優化化學實驗教學的途徑

王曉玲 覃文軍

【摘要】本文論述優化化學實驗教學的途徑，認為教師可以結合時事進行教學、巧改實驗裝置、創設實驗問題情境、拓展探究實驗，以激發學生實驗興趣、強化學生對化學知識的理解、啟發學生的實驗思維，使其養成嚴謹的科學態度，從而提高學生的科學素養。

【關鍵詞】初中化學 實驗教學 科學素養

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）29-0135-02

九年級化學教師用書中指出：“搞好新課程的教學工作，其中最主要的就是把培養學生學習化學興趣、提高學生的科學素養放在首位。”學生科學素養包括科學興趣、科學知識、科學方法和科學精神四大要素，科學素養的培育與提高是化學教學的重要目標?；瘜W是一門以實驗為基礎的學科，實驗教學是化學教學的重要組成部分。實驗教學可激發學生的實驗興趣，幫助學生理解理論概念、掌握操作技能、發展思維能力等，更好地促進學生學科素養的提高。在初中化學教學中，科粵版教材的實驗內容豐富、可整合性強，教師可根據實際情況對課本內容進行整合優化，圍繞提高學生科學素養進行積極的改進和拓展，以收獲更好的教學效果。

一、結合時事，激發學生濃厚實驗興趣

新冠肺炎疫情突如其來，疫情防控知識涉及消毒劑的使用，常見消毒劑有84消毒液及醫用酒精（75%乙醇）。學生發現，市面銷售的84消毒液一般有效氯濃度為4%～7%，而我們通常需要使用濃度為500mg/L的消毒液，如何配制一定濃度的消毒液是擺在學生面前的現實問題。這就是課本關于“溶液稀釋計算并配制”的內容。線上教學時，教師出示問題：“家庭消毒需1000mL濃度為500mg/L的消毒液，需要取多少濃度（溶質質量分數）為5%的84消毒液，需加多少水？”

教師引導學生計算：根據稀釋前后溶質質量不變的原則，“所需原液的量×50mg/L=500mg/1000mL×1000mL”，得出原液量為10mL，所需加水量為1000mL-10mL=990mL。由此可歸納出：要得到1000mL有效含氯量濃度500mg/L的消毒液，可將10mL 5%濃度的84消毒液與990mL水混合。學生在計算中出現的問題主要是單位的換算。接著教師鼓勵學生動手量取實驗所需試劑——84消毒液原液和水。學生在疫情期間居家學習，可以充分利用家庭器具進行動手實驗?；诖耍處煿膭顚W生嘗試運用各種工具進行量取，如運用注射器取10mL 84消毒液原液，用礦泉水瓶、噴壺等量取990mL的水。最后，教師引導學生動手操作，制備一定濃度的消毒液，即將84消毒液原液與水充分混合。學生實驗興致高漲，還有學生把實驗過程錄制成小視頻供其他同學學習，有效避免了以往按照課本實驗完成配制一定溶質質量分數氯化鈉溶液教學時的沉悶和低效。

在化學教學中培養學生的科學素養首先是激發學生的興趣，利用時事能高效地達成這個目標，讓學生產生親近科學、體驗科學、熱愛科學的積極情感。

二、巧改實驗裝置，強化學生對化學知識的理解

教材第四章第三節“質量守恒定律”通過三個實驗探究物質發生化學變化前后，參加反應的各物質質量總和是否等于生成的各物質質量總和。其中，實驗4-7在敞口裝置中（錐形瓶塞中插入玻璃管與大氣相通）讓大理石與稀鹽酸發生反應并通過托盤天平稱量對比反應前后物質的質量;實驗4-8在密閉裝置（錐形瓶塞中插入玻璃管縛緊氣球）中讓大理石與稀鹽酸發生反應并通過托盤天平稱量對比反應前后物質的質量。這兩個實驗旨在通過對比得出“有氣體參與的反應，應在密閉容器中驗證質量守恒定律”。但是，由于實驗4-8氣球膨脹，托盤天平指針會有輕微偏移，這偏移學生是不易察覺的，有很多教師急于得到“化學反應前后質量守恒”而“巧妙”將其掩蓋。這樣的實驗教學細節資源沒利用好，不僅違背實驗的初衷，還會使某些看到指針偏差的學生產生不尊重客觀事實的心態，甚至錯失一個關于浮力對質量守恒實驗影響的探究。

