例談中學化學課堂教學中的實驗創(chuàng)新*

吳永才

（常州市教育科學研究院 江蘇 常州 213001）

2014年12月，江蘇省教育學會化學教學專業(yè)委員會年會在揚州中學教育集團樹人學校隆重而又順利地舉行了。本次年會的主要活動有開幕式、專家報告、說課交流、專題論壇和閉幕式等，其中說課交流共分三個組進行，研討主題分別是復習課教學研究、微課與化學教學整合研究和基于實驗創(chuàng)新的課堂教學研究， 有來自全省13 個大市推薦的16 位老師進行了說課， 筆者有幸應邀對來自揚州、徐州、鹽城、淮安和泰州的5 位老師的說課在閉幕式上作點評，聆聽了老師們的說課，深受啟發(fā)，引發(fā)了筆者的冷思考和行為跟進，反思和總結(jié)他人經(jīng)驗，反省和提升個人經(jīng)驗，筆者對中學化學課堂教學中如何進行實驗創(chuàng)新有了一些切身的理解、思考和認識，現(xiàn)結(jié)合課例從以下三個方面來闡述。

一、經(jīng)驗與分享

化學新課程改革旨在進一步提升學生的科學素養(yǎng)，科學探究是化學新課程改革的突破口，實驗探究是科學探究在化學教學中的具體化，實驗創(chuàng)新是中學生科學素養(yǎng)的主要內(nèi)容，也是中學化學課堂教學的重要方面。本組5 位老師基于“實驗創(chuàng)新”設計、實施和評價課堂教學，分別選取了“金屬鈉的性質(zhì)與應用”、“二氧化硫的性質(zhì)與應用”、“全塑性二氧化碳的制取研究”、“水和酒精混合、中和反應實驗改進”和“二氧化碳的奇妙變化”為課題，展示了5 節(jié)優(yōu)秀課例，5 位老師的積極探索和努力，有模仿、也有改造，有生成（如做了不想做的或沒想到做的事情）、也有突破（如做了不能做或不敢做的事情）， 大致情況可概括為以下三個方面：一是人家沒做的，他（或她）做了；二是人家做過的，他（或她）想辦法做得更好；三是人家做得好的，他（或她）努力從新的角度和方式來做，尤其是提出新穎、奇特的想法和做法。事實上，5 位老師主要從“反應體系和化學變化、適當?shù)膬x器裝置和必要的安全措施、合理的實驗步驟和規(guī)范的操作技術(shù)”［1］等實驗教學中主要涉及的幾個方面進行了研究，大家在實驗創(chuàng)新方面推介的經(jīng)驗和成果，筆者概述為以下五個方面，與大家分享。

1．形式的變化

形式是指事物內(nèi)在要素的結(jié)構(gòu)或表現(xiàn)方式， 實驗可從不同角度分為多種形式，如演示實驗和分組實驗，演示可以是教師、可以是學生、也可以由教師和學生共同完成，分組實驗中學生可以或操作、或觀察、或記錄、或匯報等；又如自主實驗和合作實驗，自主實驗注重的是學生獨立思考和完成， 合作實驗注重的是相互協(xié)作和交流；再如探究性實驗、驗證性實驗、課內(nèi)實驗、課外實驗、視頻實驗和趣味實驗（如魔術(shù)、家庭小實驗）等。

2．思想的滲透

思想是指客觀存在反映在人的意識中經(jīng)過思維活動而產(chǎn)生的結(jié)果，是人類一切行為的基礎；思想也是一個人的行為方式和情感方式的重要體現(xiàn)，正確的思想對客觀事物的發(fā)展起促進作用。實驗創(chuàng)新需要有先進的觀念、正確的思想作指導，教學的過程是一個從想明白到做正確的過程；思想的滲透是指教師要將哲學思想和學科思想等有機融合， 將思想有效滲透、落實在教學過程之中，如“量變引起質(zhì)變”、“事物具有兩面性”、“宏觀與微觀結(jié)合”、“定性與定量結(jié)合”、“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”等思想的滲透，又如基于“先學后教”的翻轉(zhuǎn)課堂、基于“生活”的實驗設計、基于“綠色化學”的微型設計和基于“控制變量”的對照實驗等。

