以化學實驗為教學切入口，提高化學課堂教學有效性研究

李銀章

摘 要：化學教師充分利用實驗這一教與學的利器，必能使化學課堂更具魅力，從而達到提高學生的學習效率，提升學生化學素養。

關鍵詞：化學;實驗;核心素養

化學核心素養是學生在化學學習中掌握的解決問題的化學思維能力，即學習化學學科之后形成的，能夠參與和討論化學問題，提出科學見解的能力，是科學素養在化學育人中的體現。化學是一門以實驗為基礎的科學，實驗是學生認識化學的窗口，生動的演示實驗和學生實驗最能吸引學生的注意，激發起學習興趣。化學教師如果能充分利用實驗這一教與學的利器，必能使化學課堂更具魅力，從而達到提高學生的學習效率，提升學生化學素養。

一、創設化學實驗情境，培養實驗探究能力。

科學探究作為發現科學事實，揭示科學規律的過程和方法，在科學教育中有重要的意義。在教學中，教師應創設化學實驗情境，讓學生親歷思考和探究的過程，領悟科學探究的方法，通過探究性課堂教學培養學生的創新精神和實踐能力。例如在選修4《化學反應原理》的《原電池》設計中，筆者采取在必修二單液原電池的基礎上，設計一系列的探究實驗，層層深入，在學生認知的矛盾沖突和質疑、問難中探究，最后順利過渡到雙液原電池。具體設計如下。

實驗1：學生分組實驗將鋅片和銅片獨立浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中，裝置如圖：

現象：鋅片表面明顯有銅析出，銅片沒有現象。

（實驗中單獨置一銅片于另一CuSO4溶液中，以作對比，說明銅不與硫酸銅溶液反應。）

實驗2：學生分組實驗將鋅片和銅片分別通過導線與電流計連接，并使鋅片和銅片直接接觸，然后浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中，裝置如圖

現象：銅片表面明顯有銅析出，電流計指示無電流通過。

問題與思考：上述實驗裝置構成了原電池嗎？如果沒有發生原電池反應，銅片表面為什么明顯有紅色的銅析出，并且鋅片逐漸溶解？如果實驗裝置就是原電池，為什么電流計的指針又不動，表現出無電流產生？

實驗3：學生分組實驗將鋅片和銅片分別通過導線與電流計連接，并使鋅片和銅片不直接接觸，再同時浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中，裝置如圖

現象1：電流計指針發生偏移，并指示電子是由鋅片流向銅片，在銅片表面有紅色的銅析出。

結論：發生了原電池反應，肯定裝置構成了原電池。其中鋅為原電池的負極，銅為正極。

現象2：隨著上述實驗時間的延續，電流計指針偏轉的角度逐漸減小，最終又沒有電流通過。同時鋅片表面逐漸被銅全部覆蓋。

問題與思考：作為原電池，其功能就是要將化學能轉換成電能，上述實驗中負極上的變化勢必影響原電池的供電效率。能否設法阻止溶液中的Cu2+在負極表面還原？

實驗4：學生分組實驗將鋅片和銅片分別通過導線與電流計連接，分別將鋅片浸入盛有硫酸鋅溶液的燒杯和銅片浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中，兩燒杯用鹽橋連結，裝置如圖

分析：改進后的裝置能持續、穩定的產生電流的原因。分析過程中，要求學生指出上述原電池裝置是將什么反應的化學能轉換成電能，并分別寫出其中負極和正極的電極反應式以及該電池的總反應方程式。

通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學探究的過程，激發學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力。

二、設計實驗，培養學生對知識體系的建構能力。

建構主義認為學習是學習者利用感覺吸收并且構建意義活動的過程，這一過程不是被動的接受外部知識，而是同學習者接觸的外部世界相互作用的結果。筆者為學生創設實驗情境，引導學生在實驗情境中運用知識，既是知識的遷移又是知識的升華，讓學生學有所用，體驗學習的快樂，享受問題解決的樂趣，實現新舊知識的構建，將零散的知識串聯起來，形成知體系。

