研究實驗教學，浸潤學科素養

江旭升

化學是一門以實驗為基礎的學科，通過化學實驗教學可以使學生獲得生動的感性知識，從而更好地理解、鞏固所學化學知識。實驗是化學的靈魂，是化學的魅力和激發學生學習興趣的重要與否，更是啟迪化學思維、培養和發展學生思維能力和創新能力的重要方法，是浸潤學科素養、培養學生解決化學問題能力提供了最有效的途徑和方法。

因為化學實驗需要憑借已有的化學知識經驗對有關的化學實驗的信息進行分析綜合、抽象概括等一系列復雜的加工處理，認識物質性質、揭示化學規律等的內在認知過程，從而通過質疑、假設、驗證的科學方法，去解決和聯系社會、生活等有關問題。我們在教學中要重視以及灌輸實驗思維，浸潤學科素養。具體如何操作呢？下面，以實際教學為例，進行初步探索。

1 重視實驗教學

注意引導學生按照化學實驗思維的過程和方法對實驗現象、事實進行分析思考，由此得出有關結論，培養學生化學實驗思維的深刻性。

1.1 教學中，需要實驗并且研究實驗，可以將驗證實驗變成探究實驗

例：Fe3+離子檢驗。

教材只做了簡單的驗證性實驗，我們可以將它拓展為一組探究性實驗。（1）觀察： FeCl2、KSCN、FeCl3溶液的顏色。提出問題：如何證明FeCl2溶液已氧化成FeCl3？也許看溶液顏色是否由淺綠色變為棕黃色。（2）實驗：用試管分別取少量FeCl2、FeCl3溶液，加水稀釋。現象：兩溶液都逐漸變淺，直至變成接近無色。結論：觀察溶液顏色的方法并不可靠。（3）再分別取（2）的適量溶液，加入NaOH溶液（濃度不要太大），幾乎觀察不到沉淀產生。結論：加入堿的方法也不是太可靠。（4）再分別取（2）的適量溶液，加入KI淀粉溶液，顏色變化也不是很明顯。（5）再分別取（2）的適量溶液，兩試管中分別加入KSCN，其中之一顯紅色，比較明顯。因此得出結論：檢驗Fe3+離子的最佳方案是加入KSCN。（6）向另一支無色溶液的試管中加入氯水或雙氧水，溶液變紅。結論：Fe2+遇較強氧化劑容易被氧化成Fe3+，Fe2+具有較強的還原性。在創設實驗情境的過程中，教師步步引路，層層啟發，使學生通過自己的思維不斷磨合，逐漸領會，從而積極主動參與化學試驗，提高了學習效率，發展了自身能力，陶冶了學生的個性，較好的將核心素養融入課堂教學中。

1.2 教學的延伸，在命題上需要考慮實驗思維

有這樣一道習題：2g灼熱的炭跟適量的濃H2SO4反應，炭全部反應完畢，共收集到氣體6.72L（標準狀況），則被還原的H2SO4的物質的量為（ ）

A.0.67mol B.0.2mol C.0.4mol D.無正確答案

本題的參考答案是B。我們老師的習慣性思維，也覺得沒有什么問題。結果班上有化學學習成績優秀的同學堅持答案是錯的，應該選擇D。原來這是一種最典型的僵化思維。炭的氧化產物是CO2，濃硫酸的還原產物是SO2一一對應單一。當然濃硫酸在此條件下的還原產物只能是SO2，炭則未必。憑什么依據說一定沒有CO生成？題面的字里行間沒有任何暗示。其實，我們教師在演示實驗時，是應該能夠知道，該實驗產生的氣體有很多，按書上方程式書寫，只是最理想的狀況而已，所以如果加上“將氣體通過足量NaOH溶液可以全部被吸收”這句話或其它條件，此題才沒有問題。

高考試題以基礎知識為載體，滲透實驗思維，注重過程與方法，敘述嚴謹，沒有這樣的問題，但平時我們的練習，需要避免這樣的不周到考慮。多從化學學科以實驗為主的特點進行研究，剖析，認真命題。以命題鞏固教學中滲透的實驗思維，提升學習品質。另外一個比較尷尬的事情是最能體現實驗思維的是選修2《化學與技術》，但基本上各省市都不怎么要求。

1.3 復習時也要考慮實驗，精選典型的實驗思維問題，強化思維訓練，促進學生思維品質的全面發展

平時新課時，實驗體驗得很充分。但在復習中一般就沒有實驗了，滲透實驗教學也就沒有那么迫切，尤其是在高三復習中，比較常見的復習方法是“練習加講評”，幾乎沒有涉及什么實驗，如果有也僅僅是個別老師驗證某些之前忽略或有爭議的實驗。但是大多數的習題中蘊含的實驗思維，要求很高。例鋁單質與硫酸銅溶液反應的方程式書寫。按照書上要求，是置換銅單質的（原來的人教版教材上有彩色圖片的）。但在實驗中會發現，有無色氣體生成。請問可能的原因。這里涉及水解、溶液保存、溶解等內容。又例如：如果實驗室需要硫酸銅，請問有哪些途徑可以制得？從兩個方面可以考慮，一是常規的化學反應，二是考慮電化學。每個方面又多少種途徑，同時可以探討不同種方法的優勢分別是什么。不論是模塊復習還是什么復習方式，滲透實驗思維，對學生的品質及方法是很有提升的。

