新課標下高中化學教學如何培養實驗意識

摘要:介紹了化學實驗教學中培養學生實驗意識的重要作用，并舉例分析了實驗意識培養的途徑及方法。

關鍵詞:高中化學;化學實驗教學;實驗意識;研究性學習

文章編號:1005-6629(2010)09-0020-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

隨著新課程標準的實施，高中化學實驗的數量大量增多，實驗教學已經成為高中化學教學內容中一個非常重要的組成部分，同時也是高考的重點和熱點。在化學教學中培養學生的實驗意識，對于提高學生的實驗能力、科學素養和造就創新人才都具有十分重要的意義。

1 實驗意識

實驗意識是實驗思維的邏輯性內容的總和，包括實驗者對問題的感知與判斷、對解決問題策略的謀劃與手段、對實驗結果的預見與確認、對實驗結論的構想與表達等。實驗意識在實驗建立和發展中起著主導作用，它是科學發現必備的智慧技能。

2 實驗意識的培養

2.1在知識傳授中培養實驗意識

化學作為自然科學的重要組成部分，十分強調科學實驗在認識形成中的作用。因而，在化學知識傳授中，必須注意科學方法論的教育。教師在傳授化學知識的過程中，不僅要講清知識是什么，更重要的是講清知識是怎么來的，知識有什么作用。如蘇教版選修課本《化學反應原理》專題1第二單元“化學能與電能的轉化”中，就原電池的工作原理這一重點概念，首先安排探究活動“鋅和硫酸銅溶液反應及發生的能量轉化”讓學生實驗探究，然后再分析和講述電極反應、電子移動方向、離子移動方向以及半電池的組成;有的章節是按照“提出問題、講述研究的過程和方法、得出結論、提出新問題、講述新的研究過程和方法、得出新結論”這一思路編寫的，如“金屬的電化學腐蝕”、“金屬的電化學防護”等。新教材這樣的編排為教師在知識傳授中培養學生的實驗意識創造了條件。只要教師認真備課。充分挖掘教材中化學實驗內容，精心設計教學程序，突出以學生為主體、以實驗為中心的原則，就能達到教學目的。例如，我在化學史教學中，運用經典實驗原理來加強學生實驗意識的培養，增強了教學的趣味性，受到學生的普遍歡迎。以教材關于“空氣組成”介紹為例，可以通過展現拉瓦錫的科學探究過程和探究方法，引導學生深入體會、理解其實驗原理和方法，在此基礎上自行設計實驗測定空氣中氧氣的含量。以歷史發現過程為題材設計為學生自主探究的學習內容，能使學生體驗到設計實驗方案、控制實驗條件、觀察記錄實驗、分析解釋實驗數據等的過程和方法，學生能夠體驗到像科學家一樣地進行探究，體現知識的認知價值和情意價值。

