化學教學中實驗素材選取的策略

張鵬云

化學實驗是科學探究活動的中心環節，富有成效的探究活動源于對實驗素材的合理選用。化學新課程標準指出：生活中存在著大量與化學有關的素材，教學中可以根據學生的具體情況和教學需要收集、篩選和使用素材。因此，如何合理選取學校內的、生活中的、社區及所在地區的化學實驗素材，將其轉化為可供學生探究活動的教學資源，是化學教師努力探索的方向。

一、化學實驗素材的取向

化學實驗素材就是指有利于實現化學教學目標，在實驗探究活動的設計、實施和評價過程中，可利用的各種實驗材料的總稱。化學實驗素材的選取應體現化學的學科特點。

1.人文化。化學是學生人文素養的重要組分;由于各個地區的經濟條件、地域特色各不相同，因此實驗素材的選取要體現當地的文化及地域特點，發揮地域優勢。

2.生活化。化學就在身邊、化學與生活密不可分，社會生活中存在著大量化學實驗素材，要從化學的視角發現素材，加以提煉并有效利用。

3.簡約化。化學實驗素材的選取應盡可能地用較短的時間、較少的人力和物力，實現較理想的實驗效果。

4.綠色化。體現綠色化學的理念，在實驗素材用量少、污染小、易操作、安全環保的同時，達到實驗所要求的可見度。

二、化學實驗素材選取的策略

1.化學實驗素材準備要充足，體現豐富性實驗素材是學生進行科學探究的必備條件，是科學探究成功的基石，沒有它的支持就會使實驗教學陷人“巧婦難為無米之炊”的窘境。因此，化學教師一定要根據實驗教學的需要，準備好實驗素材。

（1）整理現有實驗素材。學校實驗室里經常有不少用過的舊材料、舊儀器棄置一旁，對此要善于搜集、整理，并加以充分利用，變廢為寶，充分發揮化學實驗素材的效能。如，實驗室中底部破有小洞的試管，可以裝上大理石置于裝有稀鹽酸的廣口瓶中制取二氧化碳，便于控制反應的發生或停止，而且節約藥品。要避免使充足的實驗材料被閑置在實驗室里而不能物盡其用。如，筆者在整理實驗室時發現了一瓶多年未啟封的無水乙醇，后來學生做細鐵絲在氧氣中燃燒的分組實驗時需要用火柴梗引燃鐵絲，但在實驗室里沒有找到火柴，筆者讓學生用之前發現的無水乙醇代替火柴梗做實驗：利用無水乙醇的表面張力，使細鐵絲的螺旋狀一端蘸滿無水乙醇，點燃后伸入集滿氧氣且瓶底裝少量水的集氣瓶中，很快觀察到細鐵絲被引燃，劇烈燃燒、火星四射。學生操作起來很方便，可有效防止因火柴梗燃燒消耗瓶內大量的氧氣而導致實驗失敗。此外，值得一提的是實驗素材的盤架化策略，就是將做某個實驗所需的配套實驗素材放置在一個塑料盒或托盤內，與之相關的一些小配件也要存放在一起，以備下次做同一實驗時使用，具有取用方便、高效快捷的特點，能有效減輕教師準備實驗素材的強度。

（2）置備必需實驗素材。學校的教學經費非常有限，而且需要開支的地方很多，如何使有限的經費實現效益的最大化，就涉及到合理統籌規劃的問題。為使學校更好地了解化學實驗教學的需求，化學教師需要在每個學期結束時，對實驗素材進行分類清理，如H2O2溶液、KMnO4、蒸餾水、酒精、酸、堿、鹽、pH試紙等實驗藥品都是易耗品，長頸漏斗、試管燒杯集氣瓶、量簡、膠頭滴管等玻璃儀器是易損品，還有一些其他的實驗素材如實驗標本、分子模型、實驗掛圖等也是容易損壞的。對于損壞的實驗儀器能修理的要及時修理，不能修理的要給予報廢處理;對實驗所需的易耗品、易損品、特殊實驗材料等，要根據教學的需要列出購置清單，及時添置，做到有備無患。

