化學(xué)教學(xué)中實驗素材選取的策略

張鵬云

化學(xué)實驗是科學(xué)探究活動的中心環(huán)節(jié)，富有成效的探究活動源于對實驗素材的合理選用?；瘜W(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：生活中存在著大量與化學(xué)有關(guān)的素材，教學(xué)中可以根據(jù)學(xué)生的具體情況和教學(xué)需要收集、篩選和使用素材。因此，如何合理選取學(xué)校內(nèi)的、生活中的、社區(qū)及所在地區(qū)的化學(xué)實驗素材，將其轉(zhuǎn)化為可供學(xué)生探究活動的教學(xué)資源，是化學(xué)教師努力探索的方向。

一、化學(xué)實驗素材的取向

化學(xué)實驗素材就是指有利于實現(xiàn)化學(xué)教學(xué)目標(biāo)，在實驗探究活動的設(shè)計、實施和評價過程中，可利用的各種實驗材料的總稱?；瘜W(xué)實驗素材的選取應(yīng)體現(xiàn)化學(xué)的學(xué)科特點。

1.人文化?；瘜W(xué)是學(xué)生人文素養(yǎng)的重要組分;由于各個地區(qū)的經(jīng)濟條件、地域特色各不相同，因此實驗素材的選取要體現(xiàn)當(dāng)?shù)氐奈幕暗赜蛱攸c，發(fā)揮地域優(yōu)勢。

2.生活化?；瘜W(xué)就在身邊、化學(xué)與生活密不可分，社會生活中存在著大量化學(xué)實驗素材，要從化學(xué)的視角發(fā)現(xiàn)素材，加以提煉并有效利用。

3.簡約化?；瘜W(xué)實驗素材的選取應(yīng)盡可能地用較短的時間、較少的人力和物力，實現(xiàn)較理想的實驗效果。

4.綠色化。體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念，在實驗素材用量少、污染小、易操作、安全環(huán)保的同時，達(dá)到實驗所要求的可見度。

二、化學(xué)實驗素材選取的策略

1.化學(xué)實驗素材準(zhǔn)備要充足，體現(xiàn)豐富性實驗素材是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的必備條件，是科學(xué)探究成功的基石，沒有它的支持就會使實驗教學(xué)陷人“巧婦難為無米之炊”的窘境。因此，化學(xué)教師一定要根據(jù)實驗教學(xué)的需要，準(zhǔn)備好實驗素材。

（1）整理現(xiàn)有實驗素材。學(xué)校實驗室里經(jīng)常有不少用過的舊材料、舊儀器棄置一旁，對此要善于搜集、整理，并加以充分利用，變廢為寶，充分發(fā)揮化學(xué)實驗素材的效能。如，實驗室中底部破有小洞的試管，可以裝上大理石置于裝有稀鹽酸的廣口瓶中制取二氧化碳，便于控制反應(yīng)的發(fā)生或停止，而且節(jié)約藥品。要避免使充足的實驗材料被閑置在實驗室里而不能物盡其用。如，筆者在整理實驗室時發(fā)現(xiàn)了一瓶多年未啟封的無水乙醇，后來學(xué)生做細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒的分組實驗時需要用火柴梗引燃鐵絲，但在實驗室里沒有找到火柴，筆者讓學(xué)生用之前發(fā)現(xiàn)的無水乙醇代替火柴梗做實驗：利用無水乙醇的表面張力，使細(xì)鐵絲的螺旋狀一端蘸滿無水乙醇，點燃后伸入集滿氧氣且瓶底裝少量水的集氣瓶中，很快觀察到細(xì)鐵絲被引燃，劇烈燃燒、火星四射。學(xué)生操作起來很方便，可有效防止因火柴梗燃燒消耗瓶內(nèi)大量的氧氣而導(dǎo)致實驗失敗。此外，值得一提的是實驗素材的盤架化策略，就是將做某個實驗所需的配套實驗素材放置在一個塑料盒或托盤內(nèi)，與之相關(guān)的一些小配件也要存放在一起，以備下次做同一實驗時使用，具有取用方便、高效快捷的特點，能有效減輕教師準(zhǔn)備實驗素材的強度。

