談有效實驗教學——由一次學生化學實驗比賽引發的思考

吳 清

（江蘇省梅村高級中學 江蘇 無錫 214112）

在學校舉行科技節期間，高一學生進行了以班級為單位，由三人小組參與的化學實驗操作比賽——改變以往筆試形式，以檢測學生的實驗技能，提高學習化學、勇于實踐的興趣和熱情。實驗內容在進入實驗室比賽現場后告知，其中之一是：每班的三人小組在規定時間內合作完成“以氯化銨固體與熟石灰固體為原料，制備并收集干燥氨氣，再進行噴泉實驗”。必要的實驗儀器和用品都放于實驗桌上供學生選用，要求先將講義上的反應原理填寫好，畫出制備、干燥并收集氨氣的草圖，后完成實驗操作。

實驗過程中15個小組的同學雖經過討論、協商，分工合作，協同操作，但整個過程和最終結果卻出乎我們的意料。有些小組在規定時間內還沒有收集滿氨氣，而能夠流暢地進行實驗并出現明顯噴泉現象的小組很少，多數小組沒能成功地完成實驗要求。評判整個實驗比賽過程，有許多環節都存在問題，值得大家深思。如：

實驗裝置的搭配、儀器的連接方面：整套裝置的擺放、大試管的放置、鐵夾的位置、球型干燥管的連接、收集裝置中集氣瓶——圓底燒瓶口的朝向、導管伸入的位置等等。

實驗操作方面：固體沒充分混合、酒精燈加熱部位不當、氨氣檢驗操作不規范、噴泉實驗時膠頭滴管中未先吸入蒸餾水，以及有些小組藥品用量過少等等。

應該說學生平時做實驗的次數比較多。本實驗中遇到的裝置、操作在以前的教學、習題中都涉及，實驗室制取氨氣的實驗在以前的教學過程中學生也已做過，出現的問題沒這么多，是什么原因導致這次實驗比賽沒有很好地達到預設的要求呢？反思學生的實驗過程，更應該反思我們的化學實驗教學。學生的動手能力、實驗習慣、實驗技能、科學實驗素養的養成不是短時間可以練成的，不規范、不正確、不流暢的實驗操作在平時的實驗中就已經暴露出，只是由于教師對學生實驗的不重視、導致沒有及時指出并讓學生改正，從而在這次實驗操作比賽中就充分地暴露出學生實驗操作存在的諸多問題。

化學是以實驗為基礎的自然科學，《普通高中化學課程標準（實驗）》中明確提出要使學生具有“獲得有關化學實驗的基礎知識和基本技能，學習實驗研究的方法，能設計并完成一些化學實驗”的能力。化學實驗是化學學科的優勢。在化學教學中要充分、合理、科學地利用化學實驗，激發學生學習化學的興趣和進行科學探究的熱情，使學生在樂學、好學中積累化學知識、建構知識網絡、培養化學思維方式，進一步促進學生創新精神和實踐能力的提高，樹立團結合作、嚴謹細致、實事求是、觀察分析與抽象概括相結合、理論與實踐相結合的科學精神和素養。

要使中學化學實驗教學能有效地開展，以培養學生規范的實驗技能，提高學生的化學素養和思維能力，作為教師應提高以下幾方面的認識，改變實驗教學策略，不斷探究有效實驗教學的途徑和方法。

1.化學教師在平時的化學教學中應提高對學生實驗教學的認識，不能認為化學實驗教學只是教學任務、教學內容的一個環節，只重形式不重質量。雖然紙上談兵式的講解實驗同樣可以使學生很好地掌握化學實驗內容，甚至通過死記硬背的方法學生記憶的更好，能更準確地回答習題中的有關問題。但此種教學方式對學生的實驗技能、實驗思維能力，解決實際問題的能力是否真正會得到提高和發展呢？

