高中化學教學中開展趣味化學實驗的策略探析

苗偉國

摘要：化學實驗是化學學科呈現知識的重要載體，是培養學生多元能力、引導其進行科學探究和創新的重要途徑。而趣味化學實驗是對傳統化學實驗的創新，其依托于興趣理論、建構主義理論、需求層次理論、多元智能理論，秉承科學性、知識性、目的性、趣味性的原則，結合化學實驗的生活化、新奇性、震撼性的特征展開，有助于多角度、立體化呈現知識，從而進一步激發學生的化學學習興趣，提升學生的科學探究能力，發展學生的化學素養。

關鍵詞：化學實驗；趣味；科學；生活；需求；實驗案例；反思

中圖分類號：G633.8文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2024）02-0097-04

在高中化學教學中，實驗是學生進行科學探究的重要途徑，也是學生研究和學習物質及其變化的基礎方法[1]。但教材中的實驗以驗證性實驗為主，不利于調動學生的好奇心和求知欲。對此，教師要積極改進實驗方案，將教材中的驗證性實驗轉化為探究性強的趣味性實驗，促使學生主動質疑，探究解決問題的有效途徑，并成為新知識的探索者和發現者。本文結合教學實踐，探究趣味化學實驗的理論基礎、原則、特征及具體實施策略，以期為化學實驗的優化創新提供方法借鑒。

1.興趣理論

興趣理論認為，學習是一個全面的、主動的和個性化的過程，學生的學習以興趣為驅動。關注學生的興趣需求，強調個人興趣的重要性，是教師在教學中設計趣味化學實驗的重要指導思想。

2.建構主義理論

建構主義理論強調學生是學習的主體，知識是由學生自主建構而來，即在學習過程中，其在原有認知和經驗的基礎上與外部環境相互作用，形成對知識的新理解，自主建構新的知識體系[2]。因此，教師在教學過程中要充分尊重學生的主體地位，引導學生進行自主探究和思考，而不是灌輸知識。建構主義理論為教師提供了設計趣味化學實驗的指導思想，可引導其主動了解學生的心理特點和學習需求，讓學生在動手操作、觀察研究中不斷思考，主動建構化學知識體系，解決實際問題，對化學知識形成深度理解。

3.需求層次理論

需求層次理論由美國心理學家馬斯洛提出，其強調人的內在需求對行為的重要影響。趣味化學實驗可滿足學生不同層次的需求，如探究性實驗可滿足學生對知識的渴望和解決問題的需求，動手操作實驗可滿足學生對動手操作的需求，與生活相關的實驗可滿足學生對化學知識在生活中的應用需求[3]。

4.多元智能理論

多元智能理論認為，每個人都具有多種智能，包括數理邏輯智能、語言智能、空間智能、身體運動智能、音樂智能等，強調人的多元化發展。多元智能理論指導下的趣味化學實驗，不僅關注學生對化學知識的掌握，還注重培養學生的動手能力、觀察能力、分析問題和解決問題能力，以及合作精神和創新意識等，有助于提升學生的綜合素養。同時，多元智能理論強調評價的科學性、全面性，要求教師關注學生的多方面發展，采用多種評價方式，了解學生的學習情況和進步程度?；瘜W實驗對部分學生來說具有一定難度，而多元智能理論指導下的趣味化學實驗，根據學生的不同智能特點設計不同類型的實驗，可降低實驗難度，增強學生進行化學實驗的信心[4]。

1.科學性

趣味化學實驗旨在加深學生對知識的理解，其基于教材中的知識點，實驗操作和結果都要符合科學性原則。例如，“鋁熱反應”是利用鋁的還原性，在高溫下與氧化物反應生成氧化鋁和金屬鐵或錳。在設計趣味化學實驗時，教師要基于科學性原則，確保實驗操作科學規范，以保證結果的準確性。

2.知識性

趣味化學實驗要與教材中的知識點緊密相關，能幫助學生理解和掌握化學知識。因此，實驗的設計要突出教學中的重點和難點，能激發學生的學習興趣。例如，在“鋁熱反應”趣味化學實驗中，教師要引導學生了解鋁熱反應的過程、現象和產物，并結合生活和工業中的應用實例，加深學生對知識的理解和記憶。

3.目的性

趣味化學實驗要有清晰的目的、明確的實驗步驟和完整的實驗報告等要素，以培養學生的觀察問題和分析問題能力[5]。例如，在“鋁熱反應”趣味化學實驗中，教師要引導學生觀察和分析鋁熱反應的現象和產物，設置一些問題或探究點，讓學生進行深度思考和探究。