3．原理的遷移

化學實驗一般包括實驗目的、實驗原理、實驗裝置、實驗藥品、實驗步驟、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論等多個方面，而實驗原理是具有普遍意義的基本規(guī)律，是在大量觀察、實踐的基礎上，經(jīng)過歸納、概括而得出的，既能指導實踐，又必須經(jīng)受實踐的檢驗。實驗創(chuàng)新中原理的遷移，從心理學來看，是指一種學習對另一種學習的影響，有正遷移和負遷移、有順向遷移和逆向遷移、有水平遷移（橫向）和垂直遷移（縱向）、也有一般遷移和特殊遷移等。如大理石與鹽酸反應遷移到雞蛋殼與醋酸反應來制取CO2，又如鎂和CO2的反應遷移到鎂和SO2的反應來探究SO2的氧化性，再如將Cl2的漂白遷移到SO2的漂白等。

4．裝置的改進

5 位老師的實驗創(chuàng)新， 集中體現(xiàn)在對教材實驗的改進、對教師經(jīng)驗的超越（如對揚州中學王金龍老師的實驗創(chuàng)新設計進行了賞析、利用和開發(fā)）和對學生問題的解決（如對學生提出的多種裝置進行了評析和改進）等方面，尤其是重視對實驗裝置的改進，包括儀器的選擇與組合和儀器新用途的開發(fā)等，如從“全塑性”的角度選擇和設計裝置來制取CO2，又如將燒杯和漏斗組合進行鈉和水反應的實驗探究，利用U 型管探究過氧化鈉和CO2的反應，再如利用針筒和小藥瓶進行SO2的性質(zhì)實驗等。

5．技術(shù)的運用

技術(shù)總是一把“雙刃劍”，實驗教學中技術(shù)的運用主要包括“用什么技術(shù)、什么時候用和用得怎么樣”三個方面，5 位教師在實驗創(chuàng)新時，或多或少地將技術(shù)應用于教學，如利用pH 計進行定量實驗，又如利用PPT 進行實驗過程的動態(tài)模擬，充分展示了真實而又清晰的實驗過程，利用投影來放大實驗現(xiàn)象和效果，再如利用微課、百度云盤等引導和促進學生的自主學習和個性化學習等。

二、案例與分析

［案例與分析1］金屬鈉的性質(zhì)

本節(jié)課的執(zhí)教者積極嘗試了翻轉(zhuǎn)課堂，課前讓學生觀看了6 個實驗視頻：①鈉和水反應（燒杯）、②鈉和水反應（塑料瓶）、③鈉和氯氣反應、④鈉和硫粉反應、⑤鈉的燃燒、⑥過氧化鈉和水反應，要求學生完成相關(guān)的預習作業(yè)，根據(jù)學生的預習情況，在課中讓學生帶著思考和問題做了鈉分別與氧氣和水的反應，引導學生比較了鈉在常溫下和加熱條件下與氧氣反應的不同，認識到反應條件對化學反應的影響；引導學生根據(jù)鈉和水反應的實驗現(xiàn)象，從理論上分析了反應的本質(zhì)；引導學生利用實驗來發(fā)現(xiàn)鈉的性質(zhì)，學會從鈉的原子結(jié)構(gòu)的角度來分析鈉的性質(zhì)，進一步理解了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。在此基礎上，執(zhí)教者以鈉和水反應、Na2O2分別和CO2、H2O 反應等實驗為重點，以反應產(chǎn)物（如H2、O2）的檢驗和實驗裝置的改進為切入口， 引導學生利用燒杯和尖嘴玻璃管來完成鈉和水的反應，利用U 型管來完成Na2O2和CO2的反應、將氣體的制備和性質(zhì)實驗進行一體化設計，效果良好。