（2）置備必需實驗素材。學(xué)校的教學(xué)經(jīng)費非常有限，而且需要開支的地方很多，如何使有限的經(jīng)費實現(xiàn)效益的最大化，就涉及到合理統(tǒng)籌規(guī)劃的問題。為使學(xué)校更好地了解化學(xué)實驗教學(xué)的需求，化學(xué)教師需要在每個學(xué)期結(jié)束時，對實驗素材進(jìn)行分類清理，如H2O2溶液、KMnO4、蒸餾水、酒精、酸、堿、鹽、pH試紙等實驗藥品都是易耗品，長頸漏斗、試管燒杯集氣瓶、量簡、膠頭滴管等玻璃儀器是易損品，還有一些其他的實驗素材如實驗標(biāo)本、分子模型、實驗掛圖等也是容易損壞的。對于損壞的實驗儀器能修理的要及時修理，不能修理的要給予報廢處理;對實驗所需的易耗品、易損品、特殊實驗材料等，要根據(jù)教學(xué)的需要列出購置清單，及時添置，做到有備無患。

（3）發(fā)掘生活中的實驗素材?；瘜W(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)指出，為確保實驗教學(xué)的質(zhì)量，在一些條件有限的學(xué)校，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生利用生活中的廢棄物素材制成簡易的實驗儀器，從日常生活中尋找可替代的化學(xué)試劑類素材，以培養(yǎng)學(xué)生資源利用的意識和實踐能力。生活中蘊含著豐富的實驗素材，現(xiàn)簡要列舉于表1。

化學(xué)實驗素材無處不在，要因地制宜，依托本地區(qū)自然條件的優(yōu)勢，發(fā)掘具有本地鄉(xiāng)土特色的實驗素材，有利于把化學(xué)實驗教學(xué)與培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力以及熱愛家鄉(xiāng)的情感有機地結(jié)合起來。

2.化學(xué)實驗素材選取有結(jié)構(gòu)，突出典型性教師選擇和使用的化學(xué)實驗素材，要能夠體現(xiàn)化學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容的一系列現(xiàn)象，凸顯出化學(xué)概念的本質(zhì)，具有科學(xué)性;其次要符合學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律，具有可接受性;能夠貼近學(xué)生的生活實際、激發(fā)學(xué)生探究的興趣，具有趣味性。教師合理選用有結(jié)構(gòu)的典型實驗素材，主要體現(xiàn)在以下兩個方面。

（1）有利于發(fā)現(xiàn)化學(xué)問題。學(xué)貴有疑。學(xué)問，首先是學(xué)會提問。有結(jié)構(gòu)的實驗素材往往有利于引發(fā)學(xué)生思考、質(zhì)疑，發(fā)現(xiàn)和提出新的化學(xué)問題。對于這樣的材料，容易激發(fā)學(xué)生探究的熱情。例如，一次學(xué)生實驗活動課上，筆者給各實驗小組的學(xué)生提供了食醋、食鹽、水鎂條、火柴、砂紙、剪刀、磁鐵、酒精燈、石棉網(wǎng)、坩堝鉗、燒杯、三腳架、導(dǎo)線、電池、小燈泡等實驗素材，然后問學(xué)生：當(dāng)你看到這些實驗素材后，想到了什么問題？學(xué)生異口同聲地回答：金屬鎂具有哪些性質(zhì)？筆者適時地引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)提出的問題作出猜想，自主設(shè)計實驗來探究金屬的性質(zhì)?？茖W(xué)探究始于問題，但問題的發(fā)現(xiàn)除了與學(xué)生已有的知識、經(jīng)歷、生活體驗有關(guān)外，還與教師對于實驗素材的合理選取密不可分。他們通過觀察有結(jié)構(gòu)的實驗素材而提出問題，探究的興趣濃厚，實驗活動的參與度高。

