化學實驗教學對高中生化學學習思維的影響

摘" 要：本研究以“氫氧化鈉溶液標定和鹽酸溶液對氫氧化鈉溶液滴定”的實驗為例，探討了化學實驗教學對高中生化學學習思維的影響.通過培養實驗思想、學習儀器使用、實踐與理論結合等手段，促使學生深刻理解酸堿滴定原理和操作步驟.研究結果顯示，實驗教學對學生的學科思維提供了積極的促進作用，有助于學生將理論知識與實際操作相結合.

關鍵詞：化學實驗教學;高中生;學習思維;實驗技能;科學思維

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2024）18-0110-03

收稿日期：2024-03-25

作者簡介：葛麗芳（1976.9—），女，山東省濰坊人，本科，實驗師，從事高中化學實驗研究.

在高中階段，通過化學實驗教學，不僅可以加深學生對化學知識的理解，還能夠培養其實驗技能、科學思維和解決問題的能力.然而，當前一些學校在化學實驗教學中注重操作而忽視思維能力培養的現象依然存在［1］.因此，本研究旨在系統探討化學實驗教學對高中生化學學習思維的影響，以期為改進實驗教學提供理論支持和實踐指導.

1" 實驗設計

1.1" 實驗背景

化學實驗教學在高中化學課程中占有重要地位，是培養學生實驗操作技能、科學思維和解決問題能力的有效途徑.本次實驗的選題是“氫氧化鈉溶液標定和鹽酸溶液對氫氧化鈉溶液滴定”，通過這一實驗，旨在使學生深入理解酸堿滴定的原理和熟悉操作步驟，并通過實踐與理論相結合的方式促進學科思維的形成.

1.2" 實驗目的

學生通過實驗手段用已知測未知的思想，并掌握相關儀器的使用方法，以及酸堿滴定的原理和步驟，同時實現理論知識與實際操作的結合.

1.3" 實驗儀器及藥品

本次實驗所使用的儀器包括滴定臺、酸（堿）滴定管、移液管、錐形瓶等.藥品則包括0.1 mol/L NaOH溶液、0.1 mol/L鹽酸、0.05 mol/L草酸（二水草酸）、酚酞試劑、甲基橙試劑.

1.4nbsp; 實驗原理

實驗的基本原理是通過中和滴定的方式，使用已知濃度的酸（堿）溶液完全中和未知濃度的堿（酸）溶液，最終通過計算濃度得出未知溶液的濃度.本實驗使用草酸（二水草酸）作為基準物，以酚酞和甲基橙作為指示劑.

2" 實驗步驟

2.1" 儀器檢漏

儀器檢漏是實驗操作的第一步，其目的在于確保實驗過程中不會發生液體泄漏，保障實驗的安全和準確性.學生需仔細檢查酸（堿）滴定管，確保其完整無損，并注意滴定管的連接處是否緊密.在這一步驟中，培養學生的儀器操作細致入微的習慣，注重實驗前的儀器安全性檢查.

2.2" 儀器洗滌

儀器洗滌是實驗操作的關鍵環節之一，通過正確的洗滌步驟，保證滴定管及錐形瓶表面干凈，不受外界污染，以確保實驗結果的準確性.學生應依照實驗要求，使用適當的清洗劑進行洗滌，并特別注意錐形瓶口和滴定管尖嘴的清洗，防止殘留物影響實驗結果.

2.3" 標定氫氧化鈉溶液

在這一步驟中，學生需要向兩個錐形瓶中分別加入精確的10.00 mL草酸（二水草酸）.這要求學生在實驗中精準操作移液管，培養其實驗中量取藥品的準確性.隨后，分別滴入兩滴酚酞，開始使用草酸進行標定.這個步驟要求學生對實驗反應有清晰的認識，理解草酸與氫氧化鈉的反應機理.

