從教學到藝術的嘗試 化學噴泉實驗教學設計

王熙來

摘 要：閱讀了一些噴泉實驗教學設計或改進的論文后，深覺問題并未得到從根本上的解決，經過總結以往文獻存在以下問題......課時的課程標準要求學生通過學習氨氣噴泉實驗掌握氨氣的部分理化性質，并在此基礎上掌握氨氣噴泉實驗的設計思路與實驗原理，提高從分析實驗現象得到結論的能力。

關鍵詞：偽探究；知識遷移；教學藝術原則；教學藝術形式

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）03-005-02

化學噴泉實驗的相關知識出現在人教版必修一第四章《非金屬及其化合物》第四節《氨、硫酸、硝酸》第一課時，以氨氣——水的噴泉實驗作為載體，以探究氨氣的理化性質為目的。通過噴泉實驗的實驗現象使學生了解氨的性質（水溶液呈堿性、極易溶于水、揮發性等）。整體實驗設計思路與原理不僅具有代表性，而且難度適中，學生容易接受。但是本節內容中對于噴泉實驗的介紹不夠全面，問題探討也不夠深入，而本節內容又屬于重要考點，因此，加以擴展極具必要性。針對此種情況，許多專家學者以及一線教師都加以論述，文章數量頗豐、種類繁多。但閱讀了一些噴泉實驗教學設計或改進的論文后，深覺上述問題并未得到從根本上的解決，經過總結以往文獻存在以下問題。

1、多以噴泉實驗裝置的改進、優化、美化為主要內容，一味的求新求異，忽略了學生的理解與接受水平與實驗本身的目的。造成課上效果好，課下學生復習困難，反饋效果差的效果。與化學教學藝術的基本原則相違背，后文將詳細論述。

2、實驗幾乎全部為演示實驗，缺乏與學生的互動性。筆者通過反復實驗，氨氣的噴泉實驗從實驗的準備到操作對于實驗者要求并不高，而且實驗本身危險性不大。在課堂上完全可以給學生分組實驗操作的機會，而在實踐中發現、分析、解決問題也符合化學作為一門實驗學科的理念。

3、缺乏思維延伸與知識遷移。氨氣噴泉實驗演示結束后，由于教材未再涉及化學噴泉的相關內容，許多教師便不再提及，把關于化學噴泉實驗的問題放到習題中解決，遇到一道講解一道，但這種方法的弊端在于知識傳輸不系統、邏輯性差。學生很難通過幾道習題就掌握關于化學噴泉實驗的全部知識。關于解決此類問題的嘗試方法詳見后文關于多種教學思維共存的論述與附錄教學設計。

4、偽探究思路明顯，逃避驗證性思維。氨氣噴泉實驗的目的在于探究氨氣的相關性質，但在實際課堂講授中學生往往只對實驗現象感興趣而對于探究目的不明確，許多教師為了響應新課標重視探究的理念依然把探究思維強加于學生，認為驗證性思維是落后的，殊不知在科學探究的過程中實驗本身的作用就是驗證猜想的工具。一味的強調探究流程反而使課堂效率降低，學生對于實驗本身關注度不夠。

一、設計理念

1、在教學中體現化學教學藝術的基本特征

在授課過程中注意教學藝術的形象性，在演示實驗的過程中教師應將實驗裝置、操作步驟及實驗現象通過語言進行描述，方便學生分析實驗，也能規范學生本身的化學語言。多使用現代教學媒體輔助教學，把不能再課堂上演示的實驗放到屏幕上。比如對于藥品與裝置的知識遷移過程中教師引導學生改進后的裝置或者藥品組合不可能全部的通過現場實驗來進行效果的檢驗，對此可以收集一些其他種類化學噴泉實驗的視頻供學生觀看，更有效地激發學生興趣，幫助學生理解與記憶。而利用多種手法來輔助教學也是化學教學藝術綜合性的體現。在實驗過程中創造性也十分重要，創造可以是教師的也可以是學生的。比如筆者在課堂演示實驗中就將教材中的裝置進行改裝，用醫用注射器代替了膠頭滴管，注射器的刻度使得學生更直觀的觀察到教師向燒瓶中注入水的體積，使得實驗從定性向定量的方向進步，另一方面也增加了注入燒瓶中水的量使得更多的氣體溶解到水中，提高了實驗的成功率。而對于教師而言由創造性派生出的即興性也適用于該實驗的演示，比如如果在準備過程中氨氣不純，可能導致噴泉無法正常引發，那么利用注射器可以直接抽出一些氣體，人為的制造壓強差，使燒杯中的水進入燒瓶開始大量溶解進而引發噴泉，或者利用失敗的演示實驗直接引導學生分析失敗原因等即興應變能力是教師應該具備的。

2、在教學中遵循化學教學藝術的基本原則

化學教學藝術的創造活動不是隨心所欲，異想天開的?；瘜W教學藝術以審美創造為核心，要求教師必須按照美的規律，遵循美的法則進行化學教學藝術的創造。在這里以形勢與內容相統一的原則為例，在問題一中提到現行文獻多以噴泉實驗裝置的改進、優化、美化為主要內容，一味的求新求異，忽略了學生的理解與接受水平與實驗本身的目的。這就使形勢內容的不夠統一，例如一些教師為了追求課堂演示效果一開始就搭建了一套復雜的實驗裝置，盡管可能成功率更高且實驗效果更好，但對于剛剛接觸噴泉實驗的學生群體來說接受起來十分困難，更談不上分析實驗裝置與現象進而得出結論了。對于噴泉實驗，多樣的演示形式可以幫助學生理解設計思路與原理，但應明確表現形式必須與教學內容相統一，達到高度和諧，使教學內容通過教學藝術形式得以充分的表達，而教學內容又是為教學目的服務的，所以在創新形式的過程中要明確教學目標，知識拓展、思維遷移要適度，由淺到深，針對學生的課堂反饋情況及時調整教學形式與難度，最大程度的提高知識傳遞效率，使得教學設計本身更具實用性。