4.趣味性

趣味化學實驗要具有一定的趣味性，融入一些趣味元素。例如，在“鋁熱反應”趣味化學實驗中，鋁熱反應會產生高溫和強烈的視覺效果，如放出大量的光和熱，可讓學生感受到化學反應的神奇魅力，從而進一步吸引學生的注意力，引發學生的好奇心和求知欲，提升學生的學習興趣和學習動力。

1.生活化

趣味化學實驗的目的是引導學生認識化學在日常生活中的應用，加深學生對化學知識的理解。因此，實驗的設計要盡可能地貼近生活，選擇日常生活中的物品或現象作為實驗對象。（1）活學活用化學史料。趣味化學實驗可結合化學發展史上的有趣故事和實驗來進行設計，如介紹門捷列夫在編制化學元素周期表時的一些趣聞軼事，或講述一些化學家在發現新元素、新反應過程中的奇聞趣事，或模擬歷史上的著名實驗讓學生親身體驗化學的魅力，如模擬拉瓦錫的氧化實驗來認識燃燒的本質。（2）契合學生的實際生活。趣味化學實驗要盡可能地契合學生的實際生活，如將生活中的一些現象和問題引入實驗中，讓學生明白為什么有些塑料袋不能用來裝食品，如何利用化學反應去除冰箱中的異味，如何制作酸堿指示劑等[6]。這些與生活相關的實驗，可讓學生感受到化學的實用性和趣味性。（3）采用生活化的實驗藥品。除了使用實驗室提供的標準試劑外，教師還可嘗試使用日常生活中的一些物品作為實驗藥品，如使用雞蛋殼代替碳酸鈣，使用白醋代替鹽酸等。這些實驗藥品易于獲取，還能讓學生感受到化學與生活的緊密聯系。

2.新奇性

趣味化學實驗只有具有新奇性，才能激發學生的興趣，吸引學生的注意力。因此，實驗設計要盡可能選擇一些不常見的化學反應、實驗設備，或以特殊的實驗操作來營造新奇的氣氛。例如，可設計一些涉及光、聲、色等感官刺激的實驗，或利用一些獨特的實驗設備、方法來呈現出乎意料的實驗結果，如碘鐘反應、法老之蛇等[7]。這些實驗能讓學生感受到化學的神奇魅力。

3.震撼性

在設計趣味化學實驗時，教師要選擇能產生明顯氣味、顏色、聲音的實驗，或能展示一些難以想象的過程或現象，以帶給學生強烈的震撼感，給學生留下深刻印象，如氟化氫噴泉、火龍等[8]。這些實驗不僅能激發學生的學習興趣，直觀的現象還能讓學生真正理解和掌握化學知識。在實驗過程中，教師可預先設置一些疑問或懸念來引導學生進行主動思考和探索，如在實驗開始前向學生展示一種神奇的化學反應，然后引導其自主探究反應的原理和過程。

1.課堂導入

良好的課堂導入可為趣味化學實驗的順利實施奠定基礎。例如，在教學“酸、堿、鹽在水溶液中的電離”時，教師可借助“濕手觸電”的趣味化情境導入新課，幫助學生掌握電流的形成。為此，在實驗之前，教師要準備相應材料，如電解質溶液（食鹽水或醋酸溶液）、電極（金屬片或導線）、手套等，然后向學生簡要介紹實驗的操作方法和注意事項，并強調安全問題。接下來，教師就可將電解質溶液倒入容器中，然后插入電極，接通電源。此時，學生能清晰地看到電流的產生和流動。教師可根據實驗現象，結合電解質在水溶液中的電離和導電原理，為學生講解電流的形成過程，即水分子在電解質的作用下會發生電離，產生自由移動的離子，這些離子在電場的作用下會定向移動，形成電流。再引出“電解質”的概念，并向學生介紹電解質的特點和作用，即電解質是一種能在水溶液中產生自由移動離子的化合物，能導電并參與電離過程。

在實驗展示和講解之后，教師可預留一些時間讓學生思考和討論，如引導學生思考電解質在水溶液中的電離和導電原理在實際生活中的應用和意義，以此培養學生的合作精神和思考能力，或設計一些有趣的實驗活動，引導學生觀察實驗現象，并分析這些現象背后的原理，如為學生演示食鹽在水中溶解的過程，讓學生總結歸納概念，深入理解這些概念的含義和應用，或為學生展示一些常見的酸、堿、鹽樣品，讓學生觀察其外觀和特點，并分析這些化合物在水中電離的過程和特點。學生通過認真觀察和參與互動，可了解電解質和非電解質的概念、特點，理解電離的過程和規律，并在探究實驗現象和原理的過程中，形成實驗探究能力和創新意識。