化學教師應重視學生平時所做的化學實驗，充分發揮化學實驗學科的優勢，挖掘并激發學生的創新思維。在學生進行分組實驗、獨立實驗的過程中，教師不能僅僅以引導學生關注實驗現象、實驗結論為實驗目的，而忽視學生在實驗過程中的操作，如試管、試管夾、膠頭滴管等的使用方法；試管中液體的混合振蕩；鐵架臺的擺放；滴定管的握法等等。要讓學生明確實驗的最終現象、結論固然重要，但實驗的操作過程也很重要，規范正確的操作過程是實驗能否安全、成功的保障；要讓學生領悟到規范正確的操作不僅展示你的肢體語言——身體與動作的完美協調給人一種美的感受，同時也是自身的手與腦的協調統一，手腦并用使兩者的靈活性都可得到發展。通過教師對實驗操作的重視能使學生意識到在平時的化學實驗過程中要訓練自己操作的規范性、協調性、流暢性。對于培養學生的實驗操作技能而言，教師可以改變一些實驗方式，如讓學生在課堂上為大家做實驗演示，或讓學生完成教師所做演示實驗的某些操作環節，使學生中存在的不規范、甚至錯誤的操作暴露出來，讓同學們一起糾正，力求共同提高。

2.就學生而言，要端正平時對化學實驗的態度，提高做化學實驗的認識。化學新課程對學生實驗的要求進一步提高，學生進行實驗探究、操作鍛煉的機會很多。教師指導學生分析、設計實驗，并進行實驗體驗是提高學生化學實驗技能、實驗思維方式的有效手段。教師要引導學生抓住每次做實驗的機會，多動手，勤操作，糾正不規范操作，提高自己的實驗技能和獨立實驗的能力。可以要求在實驗過程中小組成員既分工合作又相互督促，不要只做一個記錄實驗現象的書記員，更不要成為坐著不動，看別人操作的旁觀者。這樣使學生認識到通過親身的實踐體驗，不僅能促進實驗能力的提高，更為主動建構知識積累直觀、形象的感性認識，有利于化學知識的學習和掌握。

在進行學生實驗的過程中，還要使學生確立“量”的意識。注意所取反應原料的用量，包括濃度、體積、質量等；意識到進行試管實驗時，濃度過大、體積過多，可能會造成反應過于劇烈，液體沖出；液體加熱時間過長，會劇烈沸騰，大量液體揮發甚至導致沖料，產生危險；固體間反應時由于接觸面積有限、反應可能不充分，要適當增加反應物的用量并充分混合均勻；制備氣體時，氣體只有充滿整套裝置后才能被驗純、收集或參與反應，故也要適當增加用量等等。

3.要充分合理地利用教材中的實驗資源，挖掘實驗的教學功能。反思我們的化學實驗教學，平時所做的實驗涉及的內容、過程是否過于教條、過于形式化？是否將提高學生的化學實驗素養，尤其是獨立的實驗設計、探究能力作為實驗教學的最終目的？

化學教科書中“觀察與思考”、“活動與探究”等許多實驗內容是教師在教學過程中的主要實驗素材，但其中的多數實驗教材已將實驗操作過程、實驗裝置圖提供給學生，實驗觀察分析的對象、要求都已寫明確。如果教師在組織教學時不創新利用這些實驗素材，直接利用現成的內容，那么實驗過程中學生只是機械地“照方取藥”、“按部就班”地進行操作，成了一名實驗操作工，這樣的實驗操作僅僅鍛煉了學生的動手能力和部分的觀察能力。且教材中有些知識探究型的實驗設計成了驗證性實驗的形式，如果直接利用這些實驗進行操作，會使學生觀察、關注的角度比較片面，思維單一，缺乏想象，對知識的理解也比較膚淺，同時也失去了對次要現象、意外現象的觀察分析與思考，束縛了學生的好奇心、減少了實驗帶來的樂趣，學生獨立設計實驗、探究問題的能力，學生的實驗思維方式、思維能力沒有有效地得到鍛煉和發展，與真正培養學生的探究能力和實驗素養有較大差距。更重要的是會扼殺學生發現問題、提出問題的機會，喪失質疑精神。

“發現問題、提出問題比解決問題更重要”。化學是研究物質并揭示物質變化本質的科學，物質的變化往往是不能預見的。所以我們在進行化學實驗教學過程中要培養學生全方位地觀察、思考和分析的能力，在教學過程中要盡量為學生創設問題情境，激發學生積極思維，通過思維發散、優劣比較、辯證分析、歸納總結，多角度、多層次地檢測和鍛煉學生運用已有知識動手解決實際問題的能力。

