通過化學實驗教學培養(yǎng)學生的學習能力

張曉東

通過化學實驗教學培養(yǎng)學生的學習能力

張曉東

（江蘇省梅村高級中學江蘇無錫214112）

實驗教學要調(diào)動學生學習積極性，培養(yǎng)其科學思維品質(zhì)，發(fā)展其各方面能力，可以從以下幾個方面來操作：設(shè)計實驗，培養(yǎng)學生靈活運用知識的能力；通過對比實驗發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學生的探究能力通過實驗操作，實現(xiàn)知識和技能的整合；通過綜合實驗整理知識，培養(yǎng)學生知識的建構(gòu)能力。

化學實驗；學習能力

化學是一門實驗科學，眾多的化學概念、理論和變化規(guī)律都依賴于實驗歸納、抽象和驗證。化學實驗教學是實施全面化學教育的一種最有效的形式。通過實驗，可以對大多數(shù)物質(zhì)的性質(zhì)、概念及原理進行揣度和論證；通過實驗，可以培養(yǎng)學生基本操作技能。通過實驗，可以培養(yǎng)學生的觀察、分析、推理能力。在課堂教學中，恰當合理運用實驗，不僅幫助學生掌握化學實驗的知識和技能，還能調(diào)動學生探究的積極性，培養(yǎng)其科學思維品質(zhì)，發(fā)展其各方面能力，筆者在以下一些方面進行了嘗試。

一、通過設(shè)計實驗，培養(yǎng)學生靈活運用知識的能力

所謂的化學實驗設(shè)計，是根據(jù)實驗的目的和要求，綜合運用所學的知識和技能以及材料中所提供的新信息，從而對實驗的原理、試劑及儀器的選擇、步驟與方法作出合理規(guī)劃。學生要能進行化學實驗設(shè)計，除了要有豐富的化學知識和扎實的實驗操作技能之外，還要能閱讀和應(yīng)用新信息，在綜合分析和判斷的基礎(chǔ)上，合理進行假設(shè)、選擇適當?shù)膶嶒灄l件、正確的實驗操作、對實驗現(xiàn)象進行觀察和解釋等。因此化學實驗設(shè)計能培養(yǎng)學生靈活運用知識和技能和科學探究方法去解決問題能力。

例如：當提供新信息：①Cu20是堿性氧化物；②在空氣中灼燒Cu20生成Cu0；③Cu20在酸性條件下能發(fā)生反應(yīng)（Cu20+2H+=Cu+Cu2++H20）。要求學生設(shè)計實驗：檢測某紅色Cu20固體中是否含有Cu。通過對題意的分析，學生提出了以下幾個方案：⑴將固體溶于足量的稀硝酸中，根據(jù)溶液是否變藍色來確定。（2）將固體溶于足量的稀硫酸中，根據(jù)固體是否有剩余來判定。（3）將固體在空氣中充分灼燒至完全變黑，根據(jù)前后的質(zhì)量變化來斷定。接著我讓學生來評價幾個方案的合理性。通過組內(nèi)討論，明確了方案⑴和⑵都不合理，而方案⑶是合理的。原因是方案⑴Cu20也能和硝酸生成Cu2+，而方案⑵Cu+在酸性條件下能發(fā)生反應(yīng)，也生成Cu。（3）中Cu和Cu20加熱都生成Cu0，根據(jù)加熱前后質(zhì)量變化可以確定Cu20試樣中是否含有Cu。

二、通過對比實驗發(fā)現(xiàn)問題，培養(yǎng)學生的探究能力

愛因斯坦曾說過：提出一個問題比解決一個問題更重要！在保護學生探究積極性的同時，教師在教學中還要教會學生如何發(fā)現(xiàn)問題。在教學中，教師要積極創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學生產(chǎn)生質(zhì)疑，引導學生學會通過觀察、比較、歸類、聯(lián)想、分析等發(fā)現(xiàn)問題的方法，從而善于質(zhì)疑。

對比實驗，是化學實驗教學中經(jīng)常采用的實驗方法。所謂對比實驗是將某個實驗組同另一個已確定結(jié)果的實驗組作對照，從而得出某種條件對結(jié)果的影響。利用對比實驗，不僅可以使學生更容易接近事物的本質(zhì)，而且可以培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、觀察現(xiàn)象、分析問題的能力，從而激發(fā)學生的探究興趣，培養(yǎng)其探究能力。

例如：裝置氣密性問題是實驗教學中重要的知識點，學生在這塊上也比較容易犯錯，在分析這個問題時我舉了下面兩個例子：

例1：

這套裝置的氣密性檢驗比較容易，它是一端開口，只要利用氣體的熱脹冷縮原理，把導管的出口浸入水槽的水中，用手握住試管，若導管出口處有氣泡冒出，手移開后導管中有一段水柱上升，則表明裝置氣密性良好（即趕氣法）。