2.4" 滴定草酸溶液

滴定草酸溶液是實驗中的關鍵操作，學生需要使用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定草酸溶液.在滴定的過程中，學生需要注意觀察溶液顏色變化，從無色變成粉紅色的終點.這個步驟旨在培養學生對滴定過程的敏感性，同時加深其對指示劑變色點的理解.

2.5" 標定鹽酸溶液

標定鹽酸溶液的步驟要求學生向清洗過的兩個錐形瓶中分別加入10.00 mL氫氧化鈉溶液，并分別滴入兩滴甲基橙.接著，使用鹽酸溶液進行標定.這一步驟旨在讓學生熟練掌握酸堿滴定的步驟，同時理解不同指示劑對滴定的影響.

2.6" 滴定氫氧化鈉溶液

最后一步是使用鹽酸溶液滴定氫氧化鈉溶液，觀察溶液由黃色變為橙色的滴定終點.這個步驟要求學生在實驗中注意顏色的變化，準確判斷滴定終點，培養學生對實驗結果的敏感性和判斷力.

3" 學科思維培養

3.1" 實驗思想的培養

實驗思想的培養是實驗設計的首要目標之一，強調學生在實驗中應以主動的姿態對實驗目的和原理進行深入思考［2］.在儀器檢漏、洗滌、標定等步驟中，學生被激勵通過提出問題、探索實驗目的，逐步建立對實驗理論的清晰認識，從而培養學生對實驗設計的主動參與意識，使其不僅僅是實驗的執行者，更是實驗思考者.此外，學生在進行儀器檢漏、洗滌、標定等步驟時，不僅要按照步驟進行操作，還要理解儀器的作用和操作步驟的合理性，從而培養對實驗細節的敏感性和理解力.實驗設計也注重學生在實驗中理解操作步驟背后的理論基礎，例如，在標定氫氧化鈉溶液時，學生需要理解草酸與氫氧化鈉的反應機理，以建立更深刻的實驗思維基礎.此外，在實驗操作中，學生被鼓勵提出問題并獨立思考，例如，在標定鹽酸溶液時，思考為何選擇甲基橙作為指示劑，這種過程培養了學生獨立思考的能力，使其逐漸成為具有實驗設計思維的學科從業者.

3.2" 化學反應機理的深刻理解

深刻理解化學反應機理在學科思維的培養中扮演著重要角色，不僅注重操作層面，更著眼于對反應機理的深刻理解.在標定氫氧化鈉溶液和滴定草酸溶液的過程中，學生不只完成實驗步驟，還需要理解反應背后的化學過程.這種理解有助于加深對具體反應的認識，還為將理論知識應用于實際實驗打下了堅實基礎.以草酸與氫氧化鈉的中和反應為例，學生需要透徹理解其中的物質的量比例關系，通過掌握化學方程式中反應物與生成物的化學計量數，能夠準確預測滴定的終點.這種深刻的反應機理理解使學生不僅在實驗中完成任務，更能在理論層面深刻解析反應機理.學科思維的培養要求學生將理論知識應用于實際實驗中，通過理解草酸與氫氧化鈉的反應機理，他們能夠根據滴定的顏色變化準確預測滴定終點，這種能力培養使學生在學科思維中更具實際運用的靈活性.為了強調理論知識與實驗操作的結合，學生被鼓勵通過實際操作驗證理論的正確性，在滴定過程中，他們能夠親身經歷理論知識的實際應用，通過觀察滴定的顏色變化進一步鞏固對反應機理的理解.這種實踐與理論結合的強化使學科思維更加全面，為學生深層次思維能力的培養奠定了基礎［3］.

