淺談實驗功能開發的視角

華利平

（寧波市鎮海中學 浙江 寧波 315200）

《普通高中化學課程標準》強調：“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學探究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力”。由于受到高考指揮棒的影響，實驗教學中存在著重理論輕實驗的思想。經常會出現教師課堂上講實驗，課后學生背實驗的現象，實驗也只是作為一種形式。實驗教學的形式往往也是單一的以驗證性的演示實驗為主；復雜的，有難度的教師往往選擇放棄不做。更有甚者，教師迷戀于多媒體模擬實驗，舍棄了實物演示實驗。雖然驗證性實驗是有利于學生加深理解教師在課堂上講解的內容，增加感性認識，但對于一個已知結論的實驗而言，不利于學生的主動發展，這種重結果輕過程的教學方法與新課程理念背道而馳。幫助學生了解化學知識，培養操作技能不是實驗教學的全部，實驗在邏輯思維的培養、科學方法的建立、優良情感的塑造等領域同樣發揮著重要的育人功能，所以應該轉變思維，有必要開發、重塑中學化學實驗的功能。下面我就談談實驗功能開發的幾個角度，與同行交流。

一、單一知識驗證功能轉變多樣化的知識滲透

建構主義認為，學習過程是學生原有認知結構與學習環境相互作用，進行“同化”與“順應”過程。改變實驗教學方式，積極尋求學生主動參與。在完成實驗對基本知識的驗證后，揭示實驗現象后面的內在規律，挖掘實驗中滲透的其他知識，使一個實驗為多個知識點的落實服務，發揮實驗知識功能的最大化。

案例一：濃稀硫酸在濾紙上寫字烘烤都變黑。針對總有部分同學會有揮發的硫酸分子錯誤觀點，在進行濃硫酸有關性質教育的過程中增加對比實驗，發現稀硫酸也變黑，證實水易揮發，稀硫酸變成濃硫酸使紙脫水，從而確認硫酸不易揮發。

案例二：過氧化氫中加入氯化鐵溶液的顏色加深。催化劑改變化學反應速率，而本身參加化學反應，但是這樣的例子在高中化學中不多見。所以在使用該實驗時不僅要突出本實驗催化劑對過氧化氫分解速率的影響，而且要適時的利用實驗現象由黃到紅又到黃的過程，分析得出催化劑確實參加化學反應的實例。

二、單一的操作能力培養轉化為多維度的能力提高

高考中沒有化學實驗操作內容，高中階段的化學實驗考查也只是流于形式。許多中學教師對實驗教學不重視，尤其是對學生實驗操作能力不重視，許多實驗根本就不給學生動手的機會，最典型的事例就是學生連火柴也不會劃。實驗教學中要重視學生操作能力的培養，放手讓學生去操作。但單一的提高學生的操作能力還不足以改變學生實驗能力弱的現實，很多同學的操作順序完全按照實驗手冊上的步驟“照方抓藥”，不會對為何是設計這樣的實驗步驟產生疑問，不會對實驗的“不合理”現象產生疑問，要改變這種局面就要積極創造條件實現多維度的能力培養。

1．觀察能力

觀察旨在通過發現和探索，將觀察得到的信息，通過分析、歸納、綜合、概括等思維活動，達到認識事物及其變化規律的目的。化學實驗中學生會接觸到很多實驗儀器，看到很多實驗現象，教師應該有意識地培養他們的觀察能力，多問幾個為什么。如燒杯，量筒，滴定管三種儀器為什么測量體積的精度依次提高？容量瓶可以配制溶液而燒杯、量筒、滴定管為什么不可以？通過學生仔細觀察儀器的構造，對比它們的不同點，發現主要是讀數時刻度（刻度線）所在的儀器橫截面積不同，在人高度誤差相對恒定的情況下，橫截面積的大小決定了最終實驗誤差的大小，雖然滴定管精確度高，但是容積有限，而容量瓶在保證精確度的情況下容量較大，所以可以常用來配制一定濃度的溶液。