本節(jié)課的執(zhí)教者基于視頻實驗和創(chuàng)新實驗來進行教學，凸顯了實驗是學習和研究化學的重要方法，較好地處理了課前、課中和課后學習的關(guān)系。學生通過課前觀看實驗視頻，了解了學習的目標和內(nèi)容，激發(fā)了學習興趣，誘發(fā)了探究欲望，引發(fā)了問題；學生通過親身實驗、實驗評價和改進，有了主體的參與和理解。教師通過檢測和了解學生完成預習作業(yè)的情況，基于學情（如學生的經(jīng)驗和問題）和內(nèi)容（如學習的重點和難點）來調(diào)整和改進教學，引導學生從“看實驗”到“做實驗”，從產(chǎn)生問題到解決問題，促進了學生對知識的理解，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

［案例與分析2］二氧化硫的性質(zhì)

本節(jié)課的執(zhí)教者以白花變紅色的“魔術(shù)”導入新課，實驗形式的略有變化，較好地激發(fā)了學生的學習興趣，也使學生產(chǎn)生了疑問，為后續(xù)學生打下了良好的基礎。執(zhí)教者自始自終地引導和要求學生利用實驗來探究化學，先是探究了SO2的水溶性，利用礦泉水瓶演示了SO2在水中的變化，引導學生根據(jù)實驗現(xiàn)象來進行猜想，利用實驗桌上的試劑和儀器來完成驗證實驗，通過相互交流、討論和解釋，得出結(jié)論（SO2既可以溶于水，又可以與水反應）；然后，引導學生分別從物質(zhì)分類的角度和氧化還原反應的角度來分析，來猜想SO2可能具有的化學性質(zhì)，引導學生設計對比實驗重點探究了SO2的還原性， 讓學生利用實驗來發(fā)現(xiàn)SO2與碘水、SO2水溶液與O2、H2O2等都能發(fā)生反應，由碘水遷移到氯水和溴水，讓學生體驗了從特殊到一般（歸納）、從一般到特殊（演繹）的過程；再引導學生由鎂與CO2反應的事實來猜想SO2的性質(zhì)，演示了鎂在SO2中燃燒的實驗， 讓學生認識到SO2的氧化性；最后，讓學生利用針筒和小藥瓶探究了SO2水溶液和品紅的反應，觀察了將盛有SO2和品紅的無色溶液的試管加熱后發(fā)生的變化，讓學生由“無色變紅色、紅色變無色”的現(xiàn)象認識到SO2的漂白性，與課的引入前后呼應，進而將SO2和氯水的漂白原理進行了對比和分析，有效促進了學生情意的發(fā)展和智能的發(fā)展。

本節(jié)課的執(zhí)教者以問題為主線、以實驗為手段來進行教學，較好地將學科知識（SO2的性質(zhì)）寓于情境和問題之中，問題線索明顯，環(huán)環(huán)相扣，引導學生充分利用實驗來探究化學；較好地將學科觀念、思想和方法（如分類觀、綠色化學思想、對比方法等）滲透在教學過程之中，引導學生體驗科學探究的過程（如提出問題→猜想假設→實驗探究→得出結(jié)論等）， 體悟科學探究的方法（如比較、分析、歸納、演繹等），有效提升了學生的科學探究能力。

［案例與分析3］全塑性CO2制取的創(chuàng)新設計

本節(jié)課的執(zhí)教者以 “同學們想不想在家中制取CO2？ ”導入新課，簡潔明了、目標明確，引導學生從生活走進化學。先是讓學生回憶已學的制取CO2的知識，讓學生從PPT 展示的儀器中選擇并設計制取CO2的裝置，比較、分析了利用試管或錐形瓶作為反應容器來制取CO2的優(yōu)缺點；然后，引導學生回歸生活，利用生活中的塑料廢棄品（如礦泉水瓶、輸液瓶及輸液管等）來組裝制取CO2的裝置，引導學生進行相互交流、評價和改進，各小組學生完善和利用改進裝置來制取CO2；最后，展示了利用鰻魚苗網(wǎng)、塑料水管、噴頭等組裝制取CO2的裝置，拓寬了學生的視野，也拓展了學生的思維，引導和啟發(fā)學生課后自制“全塑性”裝置完成家庭小實驗：選用生活中的“藥品”（如貝殼或雞蛋殼，白醋等）來制取CO2。