基于此，筆者巧改實驗儀器，將計量粗糙的托盤天平替換為精密的電子秤，既節省了實驗時間，又能準確反映出反應前后質量的細微變化，強化學生對守恒定律知識的理解，也為浮力對實驗的影響探究提供有力的數據。改進后的實驗4-7過程如下：往電子秤上裝有大理石的敞口裝置中倒入稀鹽酸，隨著大量氣泡的產生，明顯看到電子秤顯示屏數字逐漸減小至穩定，學生很容易得出由于氣體逸出使反應物質質量變小了。那么如何讓逸出的氣體留在裝置中呢？運用膠塞將敞口裝置改裝成密閉裝置即可。但實驗時密閉裝置出現氣壓太大導致膠塞往外沖，氣體同樣會逸出。此時，學生理解了課本實驗4-8在膠塞插入玻璃管并縛上氣球的原因——實驗中氣球既可以防氣體逸出又可以緩沖氣壓。可是學生又發現新問題——電子秤的示數是略有減小的。教師引導學生思考：為什么電子秤的示數會發生變化？“質量守恒定律”還成立嗎？用電子秤和托盤天平進行實驗，分別有什么優缺點？學生積極思考、查找資料、互相交流，得出“有氣體參與或有氣體生成的化學反應，應該在密閉容器中進行實驗，才能驗證質量守恒定律”“質量守恒定律是成立的、可靠的”等結論，發展了學生的質疑精神與實事求是的科學探究精神。

通過改變實驗儀器或裝置進行探究，可以讓學生一步步尋找事實真相，逐漸加深對定律的理解，從而形成對化學知識的理性認識和深刻理解。

又如，在第六章第二節“金屬與稀鹽酸反應”中，課本將鋁、鐵、銅分別放入三支試管觀察。如果教師在課堂教學時組織學生分組實驗會需要清洗很多試管，也不方便對比，我們可以利用可樂瓶底作為反應裝置，可樂瓶底有多個凹槽，可同時進行不同的反應。加入同種稀鹽酸，在凹槽分別加入不同的金屬，這樣，學生可對比感受不同金屬與同濃度的酸反應的劇烈程度、產熱情況，等等，對金屬的活動性有更直接、更感性的認識。改進實驗裝置或儀器優化實驗，加強學生對實驗原理、過程、誤差、評價、判析的體驗，使學生對化學概念、理論等科學知識有更深刻的理解與掌握。

三、創設實驗問題情境，啟發學生縝密實驗思維

化學教材中實驗步驟的陳述大多言簡意賅，只羅列實驗目的、實驗設計、現象記錄、結論與事實等，對實驗過程的分析、啟迪、延伸沒有過多的分析，因此，教師要在教學設計上下功夫。在教學實施中我們采取創設問題情境的方法啟迪學生的思維，以強化實驗過程體驗達到優化實驗教學的效果。例如第八章第三節“認識酸跟堿的中和反應”中，實驗表格只有兩項，“操作步驟”和“觀察到的現象”。