（2）有利于實現(xiàn)探究學(xué)習(xí)的目標(biāo)。一節(jié)課只有45min，分秒必爭。漫無目的、雜亂無章的實驗素材必然會浪費學(xué)生寶貴的課堂時間。典型的實驗素材能夠把學(xué)生的思維引向探究目標(biāo)與學(xué)習(xí)重點。比如，學(xué)習(xí)CO2的性質(zhì)時，筆者向?qū)W生提供了雪碧飲料、石灰水、石蕊溶液、導(dǎo)管、注射器、膠頭滴管等實驗素材，讓學(xué)生收集瓶內(nèi)氣體并檢驗。有的學(xué)生先用注射器抽取雪碧瓶內(nèi)氣體，再通人澄清石灰水中觀察現(xiàn)象;有的學(xué)生先在注射器內(nèi)吸人2mL澄清的石灰水，再抽取雪碧瓶內(nèi)氣體，振蕩后觀察現(xiàn)象;還有的學(xué)生抽取瓶內(nèi)氣體通人紫色石蕊溶液觀察現(xiàn)象等等。雖然學(xué)生設(shè)計的實驗方案不盡相同，但都能觀察到了明顯的實驗現(xiàn)象，成功地完成實驗。由此可見，有結(jié)構(gòu)的典型實驗素材，能突出重點，直接指向探究的核心，引領(lǐng)學(xué)生沿著正確的軌道開展探究活動，從而實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

3.化學(xué)實驗素材呈現(xiàn)有規(guī)律，富有創(chuàng)新性化學(xué)實驗的素材就意味著化學(xué)概念。實驗素材的呈現(xiàn)要體現(xiàn)事物發(fā)展變化的規(guī)律及化學(xué)概念的層次性。素材呈現(xiàn)的次序也反映了學(xué)生思維發(fā)展的層次性。讓實驗素材按規(guī)律呈現(xiàn)，就能調(diào)節(jié)學(xué)生的注意力，調(diào)控課堂教學(xué)的節(jié)奏，推進(jìn)科學(xué)探究的進(jìn)程。

（1）呈現(xiàn)素材有序?；瘜W(xué)實驗教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識物質(zhì)的性質(zhì)及變化規(guī)律，揭示物質(zhì)間內(nèi)在的聯(lián)系，就要從學(xué)生的實際出發(fā)，按照一定的邏輯順序呈現(xiàn)實驗素材。例如，在學(xué)習(xí)氣體的制備時，筆者對實驗素材的呈現(xiàn)作了如下設(shè)計。第一步呈現(xiàn)的是試管、錐形瓶、廣口瓶單孔塞導(dǎo)管、集氣瓶、毛玻璃片、燒杯、鐵架臺、水槽、水等，讓學(xué)生組裝一套制取氧氣的簡易裝置并檢查裝置的氣密性;第二步呈現(xiàn)的實驗素材中增加了長頸漏斗、雙孔塞、酒精燈、H2O2溶液、MnO2、火柴等，要求學(xué)生組裝一套能夠隨時添加液體反應(yīng)物制取O2的裝置，收集并檢驗氣體;第三步，在上述素材的基礎(chǔ)上提供分液漏斗、注射器、多孔塑料板、止水夾等，讓學(xué)生改進(jìn)上一步的裝置，要求能控制反應(yīng)的發(fā)生或停止。按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律依次呈現(xiàn)實驗素材，不僅增加了探究問題的深度，而且在具有一定規(guī)律的實驗素材的驅(qū)動下，使學(xué)生的思維不斷向前推進(jìn)，整個實驗的過程中，學(xué)生操作順利，掌握了制取氣體的方法，保證探究活動深人有效地開展。

（2）呈現(xiàn)素材有趣。認(rèn)知心理學(xué)家皮亞杰說：“一切有成效的工作必須以興趣為先決條件?！眮碜陨磉叺氖煜さ膶嶒炈夭?，能拉近化學(xué)與生活的距離，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，體會到化學(xué)和日常生活密切相關(guān)。