2.2在實驗課教學中培養實驗意識

高中化學新教材中實驗數量遠比傳統教材的實驗數量多，不僅有驗證性實驗，還有探索性實驗和實驗設計。實際教學中教師要改變原來化學實驗課的教學策略，在提高學生觀察和操作技能的同時，更要重視實驗意識的培養。課本中的學生實驗或教師的演示實驗一般是根據教材設計好的方案進行的，但由于季節性、地域性、各地實際條件的限制以及部分實驗設計方案本身的不嚴密等，課本上的實驗經常需在材料、方法或使用器材等方面進行替換或修改后才能進行，教師可以鼓勵學生一起改進實驗，改進實驗的過程能激發學生的創造性思維，充分培養學生的實驗意識和創新能力。例如，蘇教版化學1(必修)(2004年8月第1版)專題4 講到了銅和濃、稀硝酸的反應，教學時是要做演示實驗的。許多教師習慣用全日制普通高級中學教科書(試驗修訂本·選修)第二冊第12頁銅與稀、濃硝酸反應的演示實驗，在試管中加入硝酸后再用無色塑料袋將試管口罩上并系緊。該實驗設計方案的缺點是時間間隔短，氣體易外泄污染教室空氣，且實驗完成后處理袋內的氣體時仍可能造成污染。針對這個問題我和學生一起對實驗裝置進行了改進，設計了如圖1所示的裝置。圖中A、B分別為大小相同的具支試管和普通試管，C為20 mL塑料注射器，內裝10 mL飽和氫氧化鈉溶液，D為20 mL玻璃注射器，內裝10 mL空氣，E為銅絲。實驗時可以向具支試管中加入1 mL～2 mL濃硝酸，當紅棕色二氧化氮氣體升至將近支管口2 cm處時將銅絲向上剛好提離濃硝酸液面，此時，銅絲上沾的少許濃硝酸繼續與之反應，當產生的二氧化氮剛好充滿具支試管時， 立即關閉止水夾;再向上拉動注射器C的手柄，部分二氧化氮被氫氧化鈉溶液所吸收，使具支試管產生負壓，打開止水夾，試管B中的水被倒吸人具支試管中形成稀硝酸(應注意濃硝酸的濃度約為16 mol·L-1，普通試管中的玻璃管插入水面下約是具支試管中加入的濃硝酸的體積的4倍左右，因為要考慮玻璃管部分倒吸后充滿的水的體積，使吸入的水的體積約為濃硝酸體積的2倍～3倍左右，此時稀硝酸的濃度約為4 mol·L-1～8 mol·L-1)。具支試管中的二氧化氮被水吸收，紅棕色褪去，同時可觀察到具支試管中的稀硝酸與銅反應產生無色的一氧化氮，一氧化氮緩緩向上通過針頭進入裝有空氣的玻璃注射器，注射器內的氣體呈紅棕色;先后將氫氧化鈉溶液和玻璃針筒中的氣體推入具支試管中，一氧化氮和二氧化氮都能與氫氧化鈉溶液反應生成亞硝酸鈉，廢氣被吸收，反應被終止，硝酸銅也被轉化成氫氧化銅。整個裝置改進后將銅與稀、濃硝酸反應的兩個實驗于一個密閉容器中完成，既易于教師或學生演示操作，又避免了教師或學生在演示時手忙腳亂導致氣體外泄，污染空氣，同時還便于觀察到一氧化氮被氧氣氧化的過程。

2.3在研究性學習中培養實驗意識

“研究性學習”是《基礎教育課程改革綱要(試行)》所規定的重要內容，也是新課程標準所大力提倡的一種學習方式。研究性學習特別強調學生學習的自主性，教師是學生學習的促進者、組織者和指導者。現行條件下，教師利用課題探究的研究性學習活動來培養學生實驗意識具有更現實的意義。研究性學習的方法很多，我認為選擇運用實驗法研究的課題對培養學生實驗意識更加適合。例如，我曾指導學生進行了“本地區向陽河河水污染狀況調查及其治理”的研究性學習。向陽河是一條位于本地區城市中心的人工河，至今已有三十多年的歷史。由于生活污水的大量排放和各種垃圾的亂丟亂拋，曾經清澈見底的小河，如今已面目全非，河水渾濁變質，氣味難聞，嚴重影響了居民日常生活，損壞了市容市貌。能否有比較好的辦法進行治理?我和學生一起嘗試著用化學生物技術治理河水污染。我們用2000 mL的燒杯取向陽河水兩杯，并向水中各放入兩條小魚及一根水草以模擬河水中的環境。向其中一杯水中加入從環境監測站購買的生物菌劑“WT-12”，利用高效微生物菌群(每克中含有10億-60億個微生物)治理污水，另一杯水做對比。第一次，生物菌劑用量控制得不好，同學們加了1 mL左右，生物菌劑加入過多，水中出現了許多絮狀物并逐漸沉淀下來，上層水清澈透明，但小魚在20 min左右死去。同學們上網查資料并請教專家，得知投菌濃度應控制在50 mg·L-1左右，污染嚴重的也不應該超過100 mg·L-1，就燒杯中的水而言，只能加入2滴左右的生物菌劑，第一次加入量超標10倍左右了。第二次實驗時，同學們怕控制不好，先將生物菌劑稀釋了40倍然后再投放，并攪拌均勻。投菌一天后的水質明顯好轉，透明度上升，色度明顯降低，以后的幾天水質也在持續好轉中。為了確保安全，同學們又平行測試了兩次，結果都較為理想，且水中的小魚也很健康。活動結束后同學們感覺自己得到了鍛煉，實驗意識進一步加強，解決問題的能力得到了提高。

知識傳授、實驗課教學和研究性學習是現行高中化學教學的三種形態，也是學生獲得知識和能力的三種層次，如果我們教師能將實驗意識的培養貫穿于其中，必將取得良好的效果。

參考文獻:

[1]于浩.中學化學創新教法.45分鐘優化設計[M].北京:學苑出版社，1999:45～50.

[2]施良方.學習論[M].北京:人民教育出版社，2001:5.