為了理順學生思路，我們增添“結論”和“問題”兩項，通過實驗現象創設問題情境，由淺入深導出結論，或由結論進一步提出問題，以培養學生縝密的實驗思維。①中溶液變紅，溶液顯堿性;②中溶液由紅色變無色，堿性消失，溶液可能為中性或酸性;③中可能出現兩種現象，無色溶液立刻變紅，說明原溶液顯中性，加堿后顯堿性，另一種情況無色溶液過一段時間才變紅，說明原溶液顯酸性，與加入的堿反應完后，堿過量，溶液才顯堿性;④溶液由紅色變無色，堿性消失，再次驗證酸堿已發生反應。教師此時再追問：溶液里有哪些物質？學生做出以下猜想：猜想一，生成物與鹽酸;猜想二，生成物與氫氧化鈉;猜想三，只有生成物。根據在酚酞環境下溶液為無色的現象，得出溶液應不顯堿性的結論，排除猜想二;驗證猜想一和猜想三只需要用酸堿指示劑區分酸性和中性溶液即可。教師引導學生對驗證的方法進行討論和實驗驗證。教師再問，為什么能用“在酒精燈火焰加熱烘干沾有反應后溶液的玻璃棒”驗證生成物的真實存在？由于加熱后鹽酸揮發，若出現白色固體，說明酸堿反應有新物質產生，鹽酸是不影響生成物氯化鈉的鑒別的。教師在問題情境中一步步引導學生的思維走向深入，若僅僅把實驗中溶液顏色的變化作為引起學生的興趣處理而沒做進一步的探究，便沒能體現教材編寫的深層次意圖，學生失去了通過實驗加深思考的體驗，沒能形成探究酸堿反應是否發生和反應后物質成分的方法。

借助實驗教學中的問題引導啟發學生縝密地思考和推理，學生會深刻體驗實驗求證的過程。學生化學學習不僅是學習課本知識，更重要的是在不斷思考中清晰地認識實驗等客觀事物的步驟和方法，從而形成學習化學的科學方法和思維。

四、拓展探究實驗，讓學生養成嚴謹科學態度

探究式實驗是初中化學學習的重要內容，在化學課本的第一章第一節就有鋪墊，隨著學習的深入，學生對“觀察與問題—假設與預測—實驗與事實—解釋與結論—反思與評價—表達與交流”的探究模式有了深入的了解，尤其在學習完“酸堿鹽”內容后，通過自主探究優化實驗教學的時機就很成熟了。教師此時要基于課本實驗精心整合拓展探究內容，讓學生在實踐探究過程中養成嚴謹的科學態度。例如設計“氫氧化鈉變質專題”的實驗探究，四個探究活動層層遞進：①氫氧化鈉變質的原因，變質在什么情況下容易發生，應如何保存氫氧化鈉;②如何判斷氫氧化鈉變質;③探究氫氧化鈉變質的程度，是部分變質還是全部變質;④如何除去變質氫氧化鈉中的雜質碳酸鈉。實驗的設計、實驗的步驟、實驗的現象描述、實驗的結論、交流討論等環節嚴謹，讓學生感受到對待實驗探究不能隨意憑感覺臆斷，特別要注意對比加入不同試劑的優缺點、加入試劑的先后順序差異、加入試劑的量對實驗目的實現的影響，等等。這個基于課本并拓展整合的探究實驗教學綜合地運用了堿和非金屬氧化物、堿和指示劑、酸和鹽、堿和鹽、鹽和鹽等化學反應的原理，通過實驗鞏固相關知識點，發展了學生的嚴謹科學精神、認真負責科學態度，學生學會思考、尊重事實、敢于質疑、樂于合作，從而提高化學學科素養。同時，在探究實驗教學中融入離子的檢驗、分離、提純等技能，鞏固和提高了學生對酸堿鹽知識掌握的深度和廣度，強化了實驗探究的綜合能力，讓學生的認知發生質的飛躍，為接下來的高中學習打下堅實基礎。

以上實驗教學優化是筆者結合教學實踐得出的結論，教師要本著教化學不僅是教知識、學生學化學不僅是學知識、必須將學生的科學素養培育放首位的原則，盡可能地利用好實驗教學這一平臺，激發學生興趣、啟迪學生思維，讓學生掌握方法、樹立積極的科學態度與價值觀，提高學生的科學素養。

注：本文系北海市教育科學規劃課題“基于學科核心素養的初中化學實驗創新實踐研究”的階段研究成果。

作者簡介：王曉玲（1972— ），女，大學本科學歷，高級教師，研究方向為初中化學教學研究;覃文軍（1969— ），女，大學本科學歷，高級教師，研究方向為初中化學教學研究。

（責編 劉小瑗）