讓實驗教學在提升學生素養中大放異彩

摘 要：有效實驗設計在培養學生學科核心素養中有重要作用，可通過創設問題情境激思維火花，利用異常現象激探究欲望，巧妙設置問點引探究方向等策略開展實驗教學，以便充分發揮實驗教學在育人中的價值。

關鍵詞：實驗設計;有效性;核心素養

一、 一堂區級公開課引發的思考

2019年，主題為“氯氣的性質”的區級公開課在我校舉行。因為氯氣有毒，所以很多教師在日常教學中不愿現場開展有關氯氣性質的探究實驗，而采取口述或播放視頻的方式描述實驗及實驗現象，因而讓學生錯失了一次非常好的科學探究和素養發展的機會，同時也降低了課堂教學的效率。而在此次公開課上，上課教師精心設計的實驗教學在課堂上大放異彩，激發了學生的興趣和強烈的求知欲，讓化學課堂充滿魅力。下面我們一起分享一些精彩片段。

（一）實驗模擬案發現場，層層剖析最終找到自救辦法

筆者在新課引入時，用塑料瓶模擬混合潔廁靈和84消毒液引發中毒事件的案發現場，引導學生找到罪魁禍首，激發學生學習熱情。然后拋出問題“如果你在現場，如何自救？”通過演示實驗向瓶中加水和加NaOH的效果對比（瓶子癟的程度），引出氯氣與水及NaOH的反應，進一步引導學生得出如果生活中氯氣泄漏，可采用捂濕毛巾或浸有肥皂水的毛巾的方法逃離現場，同時向空氣中噴灑堿液吸收氯氣。

（二）小杯子大用處，搖身一變變廢為寶

外校一位教師在探究氯氣的性質時，她準備了一個奶茶店帶蓋的飲料杯，杯內裝有少量KMnO4粉末，蓋上有一小孔，通過小孔插入吸管，在吸管口和小孔處塞上棉花，吸管從上到下依次粘有濕潤的淀粉KI試紙、紫色石蕊試紙、pH試紙和紅色紙片。實驗開始，棉花用NaOH溶液潤濕，然后通過吸管向杯內注入適量濃鹽酸，迅速塞上棉花，引導學生仔細觀察并分析實驗現象。這樣一套集制備、性質探究和尾氣吸收于一體的小型實驗裝置，讓在座的師生大開眼界。

（三）比一比，誰的氯氣制備更環保

在氯氣制備上，各校教師各顯神通，其中最環保的是有一位教師將KMnO4粉末密封在輸液袋中，然后用小針筒注入適量濃鹽酸，很好地解決了氯氣有毒的問題。

巧妙的實驗設計，精彩的實驗演示，讓原本枯燥的課堂顯得靈動活潑，充滿生機。學生在真實的實驗情境中解決實際問題，在知識的學習中提升學科素養。所以教師在日常教學中要注重實驗有效設計，激發學生學習化學興趣，啟迪學生科學思維，訓練學生科學方法，培養學生的科學態度和價值觀。

二、 有效實驗設計在培養學生學科核心素養中的價值

（一）激發學生學習興趣，培養學生觀察和分析推理能力

好奇是學生的天性，好奇心是創新潛在的動力，是創新的萌芽。有效的實驗設計可以讓學生由“觀”生“趣”，由“趣”激“疑”，由“疑”導“想”，由“想”得“知”。這樣既能打好基礎知識，又能開發學生智力，培養學生的觀察能力和分析推理能力。

如上述公開課上，筆者用塑料瓶模擬案發現場，產生的黃綠色氣體馬上引起了學生的興趣，“原來這就是罪魁禍首，它是誰？它是如何產生的？它的性質如何？如果我在案發現場，如何利用所學的知識進行自救？”這一系列的問題都會在學生腦中閃現，在這些問題的驅使下學生有了更強烈的探究欲望，激起學生學習的熱情和動力。

（二）突破課堂教學難點，提升學生科學思維能力

教學難點是指學生不易理解的知識，或不易掌握的技能技巧。而實驗教學以其直觀、一目了然的特點，成為突破教學難點的一個重要手段。

如上述公開課上，學生不清楚到底是氯氣具有漂白性還是氯水中的某種成分具有漂白性？于是筆者設計了對照實驗：將紅色紙片分別放入裝有以下物質的試劑瓶：1號干燥的氯氣;2號一定濃度的鹽酸;3號新制的氯水。學生通過觀察，發現只有3號褪色，分析氯水成分，排除氯氣、水和鹽酸使其褪色的可能，根據氧化還原反應中化合價的變化規律，推導出氯氣和水反應生成具有漂白性的新物質，引導學生完成方程式的書寫。

這樣設計的實驗教學，不但落實了知識點，突破了難點，而且培養了學生的觀察能力、分析問題的能力以及科學思維的能力，讓科學素養落地生根。

（三）積極構建創新氛圍，培養學生創造性思維能力

課堂精彩，需要教師精心經營。教師對教材實驗的目的、要求和功能要作精心分析和靈活處理，精心經營的課堂能使學生在潛移默化中掌握知識，更能培養他們的創造性思維。

如我校新教師演示銅與稀硝酸反應的實驗，將銅片放入裝有稀硝酸的試管中，結果學生觀察到紅棕色氣體，無法說明其還原產物為無色NO氣體，上課時教師只能向學生解釋，這是由于生成的NO遇空氣中的氧氣生成NO2氣體。雖然學生知道了結果，但由于實驗現象與理論反應無法吻合，不但沒有發揮化學實驗教學的作用，反而給教學帶來負面影響。因此須對這一實驗進行改進。