3、摒棄偽探究，正視驗證性思維

高中新課程標準明確地提出：“探究學習是學生學習化學的一種重要方式。也是培養學生探究意識和提高探究能力的重要途徑，教師應充分調動實驗、觀察、司查、資料收集、閱讀、討論、辯論等多種方式，學生通過親身經歷和體驗科學探究活動。學生的學習不再是被動地接受灌輸，而是在教師的指導下積極參與科學實驗的探究。在一定的教學情境中發現問題。尋找解決問題的途徑和方法。從而獲得寶貴的知識，培養發現問題和解決問題的能力。對于化學噴泉實驗來說，與其強加以學生探究思維不如利用學生對于氨氣在水中溶解度的已知認識進行驗證性實驗啟發，讓學生思考如果氨氣溶解度極大溶解速度快那么將出現怎樣的實驗現象，帶著目的做實驗，帶著問題做實驗，從設計者的角度觀察實驗現象。這樣不僅可以調動學生的積極性，還可以使學生建立一個設計思維，為以后的知識遷移打下基礎。總而言之，只有師生間互相合作，發揮學生的主體作用，學生才能科學地探究。才能獲得知識、發展能力、提高科學素養。endprint

4、積極互動，直面失敗與質疑

課堂上，教師與學生通過多種途徑進行情互動，可以拉近師生距離，培養學生積極的情感態度和價值。從而實現三維目標的融合，真正實現課堂教學的優化。要求教師以培養學生敏銳的發現意識、務實的探究態度、大膽的批判精神為目的，以問題引發學生對教

學內容的獨特的見解和質疑，讓學生形成一種對知識的積極主動的探求和追尋?；咏虒W在師生、生生互動交流中，不僅有利于知識的學習、能的培養，更有利于學生情感、態度、價值觀的培養，真正落實“三維一體”的教學目標。對于噴泉實驗，雖然很少有學者提倡課堂學生實驗，但筆者認為實驗可以在學生完成課前預習后課下進行。學生結合實驗效果先自行分析試驗成功關鍵，再在課堂上經過教師引導得出結論。一方面可以對于知識掌握更加牢固，另一方面也會適當提高課堂效率。既然是學生實驗，成功率就不能得到保證，作為教師不能逃避學生的失敗實驗，應該盡可能的考慮到多種情況，面對學生的質疑作出正確詳盡的解答。

二、知識內容

1、實驗演示——化學信息的收集與提取

在課堂演示氨氣噴泉實驗中，最基本的要求是讓學生通過觀察得出結論。比如噴泉的顏色證明氨氣的水溶液呈堿性，噴泉形成的速度證明氨氣溶解速度快等。在這個過程中筆者認為如果要達到最好的信息傳遞效果，在演示實驗之前教師的解釋說明必不可少。否則會造成學生一頭霧水，裝置與原理還未清楚就看到了精彩的實驗現象，這種一帶而過的情況應該避免。那么教師在演示實驗之前應該說明什么，這里提供兩點思路。一是要簡單介紹實驗裝置，目的是讓學生對于裝置有一個初步的印象，如果進行了課前實驗那么可以比較自己的裝置與老師的裝置同異點，進而加深印象。二是要引導學生進行預分析，如果實驗出現什么效果則代表著什么，這樣可以使得學生對于實驗原理有一個初步的印象。

2、裝置要求——實驗成功的關鍵

既然是化學實驗，就難免失敗。為了盡可能的減少失敗的可能性，把握實驗成功的關鍵就尤為重要。在噴泉實驗在藥品組合合理的情況下，氨氣的噴泉實驗要求整個裝置干燥、氣密性良好。收集的氨氣要求充滿燒瓶且干燥。根據這幾點要求教師可以在演示實驗之后結合學生課前嘗試實驗的失敗經驗進行總結。這里就涉及到裝置的改進問題，所有的裝置改進都是為了實驗目的服務，或增強實驗效果或提高試驗成功率。比如為了收集到純凈干燥的氨氣教師可以設計氨氣的制備裝置與噴泉實驗裝置相結合，從而得到純凈干燥的氨氣。再比如教師可以設計驗滿裝置以保證收集到整燒瓶的氨氣。但還是如上文提到的，這些裝置的改進要在學生完全掌握教材上的基本裝置后再進行遷移，以學生的接受能力為基礎。這里還要說明的是不同原理的噴泉實驗對于裝置的要求也不盡相同，比如二氧化碳與氫氧化鈉組合的噴泉實驗對與裝置就無干燥性要求，所以在教學過程中要培養學生具體情況具體分析的意識。

3、藥品組合——實驗的原理與本質

裝置的問題解決以后，另一方面很重要的遷移方向就是藥品的組合方式。在考題中也很容易見到關于幾種藥品相互組合能否引發噴泉實驗的問題。在這里教師應該緊抓噴泉形成的根本原因——燒瓶內氣體體積減小導致壓強減小，進而啟發學生如何使燒瓶內氣體體積減小，最后總結出藥品的組合類型以及相關舉例。由于已經具備了一定的元素化合物知識所以對于藥品的組合教師可以多啟發學生自己舉例，以達到較好的課堂互動效果。在這里可以向學生展示一些其他的化學噴泉，一方面驗證經過討論的藥品組合的可行性，另一方面也更大的激發學生的興趣。

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