基于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的有效教學(xué)研究

黃浣清

[摘 要]以實(shí)驗(yàn)為載體引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，可以讓學(xué)生借助化學(xué)實(shí)驗(yàn)主動、積極地獲取知識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和實(shí)踐能力。在日常教學(xué)過程中，通過適度增補(bǔ)實(shí)驗(yàn)、注重實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、加強(qiáng)學(xué)科滲透、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)手段等策略，可以很好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究活動，提高化學(xué)教學(xué)的有效性。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)探究;有效教學(xué)

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）02-0081-03

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》明確指出要讓學(xué)生有更多的機(jī)會主動地體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，在“做科學(xué)”的探究實(shí)踐中逐步形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)科學(xué)探究最有力的法寶，但在現(xiàn)實(shí)課堂教學(xué)中很多實(shí)驗(yàn)探究或流于形式;或?qū)嶒?yàn)方案太過于理想化，缺乏科學(xué)性;或?yàn)榱藢?shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，缺乏探究性和針對性;或現(xiàn)代信息化技術(shù)使用不當(dāng)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)低效。學(xué)生的動手實(shí)踐能力、分析思維能力、科學(xué)探究能力、自主創(chuàng)新能力等學(xué)科素養(yǎng)沒有得到實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。因此，作為一線化學(xué)教師，要根據(jù)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)及本校學(xué)生的特點(diǎn)，積極改變現(xiàn)狀，合理有效地利用學(xué)校的各種課程資源，適度增加教材上沒有安排的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，或通過研究，不斷優(yōu)化、創(chuàng)新教材上已有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，使得實(shí)驗(yàn)的效果更加明顯，提高化學(xué)教學(xué)的有效性。

一、適度增補(bǔ)實(shí)驗(yàn) ，化解教學(xué)難點(diǎn)

在化學(xué)課堂教學(xué)過程中若能針對學(xué)生接受比較困難的知識點(diǎn)或不容易理解和掌握的地方適時地增補(bǔ)一些有針對性的實(shí)驗(yàn)，則會對突破教學(xué)難點(diǎn)、清除學(xué)習(xí)障礙有非常積極的作用。

【案例1】關(guān)于鹽的性質(zhì)，上教版化學(xué)九年級下冊P53是這樣描述的：“在金屬活動性順序表中，除非?；顫姷慕饘偻猓旁谇懊娴慕饘僖话憧梢詫⑽挥谄浜竺娴?、比它不活潑的金屬從它們的鹽溶液中置換出來?！?/p>

教材中沒有配套的圖片，也沒有對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，一遍讀下來，學(xué)生覺得索然無味，似懂非懂，教學(xué)效果欠佳。針對這種情況，筆者設(shè)計(jì)了如下增補(bǔ)實(shí)驗(yàn)：

[實(shí)驗(yàn)操作]鋅和硫酸銅溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)（如圖1）。學(xué)生以小組為單位，先在培養(yǎng)皿中放入一張濾紙，然后剪幾片鋅片放在上面，再在鋅片周圍滴加硫酸銅溶液。

[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]鋅片周圍慢慢開出紅色的“花”。

[課堂反饋]隨著一陣陣驚嘆聲，學(xué)生的眼睛都在發(fā)光，他們興致高漲，課堂上呈現(xiàn)出一片生機(jī)盎然的景象。

設(shè)計(jì)意圖：用精彩紛呈的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吸引學(xué)生的眼球，充分發(fā)揮學(xué)科特色，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感受化學(xué)之美，從而發(fā)自內(nèi)心地喜歡化學(xué)、愛上化學(xué)。

[趁熱打鐵]呈現(xiàn)銅和硝酸銀反應(yīng)的圖片（如圖2）。學(xué)生再次被震撼到，化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象如同烙印般深深地刻在腦海中。

[復(fù)習(xí)鞏固]配制農(nóng)藥波爾多液（用熟石灰和硫酸銅溶液進(jìn)行配制，如圖3）可否在鐵制容器中進(jìn)行？

[學(xué)生回答]不可。因?yàn)镕e + CuSO4 = Cu + FeSO4。

[史料回顧]這正是我國的濕法冶金，早在西漢時期《淮南萬畢術(shù)》一書中就有記載。

設(shè)計(jì)意圖：理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用。

雖然在上冊講到金屬的性質(zhì)時已經(jīng)展示過“鐵樹開花”的圖片（如圖4），但由于反應(yīng)速率太慢，要想在課堂上短時間內(nèi)看到明顯的反應(yīng)現(xiàn)象根本無法實(shí)現(xiàn)。為此，筆者進(jìn)行了如下改進(jìn)：

