省評優課實驗設計的比較與思考

摘要：從實驗方案改進和教學效果角度對一次省評優課上9節“氮肥的生產與使用”同課異構課的實驗設計進行了觀察與比較；提出了對實驗教學的認識與思考。

關鍵詞：氮肥的生產與使用；同課異構；實驗設計；比較；思考

文章編號：1005–6629（2015）3–0018–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

2014年10月底，江蘇省中小學教研室在無錫輔仁高級中學舉行了省高中化學優秀課評比暨觀摩活動。27名選手分三組上課，課題分別是蘇教版《化學1》和《化學2》的“溶液配制及分析”、“氮肥的生產和使用”和“微粒之間的相互作用”。“氮肥的生產和使用”屬于元素化合物知識范疇，課堂實驗多，有演示實驗、也有分組實驗；可以改進創新，也可以做微型實驗。9位選手都在實驗上做足了文章，呈現出一道道亮麗的風景線，精彩紛呈，令人拍手叫好。筆者有幸參加現場觀摩，連續聽了同一課題的9節課。本文對同課異構課“氮肥的生產和使用”從實驗設計的視角進行比較，并提出個人的思考。

1 課堂實驗設計的觀察與比較

實驗是化學教學永恒的主題。在教學中，選手們普遍安排了4個實驗：氨氣極易溶于水、濃氨水與濃鹽酸反應、氯化銨受熱分解以及氯化銨和氫氧化鈣固體混合共熱制取氨氣。有的實驗采用教材上的傳統裝置，更多的實驗作了改進和創新，除儀器、藥品及用量以外，還從趣味化、微型化、生活化、綠色化、開放化等方面著眼，使操作更加簡便，現象更加明顯。既開闊了學生視野，又增長了知識，還激活了思維，真正體現了“用教材教，而不是教教材”的教學理念[1]。筆者通過觀察，就上述4個實驗的不同設計作了比較。

1.1 實驗1：氨氣極易溶于水

9號選手按傳統裝置演示完畢后，給出圖1裝置，層層啟發，激活學生思維，深刻理解“壓強差”原理。5號選手引導學生利用圓底小燒瓶、針管、圓珠筆芯、橡皮塞和醫用酒精塑料瓶等器材完成微型化的噴泉實驗（圖2），現象很“刺激”，學生體驗深刻，情緒高漲。大多數選手利用礦泉水瓶（或小試管）和注射器來改進實驗（圖3），令人叫絕的是，2號選手事先備有一個相同的瓶蓋，向其中滴加少量水和酚酞，然后打開充滿氨氣的礦泉水瓶瓶蓋，套上準備好的瓶蓋并振蕩，迅速聽到了響聲，瓶子立即癟了下去，同時看到了紅色溶液（圖4），現象震撼，學生們不由地歡呼起來。3號選手獨具匠心，設計了“白玫瑰”變色的系列實驗（圖5），課前先將“白玫瑰”用酚酞溶液浸泡并晾干，放進充滿神秘氣體的瓶中無變化，取出后噴一些蒸餾水也無變化，再把它重新放入瓶中，立即變成了嬌艷的“紅玫瑰”。令人沒想到的是，該選手在課堂中間再次拿了出來，“紅玫瑰”又變白了，引發學生深度思考，巧妙過渡到濃氨水的分解，這一連串實驗操作蘊含著豐富的學科知識，趣味性濃，極大地激發了學生的探究欲望。1號選手向充滿氨氣的550mL礦泉水瓶中用注射器慢慢注入0.8mL水來設計實驗，很好地詮釋了教材“常溫常壓下，1體積水中大約可溶解700體積氨氣”，有了“量”的思想，從化學實驗的學習中培養學生的量化意識，無疑是一個非常好的途徑。

