在實踐中反思化學實驗教學的設計策略

嚴 密

（浙江省衢州第二中學 浙江 衢州 324000）

化學學科的形成和發展展現出以實驗為基礎的自然科學的獨特魅力，實驗是化學教學永恒的主題。實驗教學是實施化學教育的重要載體，亦是培養學生科學素養的重要手段。如何在化學教學中充分發揮化學實驗的價值？這需要教師認真審視新課程賦予化學實驗的豐富內涵和教學功能，在實驗設計中融合對學生知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的培養。

一、于生活中尋找化學實驗的素材——強調應用性

化學知識源于生活，具有鮮明的草根性和實用性?；瘜W實驗的設計，應力求貼近生活，從學生已有的生活經驗出發，如“雞眼膏”（水楊酸苯酚貼膏）的奧秘、如何去除漆包線表面的漆、水火也能相容（滴水點燈）、鐵釘生銹、橘子會唱歌（水果電池）、雞蛋滲析器、神奇的吸水樹脂等。選擇富含生活氣息的實驗素材，一方面可以提高學生學習化學的興趣，使學生體味“生活處處是化學”，另一方面，也可讓學生理論聯系實際，做到學以致用。

案例1.補鐵劑中的鐵是幾價的？（內容包含Fe2＋和Fe3＋的性質與相互轉化）。該實驗既可用于鐵內容的教學，也可作氧化還原內容的補充實驗，在教學中可設計如下問題，引導學生積極思考。

（1）補鐵劑中的鐵可能是幾價鐵？

（2）如何驗證你的猜想？（檢驗 Fe2＋）

（3） 怎樣使補鐵劑中的Fe2＋轉化為Fe3＋？ 如何驗證？（檢驗 Fe3＋）

（4）資料表明，補鐵劑和Vc一起服用效果更好，原因是什么？

反思：課堂中補鐵劑的出場讓學生們表示出極高的熱情和強烈的求知欲。學生從補鐵劑的包裝發現了Fe2＋易氧化變質的特點，從檢驗 Fe2＋和 Fe3＋實驗中掌握了不同價態鐵離子的性質，從防止補鐵劑變質的實驗中獲得了Fe2＋和Fe3＋之間相互轉化的方法。該實驗設計的意義在于不僅提供給學生從生活看化學的視角，而且讓學生運用所學知識解決生活中的實際問題，同時還幫助學生了解飲食營養價值相關知識，讓學生實實在在地體會到化學與生活的緊密聯系。

二、從實驗驗證走向實驗探究——凸顯主體性

實驗驗證是根據已有的化學知識，依據教材提供操作步驟用實驗來論證其準確性。由于教材中許多實驗的方案和結論都是預定的，學生在做實驗時往往只是“照方抓藥”，機械被動地模仿，因而在拓展學生思維空間，增強實驗主動性和培養創新能力等方面存在一定的制約。在教學過程中，教師若能把一些驗證性實驗，通過問題設計引導學生進行分析探究，不僅能更好地創設“教為主導，學為主體”的生態課堂，且有利于增強學習自信、激活創新能力，從而使學生保持生動活潑的學習狀態。

案例2.鹵代烴中鹵素種類的鑒定。

［師］提出問題：如何確定鹵代烴中的鹵素種類？請同學們以1－溴丙烷為例，相互合作設計方案，鑒定其中的溴元素。

［生］分組討論，根據已有知識設計方案，并預期可能觀察到的現象。

方案1：取少量1－溴丙烷于試管中，滴加硝酸銀溶液，有淡黃色沉淀產生。

方案2：取少量1－溴丙烷于試管中，加入氯水和CCl4，充分振蕩，靜置，液體分層且下層液體呈橙紅色。

［生］動手實驗。實驗結果：方案1沒有觀察到淡黃色沉淀；方案2液體未出現分層現象，也沒有明顯顏色變化。預期的現象一個也沒有出現，大大出乎學生的意料。學生原有的認知受到挑戰，好奇心被激活。