3.3" 實驗數據的深入分析與誤差討論

通過計算數據、比較理論值與實際值，學生可以檢驗實驗操作的準確性，培養他們客觀判斷實驗結果的能力.在實驗數據的計算與比較中，學生能夠得到具體數值，并通過比較理論值與實際值來評估實驗的準確性，從而加深對實驗的理解，培養運用數學工具進行數據分析的能力.此外，學科思維培養也要求學生從多個角度審視誤差，包括儀器使用的誤差、實驗操作的誤差以及化學反應的不確定性.通過深入研究誤差的來源，學生不僅能提高實驗的可靠性，還能對實驗結果有更深刻的洞察.最重要的是，通過誤差討論，學生被激發展開批判性思維，思考為何會出現誤差以及如何改進實驗設計，從而提高實驗的可靠性.

3.4" 系統學科思維的深化與形成

系統學科思維的深化與形成是在實驗過程中進行的，這種思維培養超越了單一層面的訓練，更注重學生對整個學科的理解和思考.通過將理論知識與實際操作相結合，學生不僅僅是按部就班地完成實驗步驟，更是在深度理解實驗目的、原理以及反應機理的基礎上進行操作.這種思維的深化有助于學生超越具體實驗的范疇，建立對整個學科的系統認識.系統學科思維的培養要求學生對化學實驗全過程進行多方面的系統認知，包括實驗目的、實驗原理、操作技能、反應機理以及數據分析等多個方面.通過全面認知實驗，學生能夠更好地理解實驗設計的目的，把握實驗過程中的關鍵環節，從而為應對更高層次、更復雜的實驗設計提供有力支持.這種思維的形成不僅提升了學生在特定實驗中的能力，還為他們在整個化學學科中的整體素養提供了契機.

4" 數據分析與結果

4.1" 學生實驗數據的獲得

在實驗過程中，學生成功地測得氫氧化鈉溶液的物質濃度為0.100 mol/L，鹽酸的物質濃度為0.103 5 mol/L.這些數據是實驗的核心成果，為后續的數據分析提供了基礎.

4.2" 數據分析的目的與重要性

數據分析不僅僅是對實驗結果的簡單總結，更是對學科思維的深度培養的一部分［4］.通過對實驗數據的分析，學生能夠驗證實驗操作的準確性，同時也理解了濃度誤差的可能來源，促進了深層次的學科思維.

4.3" 驗證實驗操作的準確性

通過比較實測濃度和理論值，學生能夠驗證自己實驗操作的準確性.這個過程不僅是對實驗結果的簡單核對，更是對實驗技能和理論知識的深度運用.學生在這一步驟中發現實驗結果與理論值接近，便可確認自己在實驗中的準確操作，提高了實驗的可靠性.

4.4" 濃度誤差的來源與理解

數據分析中，學生需要理解濃度誤差的來源，這可能包括儀器誤差、實驗條件變化等多方面因素.通過分析這些誤差的來源，學生不僅能夠更全面地理解實驗結果，還能夠為今后的實驗設計提供更為準確的依據.這個過程培養了學生對于實驗中各種不確定性的敏感性和處理能力.

5" 結束語

本研究通過“氫氧化鈉溶液標定和鹽酸溶液對氫氧化鈉溶液滴定”的實驗的實例，展示了化學實驗教學對高中生化學學習思維的積極影響.通過培養實驗思想、學科思維以及實踐與理論相結合，學生在實驗中形成更為深刻的化學思維.實驗教學是高中化學課堂中不可或缺的環節，通過更科學合理的實驗設計和教學方法，可以更好地促進學生的學科發展.

參考文獻：

［1］ 楊惠淑.高中化學探究性實驗教學方法的設計與創新［J］.科普童話，2023（12）：62-63.

［2］ 王永勝.對高中化學實驗教學培養學生科學探究能力的研究［J］.新課程，2022（4）：66-67.

［3］ 占文芳.促進學生高階思維發展的高中化學實驗教學［J］.讀與寫，2022（13）：112-114.

［4］ 陳秋蜜.核心素養下高中化學實驗教學優化的實踐研究［J］.名師在線（中英文），2023（18）：23-25.

［責任編輯：季春陽］