學生是學習化學的主人，教師是化學學習的組織者、引導者與合作者，如果讓“主人”動起來，教學自然會更有成效。例如筆者在高一必修一化學教學中，在《幾種重要金屬的化合物》的“鋁三角”關系的時候，學生學的很艱難、很吃力，為了幫助學生突破難點，筆者設計了幾組簡單易行的試管實驗，要求每個同學動手操作，親歷親為。根據實驗現象寫相關的方程式，結果收到很好的反響，具體實驗設計如下：

實驗藥品：AlCl3溶液、NaOH溶液、氨水、鹽酸、CO2。

實驗要求：藥品自選，滴加順序由自己決定，但是必須及時記錄實驗現象，同時寫出相應的化學方程式。

通過實驗學生比較容易的理解了，向AlCl3溶液中加少量NaOH溶液得到Al（OH）3，而加入過量NaOH溶液得到NaAlO2;向NaAlO2溶液中加少量鹽酸得到Al（OH）3，而加入過量鹽酸得到AlCl3;用AlCl3溶液制備Al（OH）3-選擇氨水;同時包括高一暫不要求的NaAlO2與AlCl3的雙水解反應等，幫助學生完整的構建了“鋁三角”體系。

通過實驗，學習就避免了學生在學習中孤立地看待知識，只會機械背誦，而是通過動手實驗，觀察現象，將抽象的知識形象化、具體化，主動地把它納入自己的知識體系中，很容易的形成了自己系統的知識網絡，并且激發了學生的學習熱情和興趣。我們都知道成功的教學需要的不是強制，而是激發學生的興趣。興趣能產生激情，在興趣的催化下，學生能樹立起信心，朝氣蓬勃、積極向上地學習，能更愉快地參加到知識的形成過程中去。

三、挖掘教材實驗，培養學生質疑、嚴謹的思維能力。

科學研究需要實事求是、敢于質疑的實證精神。教材是學習的重要參考資料，但其中的一些實驗也不很完美，我們有必要讓學生像老師一樣去質疑、去實踐、去認知，在司空見慣之處尋找修正和創新的空間。

例如：化學反應速率的測量是一個相對抽象的知識，為了增加學生的感性認識，選修4《化學反應原理》中用【實驗2-1】來引導學生，使他們得出只根據看到的氣泡產生的快、慢來表示反應的速率是模糊的、不準確的判斷。教材采取對比實驗，根據產生相同體積（10ml）的H2所耗時間的多少來計算化學反應速率。在實驗前，筆者引導學生通過教材圖2-1的提示，還有沒有其它方法測定化學反應速率。學生討論交流，很容易得到了在相同的時間內看產生H2體積的多少;也可以在相同時間內測量溶液中H+濃度的變化（使用pH計）;還可以測量鋅粒質量的變化等。在交流中學生更透徹的理解：反應速率表示方法的共同之處，都是用在單位時間內反應前后的反應物或生成物的物質的量濃度變化來表示。

學生在分組實驗中發現教材的此實驗存在很多方面的問題：藥品用量多，反應時間長;操作復雜，需要兩套實驗裝置;測量誤差大，反應放熱引起的氣體膨脹，液體體積引起的氣體體積折算，非標準狀況下轉換計算速率，氣壓變化引起的硫酸加入困難等。筆者肯定了學生的質疑，并且引導學生對實驗進行完善，如將分液漏斗換為恒壓漏斗，或更換原理（將錐形瓶置于電子天平上，向硫酸溶液中加鋅粒，由質量減少來反映化學反應速率）。愛因斯坦曾經說過“提出一個問題，往往比解決一個問題更重要。”解決一個問題往往是一個化學上的技能而已，而提出一個新的問題，特別是帶有創見性的問題，是極其可貴的，同時也培養了學生嚴謹的思維能力。

總之，作為一名化學老師，在化學教學、特別是實驗教學過程中，應不斷鼓勵學生積極動腦、動手，并通過多方面的自主探究活動，達到學好化學的目的，讓學生真正體驗到學習自然科學的樂趣，更好地了解科學方法，獲取科學知識，逐步培養實驗探究能力，最終形成極高的化學素養，只有這樣，我們才會在教學上取得真正的成功。

參考文獻

[1]林肅浩、趙琦：運用創新實驗培育高中生化學核心素養《中學化學教學參考》

[2]黃劍鋒：挖掘教材實驗培養學生實驗觀《中學化學教學參考》

[3]選修4《化學反應原理》教師教學用書