初中化學實驗精準化教學策略

摘 ? 要?通過分析當前化學實驗教學存在的問題，提出火眼金晴提示本質——現(xiàn)象解釋精準化、涇渭分明循序漸進——順序編排精準化、恰到好處不差毫厘——試劑用量精準化、精益求精游刃有余——操作過程精準化、精雕細琢進無止境——裝置改進精準化、披荊斬棘九九歸一——實驗探究精準化等六種精準化實驗教學，從而提高實驗教學有效性和提高學生化學學科的核心素養(yǎng)。

關鍵詞?初中化學 ?實驗 ?精準化 ?策略研究 ?有效性

20世紀60年代，奧格登·林斯利提出精準教學這一理念，它可以對任何學科、任何學段的教學進行精準、系統(tǒng)的評估[1]。精準即精細而準確，對化學實驗而言，精準就是現(xiàn)象明顯、用量精確、操作精細、步驟合理、探究精深，通過化學實驗精準化教學，使得化學實驗達到可視度高、成功率高、效率高，但成本低的“三高一低”理念，真正發(fā)揮實驗應有的作用，提高學生的核心素養(yǎng)。但在現(xiàn)階段的化學實驗教學中，主要存在著以下問題：第一，因中考指揮棒的影響，好多化學實驗以看、講、練實驗代替做實驗，以至于出現(xiàn)很多高分低能現(xiàn)象，沒有真正理解實驗的精髓，沒有發(fā)揮實驗應有的作用。第二，好多教師不是本專業(yè)教師，當化學實驗出現(xiàn)超預設現(xiàn)象時，往往視而不見。如氧化銅與鹽酸反應現(xiàn)象看到的是綠色溶液卻一定要說生成的是藍色溶液，這種視而不見的現(xiàn)象會使學生形成不尊重客觀事實，不以實驗現(xiàn)象為依據(jù)的心理。第三，好多實驗因用量不精準、操作不精準、步驟顛倒、裝置不創(chuàng)新等原因，導致實驗現(xiàn)象可見度低甚至不可見，會得出錯誤的結論或對得出結論產(chǎn)生半信半疑的態(tài)度。筆者針對以上幾大問題，提出了幾種化學實驗精準化教學策略，以此來提高學生的實驗素養(yǎng)和化學學科的核心素養(yǎng)。

一、現(xiàn)象解釋精準化

化學實驗的結論都是通過實驗現(xiàn)象得出的，實驗現(xiàn)象的呈現(xiàn)及現(xiàn)象的解釋對結論至關重要。特別是當實驗現(xiàn)象與預期不一致時，有的教師視而不見或無力解釋，從而導致學生對得出的結論充滿疑惑，半信半疑。

案例一：銅與硝酸銀反應

在沒做這個實驗前，學生認為在銅絲表面將看到銀白色固體，但真正看到銅絲表面出現(xiàn)的不是銀白色固體而是黑色固體。過一段時間，黑色固體又變成了銀白色。問：你認為中間出現(xiàn)的黑色固體是什么？為什么是黑色的？此時教師可以把學生已知的鐵與鐵粉的相關知識遷移到這里來，因為一開始出來的銀顆粒太小，吸收了所有反射光，導致看到的不是銀白色而是黑色，這樣的解釋就非常精準了。

案例二：氧化銅與鹽酸反應

做這個實驗，學生看到生成的溶液顏色是綠色而不是預料的藍色。此時教師只要往綠色溶液中慢慢地加水，學生就會看到綠色溶液逐級變成了藍色。解釋的理由是：通常銅離子Cu2+在水中是以與水結合的形式即水合離子[Cu（H2O）4]2+的形式存在的，而水合銅離子的顏色是藍色。在氯化銅的水溶液中，不但有銅離子與水結合的水合銅離子[Cu（H2O）4]2+，還有銅離子與氯離子Cl-結合而成的四氯合銅絡離子[CuCl4]2-，而該離子的顏色是黃色的。根據(jù)物理學中的光學原理，黃色和藍色的混合色是綠色。如果往氯化銅溶液中不斷加水，隨著水量的增加，氯離子濃度就會逐漸變小，相對而言水合銅離子就會增多，此時溶液就會呈現(xiàn)水合銅離子的顏色——藍色。這就是我們見到的稀氯化銅溶液一般呈藍色的原因。

當實現(xiàn)現(xiàn)象與學生的預期不一致時，教師更要抓住這種機會對實驗現(xiàn)象進行合理精準地解釋。因為從心理學角度分析，當學生的認知出現(xiàn)沖突時，更能激發(fā)學生的求知欲和好奇心，提高學生的學習興趣。實驗現(xiàn)象精準化地解釋更有利于提高學生的學習積極性，真正做到知其然更知其所以然，在學習化學過程中，也能進一步拓展學生的視野。