［師］同學們設計的方案在什么環節中出了問題？（引導學生進行分析）

［生］交流討論，得出結論：兩個方案均用于檢驗Br－，而 1－溴丙烷為非電解質，溴元素不是以 Br－的形式存在；該物質為有機物，與CCl4互溶，不能用CCl4做萃取劑。要想檢驗1－溴丙烷中的溴元素，必須先設法將溴原子轉化為Br－。

［師］如何才能將1－溴丙烷中的溴原子轉化為Br－呢？請同學們求助課本尋找新方法。

［生］閱讀教材，改進方案再次實驗。

方案3：取少量1－溴丙烷于試管中，加入KOH水溶液或KOH乙醇溶液，加熱。滴加硝酸銀溶液，觀察是否有淡黃色沉淀產生。

實驗結果：試管中出現黑色沉淀。

預測的現象還是沒有出現！同學們又驚奇又困惑：黑色沉淀又是什么呢？

［生］猜測：黑色沉淀可能是KOH溶液與硝酸銀溶液反應生成；也可能是反應生成的醇類物質與硝酸銀溶液反應生成。

［生］驗證假設，開始第三次實驗。硝酸銀溶液加入醇類物質 （乙醇），無明顯現象；硝酸銀溶液加入KOH溶液，先產生白色沉淀，很快變為黑色沉淀。原來黑色沉淀是KOH參與反應生成的！但為什么反應一開始生成的白色沉淀會迅速變黑呢？

［師］解釋：生成的白色沉淀為AgOH，不穩定，很快分解為黑色Ag2O沉淀。究竟怎么樣才能看到淡黃色的AgBr沉淀？

［生］認真分析，提出新方案。

方案4：取少量1－溴丙烷于試管中，加入KOH水溶液溶液，加熱。向試管中加入硝酸酸化，再滴加硝酸銀溶液。

方案5：Ag2O沉淀可溶于硝酸，AgBr沉淀不溶于硝酸。直接在出現黑色沉淀的試管中滴加硝酸至黑色沉淀溶解。

［生］按照方案4、5實驗，均看到試管中有淡黃色沉淀。

［師］請同學們歸納整理鑒定鹵代烴中鹵素種類的實驗方案。

反思：在教學中不該一味由教師告訴學生該怎么做，而應通過教學情境的創設，鼓勵他們多層次、多角度地觀察、思考。學生不僅通過自主學習、討論探究，親身經歷了發現問題→分析猜測→提出假設→設計方案→實驗驗證的探究歷程；而且通過彼此之間的交流與合作，帶來信息、資源和思想觀點的共享，促進了彼此之間的情感交流，更進一步培養了與人交往的能力。

三、在實驗教學中滲透“量”的意識——遵循科學性

“一種科學只有在成功地運用數學時，才算達到真正完善的地步?！被瘜W學科正是借助對物質組成的定量研究，才逐漸擺脫了描述性的經驗形態。傳統化學實驗多以定性為主，教師對實驗的“量”少有重視，學生普遍缺乏“量”的意識。如學生實驗中液體試劑的取用量通常為2～3mL，但多數學生不清楚向試管中倒多少液體才是2～3mL，若改用滴管取液亦不清楚1滴管液體的體積大約為多少。在實驗中，學生也常常表現出對常見儀器規格不清、精密度把握不準，忽視濃度、溫度、酸堿性等條件對反應的影響，錯誤地進行數據的采集和處理等諸多通病。因此教師在教學設計中要注意挖掘實驗內容，注重滲透“量”的觀念，才能更好體現化學在實驗中培養學生的科學素養的特點。

案例3.強弱電解質的導電性實驗。

教材選用相同條件（相同體積、相同濃度）下的HCl、CH3COOH、NaCl、NaOH 溶液和氨水進行導電性實驗。教師演示實驗，學生觀察現象得到結論：燈泡亮的是電解質溶液，燈泡亮的程度可區分電解質的強弱。多數教師對該實驗的理解就到此為止，而沒有對實驗中相同條件指什么，為何要采用相同條件的電解質溶液進行分析。