例如專題4第一單元有關 “硫酸的制備和性質”中銅片與濃硫酸反應的實驗，教材直接提供了相關實驗裝置圖，學生一看就知道反應必須加熱，產物有SO2氣體，要進行尾氣的吸收處理等。這樣就使學生的學習成了灌輸式、記憶式，缺少了積極思維、勇于探究的激情，對所學新知識在自身知識網絡的建構中缺乏了主動性，認知沖突不激烈，不利于學生對新知識的內化和新舊知識的同化，更錯過了培養和鍛煉學生科學實驗思維方法的時機。其實，在此實驗的教學過程中，教師可借題發揮，引出一些值得讓學生思考探究的問題：常溫，銅遇濃硫酸是否也發生鈍化現象？如果加熱可發生化學反應，可能的產物又是什么？如何進一步檢驗生成的產物？如果有有害氣體產生，實驗中應如何處理？如何搭建比較合理的符合綠色化學理念的實驗裝置等等問題。

在進行實驗教學中，教師要充分、合理、有效地利用、挖掘實驗中值得學生分析思考的素材，為學生的思維發展、化學實驗素養的養成與提高創設更多的機會，只有教師教學思維的創新才能更有效地培養學生的創新思維和創新精神。“拿來主義”式的、不加思索地直接利用教材實驗，會降低實驗教學的效果，抹殺其真正的價值。

4.書面形式的實驗（包括高考試題中的實驗試題和各種化工流程型試題等）不能完全代替真實具體的實驗情境體驗，對學生實驗知識、實驗技能的學習掌握，科學實驗方法的培養所起作用有限。化學教師應創造性地利用這些素材，發揮其潛在的實驗教學功能。

高中階段學生通過頻繁的解題訓練與考試，應對各種實驗試題的能力普遍提高，平時的實驗試題以及高考試題，很難區分學生是否曾經做過實驗，很難考查學生真實的實驗技能與科學實驗素養。但從發展學生的思維和能力、培養鉆研精神和實驗素養出發，教師也可從中選擇符合學生實際的、有利于加深對知識和原理理解的、有價值的實驗環節作進一步的剖析，明確具體的操作方法，甚至可要求學生設計相關的實驗進行探究和體驗，以擴大學生的實驗視野和實驗體驗，掌握解決實際問題的方法，使理論與實踐結合，提高學生對實驗和工藝流程的認識，有利于學生建構全面客觀的化學知識體系和化學思維方法，使分析思維能力得到有效發展。

如化工流程題中經常出現通過控制溶液的pH，促使某些離子轉化為沉淀，以達到除雜、提純和物質分離的目的。那么，可通過怎樣的操作來調節溶液的pH呢？學生通過討論會得出幾種方法：如邊加試劑，邊測溶液pH直至所需pH范圍；或在無其它反應發生的前提下，可先測定原溶液的體積和H+的濃度（或pH），再計算出所需試劑的用量，然后一次投入，以減少多次加入的重復操作等。當然有條件的情況下，還可進行實驗室模擬，給學生以直觀的、面對面的、真實的操作體驗。通過實際的感官刺激，讓學生在物質狀態、反應條件的選擇與優化、反應的快慢、操作的細節等方面有實實在在的感受，加深對生產流程、工藝條件的理解，明確理論與實踐有效結合的原則和進行實驗探究的意義，有益于提高學生對化學學科的認識，提高對化學學習的熱情，從情感、態度、價值觀層面為培養學生化學素養和科學實驗素養提供保證。

學生在高中階段學到的知識內容，在今后的學習生活中大部分會被遺忘，但是學習過程中所領悟的發現問題的方法，分析解決問題的策略等思維方式，嚴謹的科學態度和問題探究的精神會延續，有助于他們今后的發展。中學化學教學過程中要重視學生的實驗教學，充分借助化學實驗的有利條件，在養成嚴格規范的實驗操作技能前提下，要創造性地挖掘、發現值得學生分析探究的實驗內容和課題，讓學生的思維能力、思維品質得到積極有效的鍛煉和發展。

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（實驗）［M］.北京：人民教育出版社，2003.7

［2］ 王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書·化學1必修［M］.南京：江蘇教育出版社，2010：43，92