二、順序編排精準化

對于許多實驗來說，加試劑順序的先后對實驗現(xiàn)象影響不大，但有的化學實驗順序編排顯得尤為重要。如硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應時，往硫酸銅溶液中加氫氧化鈉溶液后，生成藍色絮狀沉淀現(xiàn)象不是很明顯。但如果把順序倒過來，即往氫氧化鈉溶液中滴入硫酸銅溶液，馬上就可以看到藍色絮狀沉淀，此種現(xiàn)象非常明顯，此時得出的結論也會正確無誤。

教師在操作演示實驗或學生在自主實驗時，首先要考慮實驗試劑的顏色、酸堿性等，即當碰到無色溶液與有色溶液反應時，最好的順序是往無色溶液中滴到有色溶液，如氯化鐵與氫氧化鈉反應時，最好把氯化鐵溶液加入到氫氧化鈉溶液中。因為如果把氫氧化鈉溶液滴加到氯化鐵溶液時，一開始是看不到有紅褐色沉淀生成的，這時就要考慮兩者溶液的酸堿性了。這樣的順序編排不但實驗材料節(jié)省、實驗現(xiàn)象明顯，更有利于得出正確的結論，大大提高實驗教學的有效性。

三、試劑用量精準化

化學實驗在試劑的量上是有明確規(guī)定的，一般情況下是2ml左右，但如果真的是2ml的話，往往會有很大的問題。如氯化鐵和氫氧化鈣反應實驗，好多老師按常規(guī)量即2ml操作，就不會出現(xiàn)所期待的紅褐色沉淀，分析其原因主要有：一是溶液滴加的順序不對。因為氯化鐵呈酸性且有顏色，而氫氧化鈣在水中是微溶的，所以氫氧化鈣溶液滴入氯化鐵溶液時，氫氧根首先跟氯化鐵溶液中的氫離子發(fā)生了反應。二是溶液滴加的量不精準。滴加的量不精準，即使順序改成是往氫氧化鈣溶液中滴加氯化鐵溶液，還是沒看到沉淀。因為氫氧化鈣溶液是微溶的，在水中溶解的氫氧化鈣很少，如果滴入過多的氯化鐵的話，溶液呈酸性，當然看不到氫氧化鐵沉淀了。筆者經(jīng)過實踐之后發(fā)現(xiàn)，先往試管中倒2ml左右的澄清石灰水，然后用膠頭滴管滴1-2滴氯化鐵溶液到試管中，這時就可以很明顯地看到有紅褐色絮狀沉淀生成。

在化學反應中，試劑的用量一定要精準，這不但要考慮溶液的酸堿性對實驗的影響，還要考慮溶質在水中的溶解度，然后再根據(jù)二者的性質特點來精準確定反應所需要的用量，做到可見度高、成功率高。

四、操作過程精準化

化學實驗中有很多的“少”，如空氣中二氧化碳含量少，而有的老師是直接告訴學生的，這樣的告之學生懂，但理解不深刻。實踐表明，通過精準化的操作過程用轉換法的方式把二氧化碳的“少”呈現(xiàn)出來，有利于學生深刻理解。

案例三：空氣中的二氧化碳

用打氣筒代替大針筒進行實驗，在學生進行實驗到3分鐘左右（此時澄清石灰水還不變渾濁），老師問：“哪幾組的澄清石灰水已變渾濁？”“從這個現(xiàn)象中你們能得出什么結論？”學生們都不知所措，他們在想：難道老師要我們得出空氣中是不含二氧化碳這個結論？但仔細一想，書上和生活經(jīng)驗都不支持這個結論。此時有一個學生大聲說：“老師，空氣中肯定沒有二氧化碳，因為這么長時間澄清石灰水都沒有變渾濁”。而大部分學生認為空氣中肯定是有二氧化碳的。這時筆者對學生說：“給大家?guī)讉€選擇，第一個選擇是停止實驗，尊重通過實驗現(xiàn)象得出的結論即空氣中是沒有二氧化碳的;第二個選擇是根據(jù)以往的經(jīng)驗或認知直接肯定空氣中是有二氧化碳;第三個選擇是繼續(xù)實驗，然后再根據(jù)實驗現(xiàn)象得出結論。這時學生們都決定按第三種選擇進行實驗，沒過多久他們都看到了石灰水變渾濁，從而得出正確的結論——空氣中有二氧化碳卻很少。

通過這樣一個精準化的操作，使得學生真正明白空氣中有二氧化碳但真得很少，同時通過這個精準化的操作過程，培養(yǎng)學生批判、質疑、協(xié)作、理性、實證、求是的科學態(tài)度和科學精神。