2.實驗改進

（1）實驗簡介。實驗改進也是激發學生實驗興趣的重要策略。除了在導入環節創設趣味化情境外，教師還要積極改進實驗步驟，以增強實驗的趣味性。例如，鋁熱反應的實驗效果顯著，能放出大量熱能，并產生鐵水。傳統的實驗步驟如下。1）準備材料：兩個圓形濾紙、氯酸鉀、氧化鐵粉末、鋁粉、鎂帶、蒸發皿、鐵架臺、鐵圈、沙子、砂紙、燃著的木條。2）步驟：折濾紙→設立裝置→混合物質→添加氯酸鉀→插入鎂帶→點燃鎂帶→觀察現象（觀察鎂帶燃燒后的現象）。根據以上步驟，觀察到的實驗現象是：鎂條在紙漏斗中劇烈燃燒，產生大量的熱，溫度急劇升高，火焰呈耀眼的白光，火星四射，紙漏斗被燒穿后熔融物從漏斗底部滴落，落在沙子中，沙子立刻變得紅熱。熔融物在沙子中迅速冷卻，最終變成黑色固體。

（2）改進過程。鋁熱反應是一種常見的化學反應，教師可進一步優化原實驗步驟，改進其中的不足之處，將其設計為趣味化學實驗，以吸引學生的注意力，使其感受到化學的獨特魅力。

第一，增強實驗趣味性。在趣味化學實驗中，教師可使用高錳酸鉀和鎂粉混合物作為引燃劑，改變實驗的引燃方式，使得實驗更加神秘和有趣，使用試管作為反應容器，使得實驗現象更加直觀，讓學生清晰地觀察到反應發生的進程，或將鋁熱反應與焊接鋼軌等應用相結合，進一步增強實驗的趣味性。

第二，優化實驗方案。在設計趣味化學實驗時，教師要進一步優化實驗方案，讓實驗過程更加簡潔。如在“鋁熱反應”實驗中，傳統的方法是使用紙漏斗作為反應容器，但其容易受到高溫的破壞，并存在物質散落等問題。改進后的實驗使用試管作為反應容器，可有效避免上述問題。

第三，提升實驗效果。在改進后的“鋁熱反應”實驗中，教師使用試管作為反應容器，可讓學生更加直觀地觀察到反應發生的進程，進一步提升實驗的說服力，并加入適量的氯化銨等物質來加快反應的進行，使得實驗現象更加明顯、震撼。需要注意的是，在實驗過程中，教師要引導學生注意操作規范和實驗細節，確保實驗的準確性和可靠性。例如，在加入鋁熱劑和引燃劑時，要緩慢進行，避免大量加入導致試管破裂等危險情況發生。

第四，結合實際應用。在“鋁熱反應”趣味實驗設計中，教師可將生活常識和化學知識相結合，引導學生了解化學知識在生活、生產中的應用，如將鋁熱反應與焊接鋼軌等相結合來提升實驗的實際應用價值，或演示鋁熱反應在工業生產中的應用案例。

第五，確保實驗的安全性。趣味實驗必須嚴格按照要求來操作，以保證實驗或演示的安全性和有效性。如在“鋁熱反應”實驗中，傳統的方法是使用鎂帶作為引燃劑，存在一定的安全問題。改進后的實驗使用高錳酸鉀和鎂粉混合物作為引燃劑，并在引燃劑上滴加甘油，避免使用火柴等易燃物品，以此提高實驗的成功率和安全性。此外，實驗過程中會產生大量的煙霧，對環境有一定影響，而使用大可樂瓶、脫脂棉做一個吸煙罩，既能減少環境污染，又可避免實驗操作臺面受到損害，進一步提高實驗的安全性。

可見，實驗改進需要綜合考慮實驗的趣味性、方案優化、觀察效果、實際應用和安全性等多方面因素，教師要在實踐中不斷探索，逐步完善趣味實驗的步驟，以充分發揮其價值。

3.改進反思

可以說，改進后的趣味化學實驗案例對于提高課堂教學效果具有積極作用，而如何將實驗案例與教學設計緊密結合在一起，進一步發揮趣味化學實驗的價值和作用，對教師來說是一大挑戰[9]。下面以“鋁熱反應”在金屬資源綜合利用中的應用為例，反思趣味化學實驗案例與教學設計的融合。“金屬礦物的開發利用”的教學目標是讓學生掌握金屬的冶煉方法。鋁熱反應作為一種金屬冶煉方法，是教學中的重點實驗。在教學設計中，教師可將趣味化學實驗與科普小視頻相結合，并配合文字描述，使得整個教學活動生動形象且有趣。

