重視實驗的設計與反思 提高化學教學的有效性

楊明

摘要：高中化學新教材打破了舊的編寫體系，體現了“教本教材”向“學本教材”轉變。新教材重視學生原有學習基礎，編寫時合理使用“先行組織者”策略。本文探討“先行組織者”在化學新教材中呈現的形式及“先行組織者” 教學策略的運用。

關鍵詞：新教材；先行組織者；教學策略

文章編號：1008-0546（201２）０４-0089-02中圖分類號：G６３２．４１文獻標識碼：Ｂ

doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１２．０４．０39

化學是一門實驗性科學，研究化學是以實驗為基礎的，化學實驗是化學教學的主要內容之一。以化學實驗為突破口，重視有效實驗教學， 才能真正實現化學課堂教學的有效性。

一、重視培養學生實驗設計能力

化學實驗方案的設計能力，是實驗探究能力的重要組成部分，進行化學實驗設計的過程，也就是學生經歷制定實驗探究活動計劃，發展實驗探究能力的過程，因此教師在開展探究性教學中，要盡可能多地為學生創造進行化學實驗設計的機會，使學生在化學實驗設計的過程中，體會實驗設計的重要性、初步掌握化學實驗設計的基本方法，從而使探究實驗更有效。

1.幫助學生分析實驗設計的思路

例如，可在教學中讓同學們對Na2CO3溶液、NaOH溶液、Ca（OH）2溶液、稀鹽酸四種無色溶液進行鑒別。

思路分析：此實驗設計提出的問題非常明確，就是要檢驗Na2CO3溶液、NaOH溶液、Ca（OH）2溶液、稀鹽酸四種溶液。引導學生緊緊圍繞酸、堿、鹽的化學性質來設計如下方案：

方案一：利用紫色石蕊試液鑒別四種溶液：

方案二：不用紫色石蕊試液也能鑒別出四種溶液。做了如下實驗：

再如，物質之間發生化學反應時，常伴隨有明顯的現象，但有些化學反應卻觀察不到明顯的現象。為證明NaOH溶液與稀鹽酸發生了中和反應，可引導學生從反應中溶液酸堿度的變化、反應中溶液溫度的變化、在溶液中加入指示劑，再根據指示劑的變色情況等角度設計了如下實驗方案，并進行實驗。

方案一：先用pH試紙測定NaOH溶液的pH，再滴加鹽酸，并不斷振蕩溶液，同時測定混合溶液的pH，如果測得的pH逐漸變小且小于7，則證明NaOH溶液與稀鹽酸發生了化學反應。

方案二：先在NaOH溶液中滴加幾滴酚酞溶液，溶液顯紅色，然后再滴加鹽酸，可觀察到紅色逐漸消失，則證明NaOH溶液與稀鹽酸發生了化學反應。

方案三：化學反應中通常伴隨有能量的變化，可借助反應前后的溫度變化來判斷反應的發生。如果NaOH溶液與稀鹽酸混合前后溫度有變化，則證明發生了化學反應。

2.指導學生組裝實驗裝置

實驗裝置的組裝是實驗設計的重要一環，因為設計好的實驗方案需要通過一定的實驗裝置去完成，沒有正確的實驗裝置，就無法完成探究性實驗。

下圖是實驗室制取氣體的常用儀器。在選擇儀器組裝制氣裝置時，要引導學生從反應物的狀態、反應的條件、氣體的物理性質和化學性質等方面去考慮。例如， 某同學用氯酸鉀制取、用排空氣法收集一瓶氧氣，應選擇下圖中的①④⑤⑨； 某同學用過氧化氫溶液制取、用排水法收集一瓶氧氣，應選擇下圖中的②③⑥⑦；某同學要制取并收集一瓶H2，并使反應能隨關隨停，應選擇下圖中的②③⑥⑦或②③⑤⑧。

再如，選用下列儀器和試劑設計一套裝置檢驗混合氣體中CO、CO2、H2、H2O的存在（儀器可重復使用）。首先要引導學生回顧檢驗以上四種氣體中某一單一氣體的方法。即檢驗CO可選擇B和D，檢驗CO2可選擇D，檢驗H2可選擇B和A，檢驗H2O可選擇A。再思考，H2O 和CO2應先檢驗何氣體？為什么？CO2和H2O的存在對CO和H2的檢驗是否有干擾？如果有干擾，通過何裝置可以除掉？通過以上層層思考，學生就很容易組裝出檢驗上述四種氣體的裝置，即ADCFBADF。

二、重視培養學生對探究性實驗的反思能力

新課程標準的理念認為：反思是一種理論與實踐間的對話，是兩者之間相互溝通的橋梁。在教學中，“反思”不是簡單的“回顧”，它包含著反省、思考、探索在教學過程中各個方面存在的問題，并能從中吸取經驗教訓而得以改進和提高的過程。

1.對實驗原理的反思

例如，在實驗室制取二氧化碳的教學后，可針對制取原理設計如下問題讓學生反思：制取二氧化碳氣體為何不用稀硫酸？能否用濃鹽酸？為何不用純碳酸鈣粉末？能否用碳酸鈉粉末？再如，在煉鐵教學中，為何選擇赤鐵礦或磁鐵礦與一氧化碳反應？能否用黃鐵礦？學生通過對以上問題的討論與反思，將會大大提高實驗教學的有效性。

2.對實驗裝置的反思

例如，下圖是某研究性學習小組設計的實驗室制取O2、H2或CO2幾種裝置，請你分析：

① B與A相比優點是② C與B相比優點是

③ 實驗室制取氫氣或二氧化碳時，B、C裝置中的銅網能否換成鐵網？

學生通過對以上幾種裝置的反思，不僅可以體會到在實驗設計中實驗裝置最優化的思想，而且，也能幫助學生認識到節約資源，保護環境的重要性。

3.對實驗方案的反思

例如，在用廢銅屑制取硫酸銅的實驗中，有下列兩種實驗方案可供選擇：

甲方案：Cu+2H2SO4（濃）CuSO4+SO2↑+2H2O

乙方案：2Cu+O2 2CuO

CuO+H2SO4=CuSO4+H2O

通過對比這兩種實驗方案，你認為選用哪種方案更好？請說明你的理由。

分析：甲方案有二氧化硫氣體產生，對環境有污染；通過計算可知，若制取相同質量的硫酸銅，乙方案需要的原料更少，成本更低；從安全的角度，甲方案用到濃硫酸，故乙方案更加安全。因此方案乙較好。

總之，教師要在實際教學中，不斷總結經驗，結合教學內容，精心設計實驗，使實驗教學

更具有發展性、探究性和開放性，從而真正培養學生的探究能力，提高化學教學的有效性。