改進要求：①反應開始前怎樣避免裝置內的空氣;②反應后能有效通入空氣，證明NO;③NO和NO2都是污染性氣體，反應結束要防止其逸散到空氣中。

學生熱烈討論，最后給出實驗設計方案：

①把銅片放入針筒內，然后抽取適量稀硝酸，用橡皮塞塞住針筒，反應產生無色氣體（活塞向外移動），反應結束后將反應溶液擠出，抽取一定量空氣，氣體變成紅棕色。

②礦泉水瓶中裝入適量稀硝酸，然后慢慢將空氣擠出，將系有銅絲的蓋子迅速蓋上，松開后倒轉瓶子使其反應。瓶子慢慢膨脹，說明有無色氣體產生。接著將瓶子再倒轉，反應結束。打開瓶蓋，空氣進入，氣體變成紅棕色。

該實驗經過如此設計以后，充分發揮了學生的主體作用，讓學生充分地動腦、動手、動口，從而激發他們的創造性思維，這也是符合新課程理念的。

三、 有效實驗設計在培養學生學科核心素養中的策略

在新課程理念下，實驗設計要體現科學探究的重要性，所以要求我們在設計時要有巧妙的構思與新意。下面筆者結合日常教學談談如何來設計有效的實驗教學。

（一）創設問題情境，激起思維火花

心理學研究表明，意識到問題的存在是思維的起點，所以教師在設計實驗時要創設問題情境，始終要讓學生產生發現問題和解決問題的渴求和欲望，達到當他面臨某一情境時，會自發地產生“為什么？怎么去解決？有沒有新的問題？”等一連串想法，從而充分調動學生的學習積極性。下面以“化學電源”一節為例：

【問題情境一】教師拿出手機，“老師手機沒電了，你們能否利用自己的所學，幫老師設計一個充電器？”教師提供以下材料：銅片、鋅片、硫酸銅溶液、燒杯、導線若干，學生根據原電池工作原理，很快設計好實驗裝置，如圖1所示。

【問題情境二】經電流表檢測，上述原電池能正常工作，但電流很快減弱并消失，什么原因？如何獲得持續穩定的電流？這時教師引導學生仔細觀察電解質溶液和銅片、鋅片表面變化，得出導致電流減弱并消失的原因是鋅和硫酸銅溶液接觸，所以反應一段時間后鋅片周圍的銅離子直接在鋅片上析出。如何解決這個問題？學生經過討論設計出如圖2的實驗裝置。

【問題情境三】再經電流表檢測，該裝置能獲得持續穩定的電流，但是電流很小。在教師的引導下，學生生成了兩個問題：1. 該裝置產生電流小的可能原因是什么？2. 如何改進裝置，獲得更強電流呢？學生經過討論又設計出如圖3的實驗裝置。

這樣設計的實驗教學，激發了學生的學習興趣，也讓學生在觀察中發現問題，分析問題，最后解決問題。由此課堂不再枯燥無味，知識點不再死記硬背，也就與新課程理念充分吻合。

（二）利用異常現象，激發探究欲望

在實驗教學中出現“意外”，這是非常好的動態生成教學資源。如果教師設計巧妙，一個失敗的實驗更具教學價值。

如Fe2+的檢驗：取少量溶液于試管，滴加幾滴KSCN溶液，無明顯現象，再加幾滴H2O2，結果學生沒有看到預期的血紅色。此時筆者及時抓住“意外”，讓學生大膽猜測，并設計實驗方案驗證自己的猜測。學生在生疑、討論、實驗探究中激活思維，拓展想象空間，讓創造的火花燦爛地綻放。

（三）巧妙設置問點，引導探究方向

在實驗教學過程中，當學生的思維受阻時，教師的問題設計就顯得尤為重要。若教師忽略問題的設計，“任意問”“隨便問”“模糊問”“大而化之的問”，結果使學生很難把握“問點”，要么無法回答，要么答非所問。所以巧妙設疑是誘導學生積極思維，誘發學生研究實驗的最佳方案。

如銅與濃硝酸反應，學生認為應該是溶液變成藍色，而實驗結果卻是綠色的，如果直接問學生為什么，估計他們無從回答。如果教師此時設計一串問題：①銅與濃硝酸反應的產物由哪些？②溶液呈綠色可能由哪些因素引起的？③NO2能溶于水嗎？④如何證明你的猜測是否正確？最終引導學生得出結論：銅與濃硝酸反應，產生的NO2溶解在硝酸銅溶液中，所以溶液顯綠色而不是藍色。

陶行知曾經說過：“解放孩子的頭腦，使之能想;解放孩子的雙手，使之能干;解放孩子的眼睛，使之能看;解放孩子的嘴巴，使之能講。”因此，作為化學教師，我們一定要利用一切手段提高實驗教學的效率，提升學生學科核心素養，把學生培養成適合時代的人才。

參考文獻：

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[3]李檢保.新課標下高中化學實驗教學探討[J].中國教育技術裝備，2012（2）：15.

作者簡介：

王秀英，浙江省杭州市，杭州市塘棲中學。