1.4 開展實驗思維速度競賽，鼓勵學生迅速對實驗問題進行思考，及時表揚反應快而準的學生，培養學生化學實驗思維的敏捷性

例如，只有三種無色的試劑，分別是稀鹽酸、NaOH溶液、酚酞，除了儀器之外，不用其它任何試劑，如何鑒別？這個題雖然簡單，但能夠比較好的體現學生的思維。

2 教學研究要提高，需要提升實驗思維

2.1 對教材的實驗進行深入挖掘，對學習思維能力進行提升

案例：人教版必修1中，有這樣一個實驗（實驗3-3）：在燒杯中加一些水，滴入幾滴酚酞溶液，然后把一小塊綠豆大的鈉放入水中，你看到什么現象？這個實驗現象很明顯，也簡單（做實驗時注意安全）。分析了這個實驗，要理解這個重要的實驗，教師一般會增加一個實驗：將鈉投入到盛有CuSO4溶液的燒杯中有何現象？可以置換出銅嗎？

讓學生先思考，分析可能的反應，寫出化學方程式。然后讓學生做實驗。出乎意料的現象引起學生的注意，比與水反應劇烈，有氣體和藍色沉淀產生。根據試驗現象，組織學生討論，得出合理的解釋和寫出正確的化學方程式，再理解鈉與水的反應。

再研究，有時候做這個實驗時，由于CuSO4溶液濃度和鈉的量問題，偶爾會看見有黑色沉淀，可以設問：為什么看見黑色沉淀？可能的物質是什么，怎么得到的？或許有同學回答是CuO，或許CuS等。然后可以查閱資料，進行實驗驗證，最后得出結論，黑色固體是CuO。

一位教師對此進行研究，設置了這樣一個問題：根據老師的講解，鈉與CuSO4溶液，應該產生藍色沉淀，但某學習小組實驗時，不知道怎么回事，卻得到了紅色固體。他們是這樣做的，將適量CuSO4溶液滴入盛有金屬鈉的試管中，多數得到黑色固體，有時得到藍色固體，有一次竟然得到紅色固體，他們不知道為什么會出現這樣的狀況，請你幫助他們分析，這樣的現象可能嗎？如果可能，請寫出相關的化學方程式，如果不能，請說明原因。很多學生答出的答案五花八門，有人認為這是不可能的，有人認為直接置換出的銅的，等等。

為了解決這個問題，教師再次做實驗，果然觀察到的現象：反應更劇烈，溶液噴濺，試管壁有紅色的固體析出。教師慢慢引導，剖析鈉與水反應的現象，該實驗的用量、順序、現象，排除錯誤的見解，從而經討論得出正確結論：CuSO4溶液少時，劇烈反應產生的熱使生成的Cu（OH）2分解為 CuO。在充滿氫氣的氛圍中，由于溶液少，部分CuO固體被還原成單質 Cu，故看見紅色固體。

從這個教學案例中，可以看出，實驗在思維引導上的重要作用。而這個案例深入思考和拓展分析的來源，氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液相互滴加順序不同，現象不同。復習時也可以歸納總結很多這樣的案例，例如碳酸鈉與鹽酸的反應及計算等。如何在學習和鞏固練習中體現實驗教學這樣的思維呢？

2.2 拓展教學，進行化學與生活的相互銜接

案例：在講了二氧化硫對大氣的污染以后，我們有教師提出了研究“空中死神”的課題，并提出酸雨為什么叫“空中死神”。什么叫酸雨，酸雨是怎樣形成的，酸雨的成份和傳輸如何，有什么危害等一系列問題，引起了學生濃厚的興趣，部分學生立即組成環境科技活動小組，圍繞酸雨這個中心課題進行研究性學習。教師對學生的研究方向提出了指導性意見，再讓學生自主進行，如何模擬酸雨的形成，如何監測不同濃度的酸雨對植物的影響，如何把宏觀復雜的環境污染簡約縮微為經濟可行的實驗研究，并在此基礎上尋求對策。學生通過網上搜尋，查找資料，反復討論，定下實驗方案，經教師指正后，確定了實驗研究的方案，最后實驗小組明確分工，利用雙休日進行實驗探索。學生的自主性得到了充分發展，學生既是學習者，又是研究者。

面對全新的課題，無任何現存答案，學生積極探索，慎密思考，綜合應用學過的化學、生物、物理知識，認識探索酸雨的危害。在實驗操作中，必須與多人合作，培養了學習團隊精神。實驗并非完全順利，參研學生面對問題產生的困惑到得到解決的問題的愉悅，又培養了學生忍受挫折的意志和健康的情感。該學習的成果被送到四川省示范性高中研究性學習成果展示會展出。

3 結語

總之，實驗在化學教學中的重要地位，化學課的質量提高離不開化學實驗，實驗能充分發揮學生的主動性、創造性，自己或和學生一起探究、發現所獲得的樂趣是任何外來的獎勵無法做到的。在實驗中培養學生的化學學科素養、化學能力、合作能力和語言素養、化學思維素養、跨學科綜合創新素養、正確的情感、態度和價值觀等相對更容易，激活學生思維，實驗是不可替代的，實驗思維的重要作用是獨一無二的。

參考文獻：

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