號選手和3號選手異曲同工，用直玻璃管代替U型管，用量更少，更加簡單化。

1.4 實驗4：氯化銨固體和氫氧化鈣固體混合共熱制氨氣

選手們都讓學(xué)生動手，安排分組實驗。大多數(shù)使用塑料袋事先裝有少量氯化銨與氫氧化鈣固體的混合物，實驗時揉搓袋子，觀察現(xiàn)象。6號選手讓學(xué)生利用醫(yī)用藥瓶和小氣球來完成該實驗（圖11）；2號選手使用的是一次性手套代替塑料袋；8號選手選擇可封口的塑料袋，能夾住濕潤的藍色石蕊試紙，方便氣體檢驗，也減少污染（圖12）；1號選手在一半學(xué)生進行該實驗的同時安排另一半學(xué)生驗證氯化銨與草木灰的反應(yīng)，一次活動，完成兩個操作，豐富了實驗內(nèi)容，節(jié)省了實驗時間。

2 對實驗教學(xué)的認(rèn)識與思考

2.1 保證實驗時間，落實有效探究

長期以來，受高考、課時安排的沖擊以及教師觀念的影響，實驗時間無法得到保證，實驗教學(xué)的開展面臨重重困難。平時教學(xué)中把分組實驗變成了演示實驗，以講實驗題代替了做實驗，“無興趣激發(fā)，無思維碰撞”。只有在公開課和評優(yōu)課中才能見到久違的精彩實驗，學(xué)生興奮，好奇。讓他們動手實驗和體驗探究活動，不僅僅是為了激發(fā)他們對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，更重要的是增進其對科學(xué)的情感，理解科學(xué)的本質(zhì)。即使在這樣的課堂上，我們也常常因時間關(guān)系或為了完成知識的傳授任務(wù)而匆忙推進預(yù)設(shè)的環(huán)節(jié)，“剝奪”學(xué)生的實驗時間，匆匆過場，導(dǎo)致學(xué)生觀察不細，思考不深，停留在熱鬧的表象上，缺少了真正有效的思考、探究與表達。

因此，在實驗前，一定要指導(dǎo)學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作，明確實驗?zāi)康模粚嶒灂r，把學(xué)生的注意力引導(dǎo)到所要觀察的主要現(xiàn)象上，使學(xué)生明白看什么、怎么看；然后邊演示邊提出一系列問題，集中學(xué)生的注意力，讓學(xué)生把現(xiàn)象和知識有機地結(jié)合起來。給予學(xué)生充分的時間，引導(dǎo)他們認(rèn)真觀察，積極思考，做好必要的記錄。學(xué)生有能力完成的事情，就大膽地、放心地把機會留給他們，哪怕耽擱一些時間，但有效的動手和動腦一定會促進他們深入思考問題，抓住事物的本質(zhì)與規(guī)律，對知識理解的系統(tǒng)性、邏輯性和抽象性會更強。

2.2 糾正實驗操作，規(guī)范實驗行為

實際教學(xué)中，學(xué)生實驗操作能力的缺失，教師對操作技能和操作細節(jié)的漠視，讓人感到加強實驗教學(xué)的迫切性和規(guī)范實驗操作的重要性。教師演示實驗的示范成為學(xué)生獨立操作的依據(jù)，學(xué)生通過模仿獲得基本的實驗操作技能，在模仿和遷移過程中，逐步獲得綜合實驗?zāi)芰?。因此，教師操作必須?zhǔn)確、規(guī)范。教師還需明確交代實驗步驟、實驗器材的規(guī)范使用和化學(xué)藥品的性質(zhì)等，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)自學(xué)中的不足甚至錯誤，形成一定的安全意識。

在分組實驗的課堂上，“取用固體或傾倒液體時試劑瓶上的標(biāo)簽沒有對準(zhǔn)手心”、“滴加液體時膠頭滴管插入試管中”、“加熱時手握在試管夾的短柄位置”、“給固體加熱時試管口向上傾斜”、“直接用手拿取試紙”等錯誤操作比比皆是，此時，教師一定要走下講臺，巡視學(xué)生的實驗狀況，對個別操作不當(dāng)及時加以說明并糾正和演示。每個學(xué)生的性格和接受能力都不同，教師還要善于觀察，適時指導(dǎo)，增加學(xué)生之間的合作與討論，最大限度的完善學(xué)生的規(guī)范操作，提高實驗技能。