本節(jié)課的執(zhí)教者基于學生已有的知識經(jīng)驗和生活經(jīng)驗來進行教學，不僅研究學生“知道了什么”，更重視研究“學生學會了什么”，從“全塑性”的角度引導、幫助學生比較、分析、交流和討論了玻璃儀器和塑料用品的優(yōu)缺點， 利用生活中各種塑料用品來制取CO2，引導學生從化學視角來提出問題、分析問題和解決問題，讓學生從“想探究”到“會探究”到“愿探究”，讓學生將探究從課內(nèi)拓展到課外，將探究貫穿于學習、生活之中，有效提升了學生的學習能力和科學素養(yǎng)。

［案例與分析4］中和反應的實驗改進

本節(jié)課內(nèi)容，教材中有3 個實驗（略），學生通過實驗1 可從溶液酸堿性和溫度的變化來判斷中和反應的發(fā)生， 通過實驗2 可以認識氫氧化鈉與鹽酸反應，反應物從有到無的變化過程，通過實驗3 可以發(fā)現(xiàn)有“鹽”生成（新物質(zhì)生成）來證明中和反應的發(fā)生。本節(jié)課的執(zhí)教者在研究、分析教材實驗的基礎上，結(jié)合教學實際情況，針對學生學習的難點（學生較難判斷實驗3 中的固體是什么），增補了實驗：①用玻璃棒蘸取氫氧化鈉溶液于酒精燈火焰上灼燒，再將玻璃棒伸入盛有少量無色酚酞溶液的試管中，觀察現(xiàn)象。②用玻璃棒蘸取稀鹽酸于酒精燈火焰上灼燒， 觀察現(xiàn)象。③先用少量氫氧化鈉溶與足量稀鹽酸充分混合，將混合液分成兩份， 其中一份滴加2～3 滴酚酞試液，再用玻璃棒從另一份溶液中蘸取混合液于酒精燈火焰上灼燒，再將玻璃棒伸入盛有少量無色酚酞溶液的試管中，觀察現(xiàn)象。本節(jié)課的執(zhí)教者有較好的問題意識、自我反思和改進意識，基于“學生立場”認識到學生在學習過程中面臨的困難和問題，如為了證明中和反應的發(fā)生，若補充無水醋酸與氫氧化鈉反應，再用無水硫酸銅來測定水，則學生接受新知識的信息量太大；若補充“焰色反應”或“氯離子的檢驗”，則學習內(nèi)容既“超標”，又加重了學生的負擔。因此，執(zhí)教者設計了如上的對比實驗，思維更加嚴謹，符合學生實際，也較好地遵循了學生的認知規(guī)律。

三、反思與展望

義務教育和高中階段各學科的課程都從科學探究的角度規(guī)定了學生學習和發(fā)展的目標要求，《普通高中化學課程標準（實驗）》明確指出：“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發(fā)學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。”［2］化學課堂教學必然面臨著許多選擇，如是“做實驗”、還是“看實驗”，是“講實驗”、還是“做實驗題”，不同的選擇反映不同的教育理念，也會導致不同的學習結(jié)果；實驗創(chuàng)新必將面臨著許多進退兩難而又亟待解決的實際問題，筆者期待廣大化學教師進一步更新觀念和轉(zhuǎn)變方式，更好地處理好“觀念與方法、形式與內(nèi)容、課時與容量”等的關(guān)系，以更好地促進教育觀念的更新、學習方式的轉(zhuǎn)變、學生經(jīng)驗的成長和個性的發(fā)展。

實驗創(chuàng)新是化學新課程改革的基本要求， 也是教師專業(yè)主動發(fā)展的根本需求， 更是實施和推進素質(zhì)教育的理想追求；實驗創(chuàng)新要視情而定，視機而動，視人而行。筆者期盼更多的化學教師以“人無我有、人有我優(yōu)、人優(yōu)我新、人新我奇”的創(chuàng)新態(tài)度和精神，大膽探索，開拓進取，追求卓越，以更好地彰顯和發(fā)揮化學學科的特點和價值。借此機會，筆者對參加本次年會第三組說課交流的五位老師表示衷心的感謝和敬佩！

［1］宋心琦．化學實驗教學改革建議之一［J］．化學教學，2012，（4）：3～4

［2］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