教師有通過具體的實例，激發觀察的興趣，逐步形成較強的觀察能力。當然化學實驗中觀察是多方面的，不僅僅是視覺器官的單一活動，而是眼、耳、鼻、舌和皮膚多種感官的視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺等多種感覺活動。教師不能因為化學物質的有毒性而放棄給學生接觸的機會，這實際是一個誤區。如二氧化硫氣體是有毒的，所以很多教師就拒絕學生聞其氣味，任何事情都有兩面性，吸入少量二氧化硫氣體對人不會有害，反而能增加學生記憶的深刻性。

2．質疑能力

現行教材中每一個實驗的原理及操作步驟都講得十分清楚，學生實驗中儀器給定，學生只要按所述步驟完成所有操作即可。學生被動的接受知識，久而久之養成習慣性的接受知識，缺乏科學探究的過程；缺乏對現象的探究；缺乏實驗設計創新；對知識的理解只停留在表面，知其然，而不知其所以然。這樣的實驗教學對學生的科學素質培養起不到應有的作用。故教師積極創造機會，善于打破思維定勢，誘發靈感捕捉機遇。充分挖掘實驗，暴露知識矛盾，引導學生提出問題，培養學生的質疑能力。

鈉在空氣中燃燒常常能看到黑色物質，很多時候黑色物質學生都能看到而置若罔聞，因為最后都得到的淡黃色的過氧化鈉而對黑色物質而不會去再問“為什么”，教師可以適時引導學生，鈉是不是只能和氧氣反應？鈉比鎂活潑，理應也可以和二氧化碳或氮氣反應，可能氮化鈉是黑色的也不一定？可能有炭單質生成也不一定？那么為什么最后看不到黑色物質呢？把問題暴露給學生，引起疑問，激發思維，組織學生開展討論黑色物質是什么。

3．實驗評價能力

實驗評價思維的培養是高層次和高要求的能力培養，是學生探索新知識、解決新問題的重要途徑。通過對實驗原理、實驗裝置、實驗操作、實驗方法等實驗各個環節的評價，增強學生的化學素養，形成嚴謹的科學態度、創新能力。教師應該開發實驗資源、深挖教材實驗，優化化學實驗教學，采用對比實驗，組合實驗，適時適地的引入實驗評價方案，引起學生思考。

測定鎂鋁合金中鋁的含量可以通過往合金中加入足量的NaOH溶液，測定氣體的體積，最后轉化為鋁的物質的量。也可以通過兩者反應的質量差來獲取氣體的質量，兩者結果不是一樣的嗎？教師可以從實驗誤差來評價兩個方案的優劣，中學化學中常用的質量差為0．01g，而 0．01g 氫氣可以產生的體積誤差為 112mL，明顯后者質量法的誤差大。

三、單一的道德教育升華為全方位的德育教育

實驗雖從屬于知識教育，但實驗對學生的情感、科學素養、思維能力、實踐能力等各方面都發揮著重要作用。過去一提及化學實驗的教育功能時許多教師會與環保教育等同，但化學實驗同樣對學生學會做人，形成正確的人生觀和世界觀有著豐富的教育功能。

1．實事求是的思想

化學上的很多結論都來自于實驗，化學理論是實驗結果的高度概括。當面對實驗現象無法用化學知識解釋時，也要冷靜思考，分析可能原因，要忠于實驗事實，而不是為了達到實驗目的而任意改變實驗數據或實驗現象。如SO2氣體通入BaCl2溶液中會有什么現象？按照理論分析，兩者不能發生反應，實驗應該是沒有現象的。但無論是教師實驗還是學生在每次實驗中均能發現溶液存在著渾濁現象，即有沉淀產生，這與理論矛盾，教師不能夠因為實驗與結論不符而放棄此實驗，恰恰相反此實驗能讓學生認識到實際與理論存在著差別，通過實驗的再驗證，發現此沉淀為BaSO4，考慮+4價硫的還原性，又是合理的用化學知識解決了意外的實驗現象。