五、裝置改進精準化

當教科書實驗使用了順序改變、用量改變等方法都不能出現(xiàn)良好效果時，我們就要考慮進行實驗裝置的改進。如二氧化碳通入紫色石蕊試液中時，由于紫色石蕊試液顏色跟紅色有點相似且石蕊試液放置時間相對較長，導致的結果是現(xiàn)象不明顯且根本不能探究到底是什么物質使紫色石蕊變紅。又如在驗證空氣中氧氣體積分數(shù)實驗時，會出現(xiàn)以下問題：1.導管中始終有水，會導致結果偏差;2.點燃紅磷后再放入集氣瓶中，會使集氣瓶中的空氣因受熱逸出;3.因為反應裝置是用集氣瓶的，把整個集氣瓶標成5等份難度較大。

案例四：二氧化碳裝置改進

具體操作：1.材料改進：把紫色石蕊試液改成藍色石蕊試紙。2.按如圖1所示把三片藍色石蕊試紙分別夾在一根鐵棒上，其中上面的二片濕潤處理，下面一片干燥處理。3.把二氧化碳按如圖1所示通入，可以看到最下面干燥的那片沒有變紅，而上面的二片依次從下到上變紅[2]。

案例五：空氣中氧氣體積分數(shù)測定裝置改進

具體操作：1.反應裝置改進：用圓柱體玻璃管代替集氣瓶，這樣有利于5等分的劃定。2.點火方式改進：把原來的酒精燈點火改成用電源通電使電阻發(fā)熱點火或用激光筆點火。3.材料及導管改進：把紅磷改成白磷，使反應更容易發(fā)生;因水要留在導管而使結果出現(xiàn)偏差，所以改成從下面連接左邊圓柱。

實驗裝置的精準化改進，使得實驗操作簡便、現(xiàn)象明顯、成功率高，有效彌補了容易失敗的不足并且在短時間內(nèi)即可完成，大大提高了實驗的效率。實驗用品廉價易得，輕便、安全，利于上課時攜帶，充分體現(xiàn)了實用性、簡約性、循環(huán)性[3]。

六、實驗探究精準化

《科學課程標準（2011年版）》明確將科學教育的核心理念定義為培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，并將科學探究列入課程標準的重要內(nèi)容[4]?？茖W探究是學生獲得知識、鍛煉技能的重要途徑，也是培養(yǎng)他們創(chuàng)新精神、合作精神及質疑精神的重要手段。要做到實驗探究精準化可以從以下幾方面入手。

1.小組分工精準化

化學探究實驗一般都是小組合作展開的，每個小組成員在搭配好后必須有明確的分工，如哪個記錄、哪個匯報、哪個記時等。小組分工精準化更有利于小組探究實驗的順利進行，它是探究實驗的有效保障。

2.方案設計精準化

方案的設計可以培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維能力和創(chuàng)新思維能力。在方案設計過程中，要求學生理解實驗原理及相應的實驗步驟，通過方案的設計會對探究實驗理解更透徹，真正做到知其然并且知其所以然。在方案評價及修正的過程中，還可以進一步培養(yǎng)學生的語言表達能力和批判性思維能力，為學生的持續(xù)發(fā)展奠定基礎。如在講授二氧化碳性質這節(jié)課時，可以在學生提出二氧化碳性質的基礎上，讓學生對這些性質進行方案的設計，并在方案設計的基礎上進行評價、修正，使得設計的方案精準化。圖3是學生設計的探究二氧化碳密度比空氣大和不能燃燒也不支持燃燒的最終效果圖。