例2：

在講解上一題的基礎(chǔ)上我再拿出這個裝置來分析氣密性的檢查，學生很自然想到：能否直接用趕氣法？有些學生在下面就小聲地說應(yīng)該可以用剛才的方法，也有些學生非常猶豫。這時我提問學生此套裝置和上面一套有何不同？用手焐導管時出口處能否有氣泡？為何？學生很自然會發(fā)現(xiàn)這套裝置兩端是開口的，直接用趕氣泡法不能實現(xiàn)目的。接著我再讓他們討論若要用趕氣法應(yīng)如何操作，通過分析會想到要把開口端封住。具體操作如下：把彈簧夾夾住，往長頸漏斗中加水沒過漏斗下端（進行液封）；再用手掌握住具支試管上部，若發(fā)現(xiàn)導管中有一段水柱上升，手移開后導管中液面下降，則表明裝置氣密性良好。接下來我再提問能否只通過加水來檢驗此套裝置的氣密性？答案是可以利用氣體的體積與壓強成反比，先塞緊橡皮塞，夾緊彈簧夾后，從漏斗注入一定量的水，使漏斗內(nèi)的水面高于試管內(nèi)的水面；停止加水后漏斗中與試管中的液面差保持不變，則說明裝置不漏氣（即加液法）。通過比較，學生就能明白，不同條件下要去解決同樣的問題，方法是不同的。

三、通過學生自主實驗操作，實現(xiàn)知識和技能的整合

為了節(jié)省時間，不少老師在黑板上畫實驗，讓學生背實驗，這種方式學生知其然但往往不知其所以然，不利于學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)和能力的提高。高中學生身體、心理和控制能力已經(jīng)發(fā)展到一定水平，具有較強的思維和實踐能力，讓學生進行實驗操作，可以幫助發(fā)現(xiàn)真實的化學問題，也可以了解化學問題解決的復雜性，不僅提高學生的學習興趣，實現(xiàn)知識和技能的整合，也能培養(yǎng)學生實事求是、一絲不茍的科學態(tài)度。

如在學習碳酸鈉和碳酸氫鈉時，我讓學生用實驗去鑒別這兩者，他們提出了很多方案。其中有一組學生用CaCl2溶液，根據(jù)復分解反應(yīng)原理，這種設(shè)計是可行的，前者有沉淀而后者沒有。但通過操作，學生發(fā)現(xiàn)兩組實驗都有渾濁的現(xiàn)象。他們覺得很是詫異，碳酸氫鈣可溶于水，為何也會產(chǎn)生白色渾濁呢？這個沉淀是碳酸鈣還是碳酸氫鈣呢？如何證明之？學生判斷是碳酸鈣。我與學生一起分析：在NaHC03溶液中加CaCl2溶液，如果生成碳酸鈣，那C032-是HC03-電離出來的，此時溶液一定由原來的堿性環(huán)境變成了酸性環(huán)境。學生通過實驗發(fā)現(xiàn)溶液真的呈酸性，這時他們充滿了好奇。我再從離子積和溶度積的角度簡要分析了產(chǎn)生沉淀的原因。接下來我提問學生，兩溶液混合是否一定會產(chǎn)生沉淀，能否通過實驗來證明？學生通過實驗發(fā)現(xiàn)：當兩者濃度很小時，溶液混合時就不變渾濁了，也就是當離子積小于溶度積時，不會產(chǎn)生沉淀。通過以上活動，學生明確了物質(zhì)間的反應(yīng)往往需一定的條件，如濃度；學生也明確了實驗的重要性，要依托實驗，結(jié)合理論，對問題作出科學判斷。

四、通過綜合實驗整理知識，培養(yǎng)學生知識的建構(gòu)能力

從認知的觀點來看，復習是對先前學習的知識的回顧、整理和認識的過程。從信息加工理論的角度分析，復習是對已有的信息重新組合，使信息的排列更有序的一個過程。因此復習不僅是一個回憶和熟練的過程，更重要的是一個再認識和再提高的過程［1］。

化學綜合實驗是多塊化學內(nèi)容或方法的綜合的實驗。它是將所學到的知識和方法進行綜合、遷移、發(fā)散等應(yīng)用，這有利于學生建構(gòu)自己的知識結(jié)構(gòu)，從而提高其推理能力。

如實驗室制備氣體由于原料、方法、產(chǎn)物的不同，往往比較復雜，同時由于涉及反應(yīng)原理的分析、實驗裝置的選擇和操作、實驗結(jié)果的分析等，綜合性也較強。利用這類實驗，可以幫助學生整理先前零散的知識點，重新建構(gòu)知識。如我要求學生設(shè)計實驗證明銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是N0而不是N02。

通過學過的N0和N02的性質(zhì)比較（見下表），可以選擇合適的實驗方法。

表1 NO和NO2的性質(zhì)比較表

經(jīng)過相互交流與探討，學生制作了氣體制備的流程圖（見下圖）來設(shè)計實驗過程：

1008-0546（2013）11-0089-02

G632.41

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2013.11.035