筆者對該實驗做了改進，另外添加了兩種溶液：相同體積、相同濃度CuSO4溶液和相同體積、不同濃度的HCl溶液，再進行溶液的導電性實驗。學生通過對燈泡亮度的觀察和實驗條件的分析意識到電解質溶液導電能力的強弱不僅取決于自由移動的離子濃度，還與離子所帶電荷數相關。而要進行強弱電解質的判別，必須要采用相同濃度、相同體積、相同電荷數的離子組成的溶液進行對比，因為只有這樣，燈泡的亮度才只與電解質強弱有關。這是一種非常重要的科學方法——變量控制，是科學探究的重要環節?；瘜W實驗的現象往往紛繁復雜，影響實驗的因素通常并不唯一，在這種情況下，只有對實驗條件進行嚴格控制，才能從實驗結果中獲得科學事實，取得科學發現。

反思：近年來定量實驗在高考中頻繁出現，試題不但立足基礎，更彰顯能力，這由化學學科的特點決定，更是素質教育的必然要求。教師在實驗教學中要讓學生對量的重要性有深刻認識，適當增加定量實驗，讓學生獲得“量”的概念，學會“量”的控制，形成從“宏觀到微觀”、“定性到定量”、“量變到質變”等科學的方法論和價值觀。

四、革新舊有的實驗手段——體現時代性

中學化學實驗室儀器配備普遍落后，稱質量只有托盤天平、量體積只有量筒、測溶液pH只有pH試紙……陳舊的實驗手段，既不利于學生獲得精確的實驗數據，也難以激起學生學習的興趣，對學生科學素養的養成非常不利。革新舊的實驗手段，在實驗中引入新興技術不僅能讓學生測得更準、看得更清，還能讓學生了解先進的科學技術、獲得科學的學習方法。

案例4.運用數字化信息系統研究酸堿中和滴定實驗。

蘇教版教材 《化學反應原理》中以一定濃度的NaOH溶液與鹽酸反應為例研究中和滴定過程中溶液pH的變化，滴定過程中用pH計測定、記錄溶液的pH。接近反應終點，每加一滴溶液測定并記錄一次數據。滴定過程中錐形瓶瓶口小，pH計使用不便，且間隔一定NaOH溶液體積就要測定一次數據，整個實驗時斷時續耗時較長。

運用pH傳感電極能較好避免上述問題。組裝實驗裝置時，用燒杯代替錐形瓶置于磁力攪拌器上，pH傳感電極下端玻璃球泡完全浸沒在燒杯液面下，電極連接數據采集器，并與計算機相連，通過堿式滴定管向燒杯內未知濃度的鹽酸中滴加NaOH溶液。實驗過程中，同學們可通過實驗軟件系統實時監測反應過程中溶液pH的變化，點擊繪圖功能由計算機自動生成酸堿中和滴定曲線，通過觀察滴定曲線發現滴定等當點前后存在顯著的滴定突躍區域，并可在滴定曲線中尋找pH＝7時的NaOH溶液的滴定體積，計算得到待測鹽酸的濃度。

反思：利用數字化信息系統開展實驗教學，是運用現代化技術進行教學的手段。合理恰當地運用現代技術，能提高實驗的可見度，增強實驗的可信性，有效提高課堂效率。它不僅能改進傳統化學實驗，而且能更好地拓展學生的研究視界，進一步顯現化學實驗的教育功能。

其實化學實驗教學中的設計策略遠不止這些，教師在教學實踐中要注重積累，及時反思，這不僅能幫助教師更新教學理念、提高執教能力、提升自身修養，更能借助實驗有效地落實教學的三維目標，促成學生終身學習和終身發展。

［1］ 李霞，黃菲菲，錢楊義.運用手持技術探究酸堿中和滴定過程中電導率的變化［J］.化學教育，2011，（6）：57