2．對立統一思想

對立統一規律是唯物辯證法最根本的規律。對立統一規律普遍存在于一切物質、現象、和過程的本身之中。教師的任務在于能通過化學教學向學生揭示矛盾的普遍性，某一時段矛盾的主要方面，讓學生會用矛盾的觀點觀察、分析實驗。找出解決“矛盾”的方法。氧化反應與還原反應同時發生，雙方各以對方作為自已存在的前題。沒有氧化，也就無還原，二者既對立，又統一。如CuCl2溶液中投入鋁片的實驗，事先可以讓學生預測實驗現象，基本都會猜測到有鋁片上會有較多紅色物質積聚，由于Cu2+水解使溶液顯酸性，鋁片表面上可能有少量的無色氣泡。但實際的實驗現象非常豐富，鋁片表面析出銅但顏色是黑的；鋁片產生較多的無色汽泡；實驗裝置上方有水霧，混合液溫度升高甚至發燙，產生氣泡速度明顯加快。分析其中的原因主要是一方面鋁可以置換銅，也可以與銅離子水解產生的氫離子反應，銅鋁原電池的形成，反應放熱，溫度的升高均加快了反應的速率，此實驗中可以讓學生領悟到實驗的對立統一性。矛盾雙方可以在一定條件下實現相互轉化。

3．和諧發展的思想

化學實驗教學中，有很多特殊的、特定的實驗，反應物有毒或者所用儀器不易降解，化學實驗倡導實驗的綠色化，實驗的微型化，用盡可能少的實驗用品獲得比較明顯的實驗現象。所以過去中學化學中不常規的實驗儀器也頻頻出現在學生實驗中，收到比較明顯的效果。

在學習氯氣的性質時，有關氯氣的實驗較多，用量也多，一節課下來，教室里盡是彌漫著泄露出的氯氣的嗆鼻的氣味。所以很多老師在上這一節內容時，都采用“講”實驗的方法，來將問題轉移。這樣做雖然獲得所謂的“正確”實驗結果，保護了環境，避免了氯氣對師生的傷害，但同時也使學生失去了親身經歷和體驗獲得實驗結果的探索過程。在多次分析、驗證的情況下如下裝置及操作可以收到較好的效果。

方案一：采用醫用的小瓶，如圖1，在1號小瓶中放高錳酸鉀固體，注射器中加濃鹽酸，在2、3、4號小藥瓶中分別加入KI（含淀粉）溶液、NaOH （含酚酞）溶液、FeSO4（含 KSCN）溶液。

圖1

圖2

方案二：在一塊下襯白紙的玻璃片上的不同位置分別滴加濃度為 0．1mol／L 的 KBr溶液、KI（含淀粉）溶液、NaOH（含酚酞）溶液、FeSO4（含 KSCN）溶液各 1 滴，每種液體彼此分開，圍成半徑小于表面皿的圓形（如下圖所示），在圓心處放置2粒芝麻大小的KClO3晶體，蓋好表面皿。打開表面皿，向KClO3晶體上滴加一滴濃鹽酸，再立即將表面皿蓋上。

新課程的實施，對教師提出了更高的要求，實驗作為化學教學的基礎和靈魂，只有把課堂還給學生，牢牢樹立以學生為主的教學理念，才能實現輕負擔高質量。有效提高化學教學質量。面對新的形勢，教師應該不斷充實和發展自己，轉變思維，采用新的實驗教學策略，挖掘實驗內容，拓寬知識面，組合的各種實驗，優化實驗順序，實現課堂的高效化。通過實驗教學，在幫助學生鞏固所學化學基本概念和基本理論，掌握化學儀器的基本使用方法的同時，培養學生嚴謹的科學態度和學習方法，發展學生的觀察能力和思維能力，激發學生學習化學的興趣，促進學生化學素養的形成。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”多給學生自我表現的機會，多給他們落實自我想法的時間，面對新的問題情況，他們的多思多想，能夠讓他們擴充原有知識，開闊應用視野，增強能力，從而充分落實實驗的教育功能，全面提高學生的科學素養和綜合能力。

［1］ 馬建峰．化學實驗教學論［M］．北京：科學出版社，2006

［2］ 朱明斌．淺談氯化鐵溶液滴入過氧化氫溶液實驗新現象［J］．化學教育，2008，（12）：50-51

［3］ 范江文．發揮實驗教育功能提高課堂教學效益［J］．中小學教學研究，2010，（2）：46-48

［4］ 劉永書．在化學實驗中培養學生的探究意識［J］．新課程導學，2010，（8）：34