（1）教學內容設計。第一，介紹金屬的利用歷史和先后順序?？赏ㄟ^展示不同金屬的發現時間及其在人類文明史中的應用，幫助學生了解金屬資源的重要性和利用歷史。第二，闡述鋁熱反應的基本原理和反應條件。可通過動畫演示和簡潔明了的文字描述，讓學生掌握鋁熱反應的原理和發生條件。第三，分析金屬的冶煉方法和工業應用?？稍敿毥榻B鋁熱反應在金屬冶煉中的應用及其優缺點，同時介紹金屬冶煉的其他方法。第四，探討鋁熱反應在金屬資源綜合利用中的應用?？赏ㄟ^具體實例，讓學生了解鋁熱反應在“金屬礦物的開發利用”中的作用。第五，探究鋁熱反應對金屬資源開發利用的影響?？赏ㄟ^科普小視頻和文字描述，讓學生了解鋁熱反應對金屬資源開發利用的影響，并引導學生進行深入思考。

（2）實驗案例。鋁熱反應在金屬礦物開發利用中的應用可通過趣味實驗展示，讓學生直觀感受該反應的魅力，并探討該反應的應用前景。在此過程中，教師要進一步優化化學實驗步驟，使其趣味性更強，如利用鋁熱反應制作“煙花”，讓學生在親手操作中感受到化學反應的神奇之處。

（3）教學案例與教學設計融合。為將趣味化學實驗案例與教學設計緊密結合，教師可將實驗案例穿插在教學設計中，以突出教學重點和難點，讓學生在實踐中掌握知識點[10]。這就需要教師利用科普小視頻和文字描述將知識點生動形象地呈現給學生，再借助趣味化學實驗引導學生主動探究，讓學生在輕松愉快的氛圍中掌握知識，提高學習效率。

綜上所述，在高中化學教學中，趣味化學實驗有利于激發學生的化學學習興趣，提升學生的科學探究能力，發展學生的綜合素養。基于此，教師要積極探究化學實驗中傳統步驟的優化策略，使其轉化為具有生活化、新奇性、震撼性特征的趣味化學實驗，培養學生化學學習能力、科學探究能力，提高學生化學學科核心素養。

參考文獻：

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[3]于斌.探究高中化學課堂教學中趣味實驗的應用[J].數理化解題研究，2021，（09）：85-86.

[4]李彥杰.高中化學教學中趣味化學實驗的應用探討[J].高考，2020，（22）：13.

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[6]趙鑾慶.中學化學實驗的趣味化設計與應用[D].重慶：西南大學， 2020.

[7]甘俊平.高中化學教學中趣味實驗的應用研究[J].甘肅教育，2019，（15）：80.

[8]周峰.趣味化學實驗在化學教學中的應用探究[J].成才之路，2019，（20）：62.

[9]趙清霞.高中化學課堂教學中趣味實驗的應用[J].中學化學教學參考，2018，（16）：44.

[10]蘇曉.趣味化學實驗在高中化學課堂教學中的作用[J].焦作師范高等專科學校學報，2016，32（03）：75-76.

Exploration of Strategies for Conducting Interesting Chemistry Experiments in Senior Middle School Chemistry Teaching

Miao Weiguo

（Yongdeng County No.1 Middle School， Lanzhou City， Gansu Province， Lanzhou 730300， China）

Abstract： Chemical experiments are an important carrier for presenting knowledge in the field of chemistry， and an important way to cultivate students’ diverse abilities and guide them to conduct scientific exploration and innovation. Interesting chemical experiments are an innovation of traditional chemical experiments， which rely on interest theory， constructivism theory， hierarchy of needs theory， and multiple intelligence theory. Adhering to the principles of scientificity， knowledge， experimentation， and fun， combined with the characteristics of daily life， novelty， and shock of chemical experiments， they help to present knowledge from multiple angles and dimensions， thereby further stimulating students’ interest in chemistry learning， Enhance students’ scientific inquiry ability and develop their chemical competence

Key words： chemicalexperiments；fun； science；life； requirements；experimentalcases； introspection