3.結論分析精準化

探究實驗最為重要的是對實驗數(shù)據(jù)進行分析、歸納，然后得出相應的結論，在分析數(shù)據(jù)過程中可以培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。如在二氧化碳性質探究實驗中，可以讓學生繼續(xù)按他們自己所設計的方案圖進行探究并把自己組的實驗過程用ipad進行拍攝。經(jīng)過實驗，他們得到了以下幾種實驗現(xiàn)象：第一種是蠟燭自上而下熄滅，第二種是蠟燭上滅而下不滅，第三種是蠟燭上下一起滅，第四種是蠟燭下滅而上不滅，第五種是蠟燭自下而上滅，第六種是二支蠟燭都不滅。實驗完成后，可以讓學生先對剛做過的實驗進行現(xiàn)象的闡述（特別說明二氧化碳的傾倒位置），同時分析產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因（先從蠟燭有熄滅的那幾組分析）。經(jīng)過分析得出結論：只要蠟燭有熄滅（不管熄滅順序如何及熄滅蠟燭多少）都可以證明二氧化碳的兩個性質：二氧化碳密度比空氣大和不能燃燒也不支持燃燒。在此基礎上，教師要求學生通過對比分析上面蠟燭先滅和下面蠟燭先滅，找出關鍵問題在于傾倒二氧化碳的位置不同，即上面的先滅是朝著第一支蠟燭的火焰上方傾倒的，而下面的先滅則是沿著燒杯壁傾倒的。教師再次追問，要提高從下到上熄滅的成功率，可以怎么改進？學生認為在燒杯上方加一個檔板，把二氧化碳檔住，使二氧化碳順利地沿著燒杯壁倒下去。接著讓沒熄滅蠟燭的幾組回放自己操作時的視頻，讓他們特別注意放入蠟燭后傾倒二氧化碳的時間，他們通過與成功組傾倒二氧化碳的時間對比，總結得出：蠟燭沒熄滅主要原因是放入蠟燭后沒有及時傾倒二氧化碳，蠟燭燃燒導致燒杯內(nèi)的溫度過高，致使二氧化碳倒不下去。通過進行對比，學生再次明白，好的細節(jié)處理對實驗的成功是多么的重要。教師適時追問：有的組看到兩支蠟燭同時熄滅，這種現(xiàn)象是真正的同時熄滅嗎？你們覺得主要原因是什么？學生分析討論得出，主要是上下二支蠟燭靠得太近即距離太短所至，他們認為要排除這種現(xiàn)象可以這樣改進：加大上下二支蠟燭之間的距離。接著再次讓學生討論歸納總結提高這個實驗成功率的要點：一是把握傾倒時間，蠟燭放入后要馬上傾倒二氧化碳;二是控制火焰大小，蠟燭的火焰要盡量小;三是注意放置蠟燭間距，從上到下滅時，上下蠟燭間的距離要足夠大;從下到上滅時，上下蠟燭距離要近且二氧化碳最好用玻璃檔板檔著，使它從側壁傾倒下去;四是裝滿足夠氣體，為了看到二支蠟燭都滅的現(xiàn)象，傾倒的氣體——二氧化碳要足夠多。

通過方案的設計，不但能深刻理解二氧化碳的性質，而且對實驗原理會有更深層次的理解，在后面的實驗過程中會有更多的心理體會。通過傾倒二氧化碳使蠟燭熄滅實驗現(xiàn)象的對比分析，首先，提高了學生分析問題、解決問題的能力;其次，培養(yǎng)了學生的實驗技能，明確了實驗操作的精準性及實驗細節(jié)的重要性，提高了學生的化學實驗素養(yǎng);再次，通過此實驗把學生的思維導向了高階，瞬間引發(fā)了學生的思維風暴，深刻理解了二氧化碳的性質，為后面學習二氧化碳的用途打下了堅實的基礎，真正做到知其然更知其所以然，此所謂：“熄滅的是燭火，點亮的是思維”。最后，通過實驗成功率提高的改進，進一步培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新思維和批判性思維，也使學生明白學習科學要不斷反思、不斷實踐，在實踐和反思中提高自己。

對于化學實驗，我們應該多創(chuàng)造條件，努力做到三做即“真做、多做和巧做”。而對于化學教師，必須對各種試劑的顏色、狀態(tài)、溶解性、酸堿性等了如指掌，同時在上課前應該做好充分的準備。如果出現(xiàn)與預期不一樣的現(xiàn)象時，教師應該努力抓住這種不可多得的實驗素材，如往硫酸銅溶液中加入大量的氫氧化鈉固體時產(chǎn)生的黑色沉淀，引導學生進行研究，這黑色沉淀是什么？怎么檢查？為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？把所看到的現(xiàn)象進行深度挖掘并進行深度研究，這些原始的化學問題更能引起學生的興趣，更能使化學學習趨向于生活化教學。當然在化學實驗教學中，教師也應該讓學生多親自動手體驗、多動手創(chuàng)新，在體驗和創(chuàng)新過程中，進一步鞏固所學知識并進一步拓展課外知識，培養(yǎng)自身的創(chuàng)新思維，為今后的持續(xù)發(fā)展打好基礎。

參考文獻

[1] 歐陽蕓蕓.精準教學在初中語文課堂中的應用初探———以《孫權勸學》為例[J].教育實踐與研究，2018（05）.

[2] 黃建林，朱春鳳.CO2制取與性質實驗改進[J].中學化學教學參考，2017（06）.

[3] 黃建林，朱春鳳.探究空氣中氧氣體積分數(shù)實驗改進[J].教育與裝備研究，2017（08）.

[4] 陳勝鋼.運用證據(jù)鏈方法理解天氣預報知識[J].中學地理教學參考，2018（01）.

【責任編輯 ?郭振玲】