[實(shí)驗(yàn)改進(jìn)]在一個250 mL的燒杯中加入約半燒杯硫酸銅溶液，然后將一片打磨好的鐵片（寬度略小于燒杯直徑）伸入其中，幾秒后取出，鐵片表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)立竿見影，效果甚佳。

[反思體會]特殊問題特殊對待，在演示實(shí)驗(yàn)時，明顯、快速的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更有說服力。

二、優(yōu)化教材實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)驗(yàn)功效

（一）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不要一味地“按方抓藥”，要有改進(jìn)和創(chuàng)新的意識和勇氣。有了這種意識和勇氣，才有不斷實(shí)踐、探索的動力，才能讓智慧火花迸發(fā)，才能讓創(chuàng)新思維萌動、生長，最終孕育出新的成果，而實(shí)驗(yàn)方案也才能日臻完善。

【案例2】探究“微粒間的空隙”時，上教版化學(xué)九年級上冊P63是按圖5來操作的：取一根約30 cm長的一端封口的細(xì)玻璃管，先往玻璃管中加入滴有紅墨水的水至玻璃管容積的1/2，再滴入無水酒精，使其充滿玻璃管。用手指堵緊開口端，顛倒數(shù)次，觀察液面的變化情況。

該實(shí)驗(yàn)在八年級物理課中教師已經(jīng)演示過了，化學(xué)課上再來演示一遍毫無新意。因此，筆者對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)（如圖6）：在A、B兩個玻璃容器中分別加入滴有紅墨水的水和無水酒精。A：先加水至中線，再加滿酒精。B：先加酒精至中線，再加滿水。用手指堵住管口，顛倒相同的次數(shù)，比較觀察液面的變化情況。

[我問你答]（1）在這個對比實(shí)驗(yàn)中，A、B容器內(nèi)哪個形成的空柱長？為什么？（2）該容器細(xì)頸部分的作用是什么？

設(shè)計(jì)意圖：通過改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)對比，讓學(xué)生深刻體會到原來空柱的長短還跟酒精和水的添加順序有關(guān)。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)酒精和水密度上的差別，結(jié)合微粒的運(yùn)動，進(jìn)一步分析形成的空柱長短不一的原因，從而激活學(xué)生的思維。

[反思體會]稍做改變就能帶來不一樣的教學(xué)效果，讓學(xué)生通過切身體驗(yàn)深刻意識到平時做實(shí)驗(yàn)要更加嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)心，做個有心人。

（二）加強(qiáng)學(xué)科滲透

俗話說“理化不分家”，復(fù)習(xí)課上，在探究復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)時，筆者從物理實(shí)驗(yàn)室借來了電流表，助力溶液導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)。

【案例3】探究氫氧化鋇溶液和稀硫酸反應(yīng)過程中溶液導(dǎo)電性的變化。

[實(shí)驗(yàn)器材]電流表、直流電源、微型磁力攪拌器、兩根碳棒及若干導(dǎo)線、反應(yīng)容器。

[活動與探究]如圖7所示，往裝有一定量氫氧化鋇溶液的容器中加入稀硫酸，邊加邊攪拌。觀察反應(yīng)過程中電流表指針的變化情況。

[實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象]隨著稀硫酸的加入，電流表的讀數(shù)由大到小，最后接近“0”;繼續(xù)加入稀硫酸，電流表的指針回轉(zhuǎn)，電流又逐漸變大。

[學(xué)生板演]H2SO4 + Ba（OH）2 = BaSO4↓+ 2H2O。

[交流討論]從微觀角度分析上述實(shí)驗(yàn)中溶液導(dǎo)電性強(qiáng)弱變化的原因。

[資料小貼士]溶液導(dǎo)電性的強(qiáng)弱是由溶液中自由移動的離子的濃度決定的。

[學(xué)生分析]稀硫酸和氫氧化鋇溶液反應(yīng)，生成了BaSO4沉淀和H2O，使得溶液中自由移動的離子數(shù)目大大減少，離子濃度降低，所以溶液的導(dǎo)電性逐漸減弱。

