高中化學實驗設計與創新探析

雷瑜瑤

摘 要：教師若能從教學中遇到的實際問題出發對教材中的某些實驗進行設計和創新，就能更好地激發學生創新意識、培養學生創新思維能力，進一步完善化學實驗的教育功能。

關鍵詞：高中；化學實驗；創新設計

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）01-001-01

化學是一門以實驗為基礎的學科，實驗在化學教學中具有獨特而不可替代的功能和作用，化學實驗教學的優劣直接影響著化學教學的質量和效果，加強實驗教學的改進是提高化學教學質量的重要環節。只有對化學實驗進行不斷地設計和創新，化學實驗才會充滿活力，保持其在化學教學中的獨特魅力。

一、中學化學實驗改進和創新存在的主要問題

目前，化學實驗改進和創新大多是教師為了產生更好的教學效果、激發學生的學習興趣、節省藥品等實驗經費、環境保護而進行的一項教材再開發工作。

1、中學化學實驗缺乏深度開發

目前，在中學化學實驗改進和創新方面，大多是對教材中現有實驗進行改進或者進行簡單延伸，很少進行深度的開發。比如把微觀世界生動地展示在學生面前的實驗設計就非常少見，還有定量實驗的設計也相當稀少。

2、學生未能成為化學實驗創新主體

目前中學化學實驗改進和創新還只是教師的事情，學生只是被動的接受創新成果，沒有變成創新的主體。實驗只是學習化學、研究化學物質的一種方法，創新是為了讓學生更快更好的了解事物的本質，創新應是學習和研究過程中的自發行為，學習的終極目的應是學習科學創新的精神和方法。

3、實驗改進創新沒有延伸到課堂之外

化學在學生的生活中可以說無處不在，要提高學生的實驗能力和實驗素養，不能只僅僅利用課堂45分鐘，還應鼓勵學生利用生活中的常見物質設計一些驗證性和探究性實驗，由學生在家中獨立完成。

4、實驗的改進與創新缺乏育人功能

育人功能最薄弱的是長期以來實驗改進和創新的目的只是為了幫助學生理解、鞏固化學知識，培養操作技能，而忽視了實驗改進和創新對情感態度價值觀、能力等育人功能的培養。

二、高中化學實驗設計與創新

以體現氧化還原反應本質的實驗課堂教學設計為例。

1、教學目標

（1）從微觀的角度理解氧化還原反應的本質。

（2）掌握氧化還原反應的相關概念及相互之間的關系。

（3）培養學生的實驗觀察能力、實驗分析能力、學科綜合能力。

2、教學重難點

（1）氧化還原反應的本質。

（2）氧化還原反應的相關概念及相互之間的關系。

3、教學過程

（1）教學內容和教學情景設計

①思考交流：由學生列舉幾個氧化反應和還原反應的實例，討論交流這類化學反應的分類標準并請寫出所列反應中的氧化劑還原劑。意在以問題驅動，培養學生深層次思考問題的能力。②提出問題：Fe+CuS04=Cu+FeS04是氧化還原反應嗎？氧化還原反應的本質是什么？設計意圖：在實驗中培養學生發現問題分析問題、得出結論的能力。③實驗：將鐵在潮濕的空氣中生銹。這一氧化還原反應通過一個實驗來快速完成。組裝儀器，加入相應的藥品進行實驗，當學生觀察到溶液中有少量的鐵繡生成后，在實驗裝置中連接上燈泡，學生觀察到燈泡發光后再在線路中連接上電流計，通過電流計指針偏轉的方向來判斷原電池的正負極。設計意圖：培養學生的學科綜合能力。④提出問題：燈泡為什么會亮？什么物質是這個電源的負極？電子從哪種物質中流出？⑤思考交流：結合初中從得失氧的角度判斷氧化劑還原劑的方法進一步分析有電子流出的物質在氧化還原反應中作氧化劑還是還原劑、發生什么反應？得到電子的物質作氧化劑還是還原劑、發生什么反應？⑥實驗：將氯化鈉溶液換成硫酸銅溶液，撤除氧氣制備裝置，線路中連接上燈泡和電流計，將“Fe+CuS04= Cu +FeS04”這一反應用原電池實驗來實現。⑦思考交流：Fe+CuS04=Cu+FeS04這一反應過程中也有電子轉移但是沒有氧的得失是氧化還原反應嗎？氧化還原反應的本質是什么？⑧思考交流：Fe+CuS04=Cu+FeS04這一反應中的氧化劑、還原劑分別是什么物質，分別發生了什么反應？⑨提出問題：物質得失電子后所含元素化合價如何變化？

（2）學習任務和學習活動設計：

①培養學生獨立思考的能力。學生通過回顧初中所學知識列舉出“金屬生繡、食物腐敗、物質的燃燒”等為氧化反應，氫氣還原氧化銅時氫氣發生氧化反應， 氫氣是還原劑，氧化銅發生還原反應，氧化銅是氧化劑。②培養學生邏輯思維能力。觀察實驗現象，通過討論、交流、分析得出“鐵生銹這一氧化還原過程中有電子的轉移，并通過指針的偏轉方向得知鐵是電源的負極，電子由鐵鐵流出，鐵在生銹的過程中失去電子-發生氧化反應-作還原劑，氧氣得到電子-發生還原反應-作氧化劑。③培養學生歸納總結能力。觀察用原電池實驗來實現Fe+CuS04=Cu+FeS04這一反應燈泡發光和指針偏轉的實驗現象，分析得出氧化還原反應的本質是電子的轉移，失去電子的物質是還原劑，在反應中所含元素化合價升高，得到電子的物質是還原劑，在反應中所含元素化合價降低。

本文以體現氧化還原反應本質的實驗設計為例，實驗現象明顯，操作簡單，把抽象的概念原理形象化，填補了目前微觀概念領域實驗的空白，使實驗現象更明顯且增添了實驗的趣味性。實驗所用儀器設備簡單、易得，現象明顯，可操作性強，適合中學化學教學，且將此實驗應用于課堂教學，設計成探究性課堂教學，能激發學生的創新意識，提高學生的創新能力。

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