合理使用實驗素材 發揮實驗教學功能

孔玲蕓+吳星+周炳興+旃宏

摘要：同樣內容的化學實驗、課堂教學中的不同運用方法，會產生教學效果的差異。本文以“氯氣的性質”教學為例，闡述了如何利用化學實驗在化學課堂教學中“創設問題情景”、“驗證問題假設”、“探索化學事實”等，使化學實驗的教學功能得以充分發揮。

關鍵詞：高中化學實驗；實驗教學；實驗功能；教學功能

文章編號：1005–6629（2014）1–0033–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學實驗的“教學功能”是實驗被選入特定的教科書之后才具有的功能，既包含實驗作為客觀事實為學生提供信息的“原生功能”，也包含實驗作為教學素材為學生提供處理和應用信息時表現的功能[1]。《普通高中化學課程標準（實驗）》提出“化學實驗有助于激發學生學習化學的興趣，創設生動活潑的教學情景，幫助學生理解和掌握化學知識與技能，啟迪學生的科學思維，訓練學生的科學方法，培養學生的科學態度和價值觀”[2]。化學教學的實踐表明，化學教學中可以引導學生通過實驗探究活動來學習化學；可以通過典型的化學實驗事實來幫助學生認識物質及其變化的本質和規律；可以利用化學實驗史實來幫助學生了解化學概念、化學原理的形成和發展，認識實驗在化學學科發展中的重要作用；還可以引導學生綜合運用所學的化學知識，通過設計和實施實驗解決與化學有關的實際問題。

應該說，在化學教學實踐中，廣大中學化學教師一直很關注實驗教學研究，特別是在實驗裝置的設計和改進、反應條件的選擇、實驗原理的探究等方面進行了大量深入的研究，但關于如何用好教材中的化學實驗，挖掘和發揮實驗的教學功能的研究并不多。我們認為，一個“新、奇、巧、特”的實驗如果不能巧妙地運用于教學，在教學中發揮其教育功能，也不是一個好實驗。作為高中化學一線教師，應遵循“實驗服務于教學”、“讓學生在實驗中學化學”的教育理念，更多地去關注在教學中如何用好化學實驗資源，充分挖掘每個實驗在教學中蘊含的功能。

本文以蘇教版高中《化學1》從海水中獲得的化學物質中的“氯氣的性質”[3]為例，探討在化學課堂教學中如何發揮實驗的教學功能，有效進行化學課堂教學。

1 利用化學實驗創設問題情景

新課程倡導在化學教學中創設真實而有意義的情景，讓學生在情景中體驗“化學服務于生活、生產”的意義。“教學情景”設計的功能不是傳統意義上的導入新課，它應該在整個學習過程中都能激發、推動、維持、強化和調整學生的認知活動、情感活動和實踐活動等，在教學的全程發揮作用[4]。

我們從充分發揮化學實驗在學生學習化學中的作用出發設計課堂教學思路，試圖將學生“待學知識內容”與“化學實驗”聯系起來，融入貼近生活的、有趣的、探究的、開放的問題情景。例如，在“氯氣的性質”第1課時教學中，我們以日常生活中可能發生的“84消毒液和潔廁靈混用”中毒事件引出話題，借助實驗驗證了“兩者混合會生成有毒氣體——氯氣”的事實，同時也為“問題的提出”提供了背景（見圖1）。該設計不僅能讓學生通過對實驗現象的觀察、分析，歸納出氯氣的性質；還能借助實驗創設問題情景，讓學生在問題的解決中構建知識體系。

教師在“84消毒液和潔廁靈混合”實驗的基礎上提出“如何除去塑料瓶中的氯氣”的問題，引導學生通過實驗對比得出“用堿溶液吸收效果更好”的結論。在此情景下，學生很容易產生疑問：為什么水的吸收效果不夠好？為什么NaOH溶液吸收效果好？對這兩個問題作進一步探究也就完成了對“氯氣與水”、“氯氣與堿”反應及應用的學習。最終以“如何處理生活中可能遇到的突發事件——氯氣泄漏”來檢測學生學習的效果及學以致用、解決實際問題的能力。

這種以實驗創設問題情景，用實驗解決學生困惑的教學，能激發學生的問題意識和探究欲望，拓寬思路、活躍思維，訓練思維的深刻性；也能營造輕松愉快的學習氛圍，讓學生增長運用化學知識和實驗方法分析、解決日常生活和生產中問題的能力，直觀地認識到化學的實用性和應用性。

2 利用化學實驗驗證問題假設

所謂“問題假設”就是學生根據已知的原理和事實，對未知的現象及其規律所作出的一種假定性命題或說明。對學生在化學學習中提出假設的驗證主要以實驗驗證為主，邏輯證明為輔[5]。