（3）發掘生活中的實驗素材。化學新課程標準指出，為確保實驗教學的質量，在一些條件有限的學校，教師應指導學生利用生活中的廢棄物素材制成簡易的實驗儀器，從日常生活中尋找可替代的化學試劑類素材，以培養學生資源利用的意識和實踐能力。生活中蘊含著豐富的實驗素材，現簡要列舉于表1。

化學實驗素材無處不在，要因地制宜，依托本地區自然條件的優勢，發掘具有本地鄉土特色的實驗素材，有利于把化學實驗教學與培養學生的實踐能力以及熱愛家鄉的情感有機地結合起來。

2.化學實驗素材選取有結構，突出典型性教師選擇和使用的化學實驗素材，要能夠體現化學實驗教學內容的一系列現象，凸顯出化學概念的本質，具有科學性;其次要符合學生的年齡特征和認知規律，具有可接受性;能夠貼近學生的生活實際、激發學生探究的興趣，具有趣味性。教師合理選用有結構的典型實驗素材，主要體現在以下兩個方面。

（1）有利于發現化學問題。學貴有疑。學問，首先是學會提問。有結構的實驗素材往往有利于引發學生思考、質疑，發現和提出新的化學問題。對于這樣的材料，容易激發學生探究的熱情。例如，一次學生實驗活動課上，筆者給各實驗小組的學生提供了食醋、食鹽、水鎂條、火柴、砂紙、剪刀、磁鐵、酒精燈、石棉網、坩堝鉗、燒杯、三腳架、導線、電池、小燈泡等實驗素材，然后問學生：當你看到這些實驗素材后，想到了什么問題？學生異口同聲地回答：金屬鎂具有哪些性質？筆者適時地引導學生根據提出的問題作出猜想，自主設計實驗來探究金屬的性質。科學探究始于問題，但問題的發現除了與學生已有的知識、經歷、生活體驗有關外，還與教師對于實驗素材的合理選取密不可分。他們通過觀察有結構的實驗素材而提出問題，探究的興趣濃厚，實驗活動的參與度高。

（2）有利于實現探究學習的目標。一節課只有45min，分秒必爭。漫無目的、雜亂無章的實驗素材必然會浪費學生寶貴的課堂時間。典型的實驗素材能夠把學生的思維引向探究目標與學習重點。比如，學習CO2的性質時，筆者向學生提供了雪碧飲料、石灰水、石蕊溶液、導管、注射器、膠頭滴管等實驗素材，讓學生收集瓶內氣體并檢驗。有的學生先用注射器抽取雪碧瓶內氣體，再通人澄清石灰水中觀察現象;有的學生先在注射器內吸人2mL澄清的石灰水，再抽取雪碧瓶內氣體，振蕩后觀察現象;還有的學生抽取瓶內氣體通人紫色石蕊溶液觀察現象等等。雖然學生設計的實驗方案不盡相同，但都能觀察到了明顯的實驗現象，成功地完成實驗。由此可見，有結構的典型實驗素材，能突出重點，直接指向探究的核心，引領學生沿著正確的軌道開展探究活動，從而實現教學目標。

3.化學實驗素材呈現有規律，富有創新性化學實驗的素材就意味著化學概念。實驗素材的呈現要體現事物發展變化的規律及化學概念的層次性。素材呈現的次序也反映了學生思維發展的層次性。讓實驗素材按規律呈現，就能調節學生的注意力，調控課堂教學的節奏，推進科學探究的進程。

（1）呈現素材有序。化學實驗教學中，要引導學生正確認識物質的性質及變化規律，揭示物質間內在的聯系，就要從學生的實際出發，按照一定的邏輯順序呈現實驗素材。例如，在學習氣體的制備時，筆者對實驗素材的呈現作了如下設計。第一步呈現的是試管、錐形瓶、廣口瓶單孔塞導管、集氣瓶、毛玻璃片、燒杯、鐵架臺、水槽、水等，讓學生組裝一套制取氧氣的簡易裝置并檢查裝置的氣密性;第二步呈現的實驗素材中增加了長頸漏斗、雙孔塞、酒精燈、H2O2溶液、MnO2、火柴等，要求學生組裝一套能夠隨時添加液體反應物制取O2的裝置，收集并檢驗氣體;第三步，在上述素材的基礎上提供分液漏斗、注射器、多孔塑料板、止水夾等，讓學生改進上一步的裝置，要求能控制反應的發生或停止。按照學生的認知規律依次呈現實驗素材，不僅增加了探究問題的深度，而且在具有一定規律的實驗素材的驅動下，使學生的思維不斷向前推進，整個實驗的過程中，學生操作順利，掌握了制取氣體的方法，保證探究活動深人有效地開展。