如，制取CO2時，學(xué)生用一塊廢舊的尼龍網(wǎng)，將幾塊貝殼包裹起來，然后系在一根銅絲上，再將銅絲穿過膠塞（膠塞小孔涂上凡士林可起到潤滑及密封作用），制氣時只要上下移動銅絲可制取氣體或使反應(yīng)停止;學(xué)生還用輸液器、飲料瓶、注射器、雞蛋殼、食醋等生活中的實驗素材完成了制取CO2的家庭小實驗，并將錄制的實驗視頻分享在校園網(wǎng)上與同學(xué)交流。直觀、有趣且來源廣泛的實驗素材能極大地調(diào)動學(xué)生探究的熱情，讓學(xué)生積極主動地去獲取知識。

4.化學(xué)實驗素材操作有規(guī)則，具有實效性實驗素材的操作要符合學(xué)生已有的化學(xué)知識、生活經(jīng)驗、操作能力，做到簡單有效、循序漸進(jìn)。一些化學(xué)實驗素材的操作方法由來已久，深人人心，教師不能只停留在操作方法的重復(fù)與套用上，還要突出操作的簡約性、有效性。

（1）素材操作要簡便。對于復(fù)雜的、操作技能要求較高、具有一定難度的實驗，需要教師對實驗素材刪繁就簡、化難為易，做到取材便捷、裝置簡單、操作簡便、安全環(huán)保，就能節(jié)約藥品和時間，適合學(xué)生操作。比如用井穴板、微型試管、塑料滴管、Y形管、注射器等微型實驗儀器代替常規(guī)實驗儀器，學(xué)生便于操作且現(xiàn)象明顯。例如，在氨分子運動實驗中，分別在兩只小燒杯中裝有濃氨水、滴有酚酞溶液的蒸餾水，再用大燒杯罩住觀察現(xiàn)象;該實驗中濃氨水的用量較大且沒有密閉，造成氨氣外逸而污染空氣?？蓪嶒灢僮骱喕癁椋涸赮形管的兩只側(cè)管中分別加人適量酚酞試液、少量濃氨水，蓋好膠塞，不久就能觀察到酚酞溶液變紅色，現(xiàn)象很明顯。此外，利用操作簡單的Y形管，還可探究MnO2對H2O2分解的催化作用、物質(zhì)燃燒的條件等，從而增強了實驗的對比性，增添了實驗的趣味性，提高了實驗的實效性。

（2）素材操作要精細(xì)。教師在指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗時，對于實驗的操作要創(chuàng)新設(shè)計，做到精準(zhǔn)、有效，就能收到事半功倍的效果。做硫在氧氣中燃燒的實驗時，筆者為了讓學(xué)生體會生成的SO2對空氣的污染，精心設(shè)計了如下操作：

①在收集滿氧氣的集氣瓶中預(yù)先裝少量水、幾小粒鋅、幾片洗凈的雞蛋殼、一片新鮮的樹葉;燃燒匙里放少量硫粉，把用石蕊溶液染成紫色的小花系在燃燒匙下面，將燃燒匙穿過并固定在膠塞上。

②點燃硫粉，觀察硫在空氣中燃燒的現(xiàn)象;然后將燃燒匙伸入集氣瓶中并塞緊膠塞，觀察硫在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。

③等到火焰熄滅后，輕輕振蕩集氣瓶，可見小花由紫色變?yōu)榧t色后又褪色，鋅粒和蛋殼表面有許多氣泡產(chǎn)生，不久樹葉變黃?？此坪唵蔚牟僮?，卻做到了精細(xì)、連貫，將教材中前后的知識聯(lián)系起來，集氧氣的性質(zhì)、SO2對空氣的污染、酸的性質(zhì)、酸雨的危害等知識點于一體，學(xué)生參與實驗的熱情非常高，課堂氣氛很活躍。

總之，教師要準(zhǔn)備好實驗素材，優(yōu)化實驗素材的結(jié)構(gòu)，按照科學(xué)的規(guī)律呈現(xiàn)素材，運用熟練的操作技能，不斷提高駕馭素材的能力，就能激發(fā)學(xué)生積極參與探究活動的興趣，讓學(xué)生體驗化學(xué)實驗的魅力。