1.2 實驗2：濃氨水與濃鹽酸反應

將分別沾有濃氨水和濃鹽酸的兩根玻璃棒互相靠近，是該實驗的傳統方法。而2、6、8號三位選手將分別充滿氨氣和氯化氫氣體的兩個集氣瓶對接產生白煙，兩個集氣瓶可橫向對接，也可豎著對接（圖6）。其中2號選手采用魔術形式，巧妙抽取兩瓶間的玻璃紙，不露聲色，觀賞性強。6號選手讓學生上臺配合演示，師生互動，反響熱烈。5號選手大膽創新，將濃氨水與濃鹽酸從兩端注入中間分別裝有棉花的直玻璃管中（圖7），進一步引導學生觀察白煙產生的位置，從微觀角度說明分子運動是物質固有的屬性。7號選手別具一格，利用Y形管來演示該反應，易操作，無污染（圖8）。此外，還可在培養皿一側滴入1滴濃鹽酸，另一側滴入1滴濃氨水，二者不要接觸，立即蓋上表面皿并不再打開，觀察現象。再把整套裝置顛倒過來，觀察培養皿底部生成物的顏色和狀態（圖9）[2]。

1.3 實驗3：氯化銨受熱分解

多數選手直接加熱試管中的氯化銨固體，操作簡便，現象明顯。7號選手利用玻璃錘加熱氯化銨固體，簡潔，無污染。3號選手利用U型管、球形干燥管、Y形管和試管等儀器來改進實驗（圖 10），既說明氯化銨分解得到氨氣和氯化氫，又驗證氨氣和氯化氫能化合生成氯化銨，一舉兩得。4號選手和3號選手異曲同工，用直玻璃管代替U型管，用量更少，更加簡單化。

1.4 實驗4：氯化銨固體和氫氧化鈣固體混合共熱制氨氣

選手們都讓學生動手，安排分組實驗。大多數使用塑料袋事先裝有少量氯化銨與氫氧化鈣固體的混合物，實驗時揉搓袋子，觀察現象。6號選手讓學生利用醫用藥瓶和小氣球來完成該實驗（圖11）；2號選手使用的是一次性手套代替塑料袋；8號選手選擇可封口的塑料袋，能夾住濕潤的藍色石蕊試紙，方便氣體檢驗，也減少污染（圖12）；1號選手在一半學生進行該實驗的同時安排另一半學生驗證氯化銨與草木灰的反應，一次活動，完成兩個操作，豐富了實驗內容，節省了實驗時間。

2 對實驗教學的認識與思考

2.1 保證實驗時間，落實有效探究

長期以來，受高考、課時安排的沖擊以及教師觀念的影響，實驗時間無法得到保證，實驗教學的開展面臨重重困難。平時教學中把分組實驗變成了演示實驗，以講實驗題代替了做實驗，“無興趣激發，無思維碰撞”。只有在公開課和評優課中才能見到久違的精彩實驗，學生興奮，好奇。讓他們動手實驗和體驗探究活動，不僅僅是為了激發他們對化學學習的興趣，更重要的是增進其對科學的情感，理解科學的本質。即使在這樣的課堂上，我們也常常因時間關系或為了完成知識的傳授任務而匆忙推進預設的環節，“剝奪”學生的實驗時間，匆匆過場，導致學生觀察不細，思考不深，停留在熱鬧的表象上，缺少了真正有效的思考、探究與表達。

因此，在實驗前，一定要指導學生做好預習工作，明確實驗目的；實驗時，把學生的注意力引導到所要觀察的主要現象上，使學生明白看什么、怎么看；然后邊演示邊提出一系列問題，集中學生的注意力，讓學生把現象和知識有機地結合起來。給予學生充分的時間，引導他們認真觀察，積極思考，做好必要的記錄。學生有能力完成的事情，就大膽地、放心地把機會留給他們，哪怕耽擱一些時間，但有效的動手和動腦一定會促進他們深入思考問題，抓住事物的本質與規律，對知識理解的系統性、邏輯性和抽象性會更強。

2.2 糾正實驗操作，規范實驗行為

實際教學中，學生實驗操作能力的缺失，教師對操作技能和操作細節的漠視，讓人感到加強實驗教學的迫切性和規范實驗操作的重要性。教師演示實驗的示范成為學生獨立操作的依據，學生通過模仿獲得基本的實驗操作技能，在模仿和遷移過程中，逐步獲得綜合實驗能力。因此，教師操作必須準確、規范。教師還需明確交代實驗步驟、實驗器材的規范使用和化學藥品的性質等，讓學生發現自學中的不足甚至錯誤，形成一定的安全意識。