[教師追問]后來溶液的導(dǎo)電性為什么又逐漸增強(qiáng)了呢？

[學(xué)生分析]因?yàn)橄×蛩徇^量后，溶液中可自由移動的離子的濃度增大，所以溶液的導(dǎo)電性又逐漸增強(qiáng)。

[教師提問]這屬于哪種基本反應(yīng)類型？

[學(xué)生回答]復(fù)分解反應(yīng)。

[教師提問]結(jié)合復(fù)分解反應(yīng)的條件，說說復(fù)分解反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是什么。

[學(xué)生回答]是溶液中的陰陽離子結(jié)合生成沉淀、氣體或水。

設(shè)計(jì)意圖：注重學(xué)科之間的密切聯(lián)系，打破學(xué)科之間的界限，更好地為學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù)。

[反思體會]本實(shí)驗(yàn)中為了控制稀硫酸的滴加速率，可借助酸式滴定管（高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用）來滴加，效果更好。

（三）使用高精儀器

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是指以真實(shí)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過各種傳感器采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后交由計(jì)算機(jī)分析處理，明確地展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，揭示實(shí)驗(yàn)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。常見的化學(xué)傳感器有很多，如溫度傳感器、壓強(qiáng)傳感器、濕度傳感器、pH傳感器、電導(dǎo)率傳感器、氧氣傳感器、二氧化碳傳感器等。

【案例4】上述稀硫酸和氫氧化鋇溶液的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，可以引入電導(dǎo)率傳感器來檢測反應(yīng)過程中溶液電導(dǎo)率的變化。

[實(shí)驗(yàn)器材]電導(dǎo)率傳感器、計(jì)算機(jī)及相應(yīng)配套軟件、數(shù)據(jù)采集器、磁力攪拌器、酸式滴定管、100 mL燒杯。

[實(shí)驗(yàn)裝置]如圖8。

[實(shí)驗(yàn)過程] 將電導(dǎo)率傳感器插入裝有[20 mL]氫氧化鋇溶液的燒杯中，打開磁力攪拌器，調(diào)節(jié)磁子轉(zhuǎn)速。點(diǎn)擊程序中的“采集”按鈕，待程序開始采集數(shù)據(jù)后用酸式滴定管往燒杯中加入0.02 mol/L的稀硫酸溶液。

[實(shí)驗(yàn)結(jié)果]如圖9。

設(shè)計(jì)意圖：數(shù)字化實(shí)驗(yàn)給學(xué)生煥然一新的感覺，讓學(xué)生感受到原來化學(xué)實(shí)驗(yàn)也能這么“高大上”，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開闊了學(xué)生的眼界，而且促進(jìn)了學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的提高。

[反思體會]數(shù)字化實(shí)驗(yàn)為科學(xué)探究提供了技術(shù)支撐;清晰連貫的圖像準(zhǔn)確描述了實(shí)驗(yàn)過程中溶液電導(dǎo)率的變化，真正做到用客觀數(shù)據(jù)說話，值得在中學(xué)中進(jìn)一步推廣。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，新課程倡導(dǎo)以實(shí)驗(yàn)為載體引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，但并不是說在課堂教學(xué)中只要進(jìn)行了科學(xué)探究，就一定能達(dá)到理想的教學(xué)效果。在化學(xué)實(shí)際教學(xué)中，我們還應(yīng)注意一些細(xì)節(jié)上的問題，比如分組實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先仔細(xì)檢查實(shí)驗(yàn)儀器是否齊全，藥品是否變質(zhì);對于學(xué)生提出來的新的實(shí)驗(yàn)方案，應(yīng)給予肯定，并在第一時間提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)物資，以幫助學(xué)生有效開展實(shí)驗(yàn);在演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的情況下，可適時借助多媒體技術(shù)等手段進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn);等等。我們要在教學(xué)實(shí)踐和反思中不斷總結(jié)，使化學(xué)實(shí)驗(yàn)的功能最大化，使實(shí)驗(yàn)成為提高化學(xué)課堂教學(xué)有效性的有力手段。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 楊飛.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的表征與教學(xué)研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2011.

[2]? 張軍.減少束縛 鼓勵探究：對中學(xué)化學(xué)教學(xué)的再思考[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015（13）：1-3，77.

[3]? 吳軍.淺議初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)[J].考試周刊，2010（24）：182-183.

（責(zé)任編輯 羅 艷）

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