2.3 借助實驗載體，達成知識建構(gòu)

學(xué)生知識與能力的獲得主要不是依靠教師進行強制性的灌輸，而是在教師的指導(dǎo)下主動探索、主動思考和親身體驗出來的。蘇霍姆林斯基說過：“在人的心靈深處都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者和探索者”。實驗是學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法及培養(yǎng)初步科學(xué)探究能力的重要途徑?；瘜W(xué)教師要結(jié)合學(xué)科特點，利用各種實驗，讓學(xué)生動手動腦，感知和思考，建構(gòu)知識體系。

元素化合物知識多，關(guān)系復(fù)雜。如果僅靠教師口傳心授，學(xué)生獲得的知識相對零散，系統(tǒng)性較差，缺乏足夠的理解，往往停留在認(rèn)識的淺層次。如果讓學(xué)生親身實驗，激發(fā)參與意識，學(xué)會觀察、記錄、分析、討論和解釋實驗結(jié)果，使觀察能力和思維能力結(jié)合起來，進而生成知識，讓實驗成為知識生成的載體，想必獲得的知識是完整的、深刻的。實驗過程中，教師可以營造溫馨的氛圍，適時的點撥和賞識評價，給學(xué)生自信與信任；還可以拓展生成資源，升華知識，打破實驗單純?yōu)殪柟毯万炞C知識的局限。

2.4 運用實驗分析，培養(yǎng)科學(xué)思維

實驗教學(xué)可以為學(xué)生創(chuàng)造有利的條件，使學(xué)生積極參與到探究活動的過程中，拓展思維的深度和廣度，提升思維品質(zhì)。在表演味較濃的評優(yōu)課上，學(xué)生往往會迎合教材和教師，說出缺乏獨立思考的結(jié)論，這就要求教師善于捕捉信息，積極追問，引發(fā)學(xué)生的思考和分析。

實驗設(shè)計始終貫穿問題的設(shè)計和思維的碰撞，學(xué)生提問，是最佳選擇。教師不能完全按照預(yù)先設(shè)計好的路線進行實驗教學(xué)，要給學(xué)生主動質(zhì)疑、主動提問的機會。讓學(xué)生自主實驗，自我感知，主動思考與探究。在操作中培養(yǎng)觀察能力和對比能力，在結(jié)果討論中培養(yǎng)邏輯思維能力和知識遷移能力，效果遠比演示和講解的好。實驗教學(xué)不僅僅是簡單試管實驗和儀器裝置的整合，重要的是思維的整合。實驗往往是顯性的，肉眼可以觀察的，但科學(xué)思維是隱性的，科學(xué)實驗始終要與科學(xué)思維為伴。

2.5 注重實驗教學(xué)，增強情感體驗

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)者要想完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu)，最好的辦法是讓學(xué)習(xí)者到現(xiàn)實世界的真實環(huán)境中去感受、去體驗，而不是僅僅聆聽教師關(guān)于這種經(jīng)驗的介紹和講解。因此，在實驗教學(xué)中應(yīng)注重學(xué)生情感形成的體驗過程，讓學(xué)生在一次次的情感體驗中形成濃厚的科學(xué)興趣、實事求是的科學(xué)態(tài)度、樂于探究和勇于質(zhì)疑的科學(xué)精神。

化學(xué)來源于生活，生活中又處處體現(xiàn)化學(xué)知識。從日常生活中熟知的物品（如礦泉水瓶）入手進行系列實驗設(shè)計，可以拉近學(xué)生與化學(xué)科學(xué)間的距離，激發(fā)他們好奇心，從而提高他們學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。設(shè)計分組實驗時可引入小組合作與競爭機制，提高學(xué)生參與熱情；演示實驗讓學(xué)生來操作，教師點評示范，通過角色互換來增強學(xué)生情感體驗。

參考文獻：

[1] 朱建兵.關(guān)于鋁熱反應(yīng)實驗三種改進方法的比較與思考[J].化學(xué)教學(xué)，2013，（4）：56～57.

[2] 趙研.運用實驗探究發(fā)展學(xué)生對物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的認(rèn)識[J].教學(xué)儀器與實驗，2013，（4）：3～6.