在分組實驗的課堂上，“取用固體或傾倒液體時試劑瓶上的標簽沒有對準手心”、“滴加液體時膠頭滴管插入試管中”、“加熱時手握在試管夾的短柄位置”、“給固體加熱時試管口向上傾斜”、“直接用手拿取試紙”等錯誤操作比比皆是，此時，教師一定要走下講臺，巡視學生的實驗狀況，對個別操作不當及時加以說明并糾正和演示。每個學生的性格和接受能力都不同，教師還要善于觀察，適時指導，增加學生之間的合作與討論，最大限度的完善學生的規范操作，提高實驗技能。

2.3 借助實驗載體，達成知識建構

學生知識與能力的獲得主要不是依靠教師進行強制性的灌輸，而是在教師的指導下主動探索、主動思考和親身體驗出來的。蘇霍姆林斯基說過：“在人的心靈深處都有一種根深蒂固的需要，這就是希望自己是一個發現者、研究者和探索者”。實驗是學習科學探究方法及培養初步科學探究能力的重要途徑。化學教師要結合學科特點，利用各種實驗，讓學生動手動腦，感知和思考，建構知識體系。

元素化合物知識多，關系復雜。如果僅靠教師口傳心授，學生獲得的知識相對零散，系統性較差，缺乏足夠的理解，往往停留在認識的淺層次。如果讓學生親身實驗，激發參與意識，學會觀察、記錄、分析、討論和解釋實驗結果，使觀察能力和思維能力結合起來，進而生成知識，讓實驗成為知識生成的載體，想必獲得的知識是完整的、深刻的。實驗過程中，教師可以營造溫馨的氛圍，適時的點撥和賞識評價，給學生自信與信任；還可以拓展生成資源，升華知識，打破實驗單純為鞏固和驗證知識的局限。

2.4 運用實驗分析，培養科學思維

實驗教學可以為學生創造有利的條件，使學生積極參與到探究活動的過程中，拓展思維的深度和廣度，提升思維品質。在表演味較濃的評優課上，學生往往會迎合教材和教師，說出缺乏獨立思考的結論，這就要求教師善于捕捉信息，積極追問，引發學生的思考和分析。

實驗設計始終貫穿問題的設計和思維的碰撞，學生提問，是最佳選擇。教師不能完全按照預先設計好的路線進行實驗教學，要給學生主動質疑、主動提問的機會。讓學生自主實驗，自我感知，主動思考與探究。在操作中培養觀察能力和對比能力，在結果討論中培養邏輯思維能力和知識遷移能力，效果遠比演示和講解的好。實驗教學不僅僅是簡單試管實驗和儀器裝置的整合，重要的是思維的整合。實驗往往是顯性的，肉眼可以觀察的，但科學思維是隱性的，科學實驗始終要與科學思維為伴。

2.5 注重實驗教學，增強情感體驗

建構主義認為，學習者要想完成對所學知識的意義建構，最好的辦法是讓學習者到現實世界的真實環境中去感受、去體驗，而不是僅僅聆聽教師關于這種經驗的介紹和講解。因此，在實驗教學中應注重學生情感形成的體驗過程，讓學生在一次次的情感體驗中形成濃厚的科學興趣、實事求是的科學態度、樂于探究和勇于質疑的科學精神。

化學來源于生活，生活中又處處體現化學知識。從日常生活中熟知的物品（如礦泉水瓶）入手進行系列實驗設計，可以拉近學生與化學科學間的距離，激發他們好奇心，從而提高他們學習化學的興趣。設計分組實驗時可引入小組合作與競爭機制，提高學生參與熱情；演示實驗讓學生來操作，教師點評示范，通過角色互換來增強學生情感體驗。

參考文獻：

[1] 朱建兵.關于鋁熱反應實驗三種改進方法的比較與思考[J].化學教學，2013，（4）：56～57.

[2] 趙研.運用實驗探究發展學生對物質間轉化的認識[J].教學儀器與實驗，2013，（4）：3～6.