在“氯氣的性質”教學中，我們引導學生通過設計并完成簡單的化學實驗的方法來驗證所提出的假設，并獲得問題的解決或取得探究的成果。例如，為了驗證氯氣與水發生了反應而不是簡單的溶解，我們在教學中引導學生設計了兩個驗證實驗（見圖2）。

我們主要從下列兩方面入手發揮實驗“驗證問題假設”的探究功能：

（1）將“驗證性實驗”融入學生探究活動中，轉變成“驗證學生提出假設”的實驗，結合對實驗結果的思考與分析，達到探究的目的。例如，上述教師演示實驗為教材中的實驗，實驗本意是讓學生通過對比現象，知道氯氣本身無漂白性。將這個實驗安排在驗證“氯氣與水發生了反應”假設時“出場”，可以激發學生深入到微觀層面剖析濕潤紅紙褪色的原因，培養學生分析實驗現象的邏輯思維：從干燥的氯氣中只含Cl2，得出Cl2無漂白性；若氯氣與水不反應，則氯水中只存在Cl2和H2O兩種微粒，不會有漂白性。因此，濕潤紅紙褪色的現象證明了氯氣與水發生了反應，且生成的產物具有漂白性。

（2）結合教學內容開發探究性實驗，讓學生更多地體驗實驗探究過程。例如，經過專題1第二單元“研究物質的實驗方法”的學習，學生已掌握了常見離子的檢驗方法。因此，我們將教材中檢驗氯水成分的“教師演示實驗”改成“學生探究實驗”，采用了先“放”后“收”的策略。“放”是指教師只提供實驗藥品，不告知學生實驗方案，讓學生以小組為單位，對氯氣與水反應可能生成的產物（微粒）提出假設，并設計出檢驗方案，通過實驗驗證假設是否正確。當然，學生思維的差異性決定了他們設計出的實驗驗證方案是多樣化的，教師應對學生可能設計出的方案做到心中有數，盡可能多地提供實驗藥品，以免牽制學生的思維。“收”是指教師引導學生對實驗探究后所得結論進行交流和總結，是對“放”的歸納和提升。教師讓學生匯報本組實驗方案和結論，同時鼓勵其他小組提出不同的方案，特別是具有創新性的方案，使學生在交流中取長補短、拓展思維，最終對所有可行方案進行總結（見表1），幫助學生完善知識體系。

3 利用化學實驗探索化學事實

化學科學發展的歷史告訴我們，物質的性質和應用、化學反應的原理和規律都是通過化學實驗研究發現的。從知識的認知視角看，高中化學教學中的化學實驗除讓學生練習化學實驗的操作技能外，主要功能還是讓學生認識化學事實。因此，教師在教學實踐中應提供更多的機會讓學生通過實驗去認識物質的性質及應用，探究反應的條件，揭示反應的本質，認識反應的原理和規律等，使實驗的教學功能得以更好的發揮。

例如，在“氯氣的性質”教學中，我們多次利用“橫向”和“縱向”對比實驗探索化學事實（見表2）。

有關“NaOH溶液和水，哪個吸收氯氣效果更好”的探索，我們設計了從“定性判斷”到“定量測定”兩組實驗，兩組實驗均采用控制變量法，且同時操作、橫向對比，實驗現象更加直觀。“定性判斷”中以“塑料瓶變癟程度”來判斷吸收效果，賦予實驗現象趣味性。將教材中的“定量實驗”改成兩位學生同時進行的對比實驗，使實驗方法更全面，拓展了學生的實驗思維，加深了學生對化學知識的理解。

將“次氯酸見光分解”創新實驗引入課堂教學，能借助導管的小口徑，將氯水見光分解產生氣體的現象，通過“導管中液面上升”而放大。同時，實驗創新設計能激發學生的創新思維，讓學生深切感受到實驗是獲取和應用知識的重要途徑。由于該實驗需要一段時間才會有明顯的現象，我們采取時間上的“縱向對比”策略：在學生學習氯氣水溶性時，向學生展示裝置，揭開黑布，讓“害羞怕光”的氯水亮相。隨后，將裝置置于強光照射處，在氯水慢慢光解的同時完成其他教學。當討論到次氯酸的不穩定性時，再次觀察裝置，就能看到“液柱明顯上升”的現象。

實踐研究表明：在化學教學中合理使用實驗資源，讓學生更多地體驗實驗探究過程，能激發學生學習化學的興趣，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力。由于化學實驗的教學功能具有隱性和顯性、動態形成性等特點，需要化學教師在教學實踐中充分挖掘化學實驗所蘊含的動機、認知、方法、創新、育人等方面的功能，才能讓化學實驗在提高學生科學素養、促進學生全面發展中最大程度地發揮作用。

參考文獻：

[1]楊仁茂.挖掘和發揮化學實驗教學功能的探討[J].化學教育，2012，（10）：65～68.

[2]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（實驗）[S].北京：人民教育出版社，2010：19.

[3]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·化學1 [M].南京：江蘇教育出版社，2009：41～44.