（2）呈現素材有趣。認知心理學家皮亞杰說：“一切有成效的工作必須以興趣為先決條件。”來自身邊的熟悉的實驗素材，能拉近化學與生活的距離，激發學生學習化學的興趣，體會到化學和日常生活密切相關。

如，制取CO2時，學生用一塊廢舊的尼龍網，將幾塊貝殼包裹起來，然后系在一根銅絲上，再將銅絲穿過膠塞（膠塞小孔涂上凡士林可起到潤滑及密封作用），制氣時只要上下移動銅絲可制取氣體或使反應停止;學生還用輸液器、飲料瓶、注射器、雞蛋殼、食醋等生活中的實驗素材完成了制取CO2的家庭小實驗，并將錄制的實驗視頻分享在校園網上與同學交流。直觀、有趣且來源廣泛的實驗素材能極大地調動學生探究的熱情，讓學生積極主動地去獲取知識。

4.化學實驗素材操作有規則，具有實效性實驗素材的操作要符合學生已有的化學知識、生活經驗、操作能力，做到簡單有效、循序漸進。一些化學實驗素材的操作方法由來已久，深人人心，教師不能只停留在操作方法的重復與套用上，還要突出操作的簡約性、有效性。

（1）素材操作要簡便。對于復雜的、操作技能要求較高、具有一定難度的實驗，需要教師對實驗素材刪繁就簡、化難為易，做到取材便捷、裝置簡單、操作簡便、安全環保，就能節約藥品和時間，適合學生操作。比如用井穴板、微型試管、塑料滴管、Y形管、注射器等微型實驗儀器代替常規實驗儀器，學生便于操作且現象明顯。例如，在氨分子運動實驗中，分別在兩只小燒杯中裝有濃氨水、滴有酚酞溶液的蒸餾水，再用大燒杯罩住觀察現象;該實驗中濃氨水的用量較大且沒有密閉，造成氨氣外逸而污染空氣。可將實驗操作簡化為：在Y形管的兩只側管中分別加人適量酚酞試液、少量濃氨水，蓋好膠塞，不久就能觀察到酚酞溶液變紅色，現象很明顯。此外，利用操作簡單的Y形管，還可探究MnO2對H2O2分解的催化作用、物質燃燒的條件等，從而增強了實驗的對比性，增添了實驗的趣味性，提高了實驗的實效性。

（2）素材操作要精細。教師在指導學生進行實驗時，對于實驗的操作要創新設計，做到精準、有效，就能收到事半功倍的效果。做硫在氧氣中燃燒的實驗時，筆者為了讓學生體會生成的SO2對空氣的污染，精心設計了如下操作：

①在收集滿氧氣的集氣瓶中預先裝少量水、幾小粒鋅、幾片洗凈的雞蛋殼、一片新鮮的樹葉;燃燒匙里放少量硫粉，把用石蕊溶液染成紫色的小花系在燃燒匙下面，將燃燒匙穿過并固定在膠塞上。

②點燃硫粉，觀察硫在空氣中燃燒的現象;然后將燃燒匙伸入集氣瓶中并塞緊膠塞，觀察硫在氧氣中燃燒的現象。

③等到火焰熄滅后，輕輕振蕩集氣瓶，可見小花由紫色變為紅色后又褪色，鋅粒和蛋殼表面有許多氣泡產生，不久樹葉變黃。看似簡單的操作，卻做到了精細、連貫，將教材中前后的知識聯系起來，集氧氣的性質、SO2對空氣的污染、酸的性質、酸雨的危害等知識點于一體，學生參與實驗的熱情非常高，課堂氣氛很活躍。

總之，教師要準備好實驗素材，優化實驗素材的結構，按照科學的規律呈現素材，運用熟練的操作技能，不斷提高駕馭素材的能力，就能激發學生積極參與探究活動的興趣，讓學生體驗化學實驗的魅力。