巧借實驗提升高中生化學素養

劉 莉

(江蘇省豐縣中學 221700)

眾多調查顯示，學生對化學實驗有著濃厚的興趣，他們非常渴望在化學課堂上開展化學實驗，想親自探索知識的奧秘.因此，借助實驗推進化學課程教學是一個不錯的方法，它很容易被廣大學生接受.

1 制作化學實驗模型

化學很多知識都圍繞著分子、原子展開.化學選修——有機化學更是如此.對于這種微觀粒子，我們沒有辦法切實的看到它的形狀，難以理解它們的結構和比例關系.那么，教師就可以引導學生們動手做出實驗模型，將這種微觀粒子放大，接受起來更容易.

例如高中化學“有機化合物”這一節的教學.教師事先讓學生們拼團購買制作球棍模型的材料，以備上課需要.這時，為了讓學生了解碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳叁鍵的成鍵類型，教師和學生們一起動手制作出它們的空間構型.碳碳單鍵:碳原子與其他4個原子形成四面體結構.碳碳雙鍵:形成雙鍵的碳原子及與之直接相連的原子處于同一平面上.碳碳三鍵:形成鍵的碳原子及與之直接相連的原子處于同一直線上.為了加深學生的理解和記憶，隨后讓學生們繼續制作出甲烷、乙烯和乙炔這三個有機物的模型.學生們發現，甲烷呈現的是一個正四面體的形狀，乙烯呈現的是一個平面的形狀，乙炔是一個直線的形狀.學生形成了豐富的直觀印象.倘若，教師一直跟學生講單鍵、雙鍵和三鍵的定義，學生沒有辦法理解這三種成鍵方式的差別，自然更難以想象其他有機物的空間形狀.制作化學模型，學生可以把微觀的事物變得宏觀，通過觀察的方式可以提升自己的空間想象力，這也是化學思維的重要組成部分.

2 創新設計化學實驗

創新設計化學實驗的初衷是節約化學資源、傳播綠色環保的理念，提高學生的創新意識.最開始，教師可以帶著學生們思考如何創新改進化學實驗.慢慢的，教師引導學生自主創新設計化學實驗，給予學生表現的舞臺.

例如，高中化學“鐵、銅的獲取與應用”這一節的教學.教師為了培養學生的核心素養，設置了兩個教學任務：1.認識鐵及其化合物的性質，能以Fe2+、Fe3+的相互轉化為例，理解變價金屬元素的氧化還原反應實質.2.能發現和提出有探究價值的氫氧化亞鐵的制備探究方案，進行實驗探究，培養科學研究的精神.教師和學生按照課本上的方案一同進行了氫氧化亞鐵的制備.教師向NaOH溶液中滴加FeSO4.學生觀察到，溶液很快由灰綠色變成了紅褐色，很難觀察到白色沉淀.教師向學生們提問，這是為什么呢？我們有沒有辦法改進這個實驗呢？學生思考之后給出了結論，二價鐵具有很強的還原性，很快會變成三價鐵，所以很難觀察到具體、明顯的實驗現象，要想辦法防止亞鐵離子被氧化.所以應當抑制二價鐵的還原性，不妨在溶液中加入一定量的鐵粉.可是鐵粉本身也是有顏色的，也會影響對于沉淀的觀察和分析.可以在溶液中加入半透膜，防止鐵粉和氫氧化亞鐵沉淀混合在一起.學生從化學原理出發，提出了實驗創新的方法.這是學生們善于思考而得出的最終結論.

3 引進學生實際生活

值得肯定的是，理論知識的產生背景是生活實際.所以理論知識可以很容易的和我們的生活接軌.在化學學習中引進實際生活，可以激發學生學習的熱情.

例如蘇教版高中化學“化學能與電能”這一節的教學.教師在新課導入時就嘗試引進學生的生活實際.教師說，“在我們在日常生活中，無時無刻都需要用電，那么電到底是怎么產生的呢？化學能和電能之間有什么關系呢？同學們在家里有沒有觀察過遙控器里的電池，或者是老式手機里面那種大的、方塊的電池.有沒有比較淘氣的學生呢?誰曾經把遙控器里的堿性電池扣下來，拆開過?看看里面到底是什么東西.其實，這就是本節課我們所需要學習的干電池，蓄電池和鋰離子電池.”在這些電池內部，無時無刻都在進行一些化學反應.也就是常說的氧化還原反應.在氧化還原反應中，電子從比較活潑的金屬負極，通過外電路流向較不活潑的金屬正極，所以就產生了電能.教師從生活中的常見電池出發，引進了本節課原電池和原電池的構成條件，然后再開展有關的化學實驗.這時，教師在一個燒杯中倒入稀硫酸溶液，插入鐵片和銅片，用導線連接起來，學生們會對實驗現象非常感興趣.如果教師在教學開端沒有探討化學和生活的聯系，學生們一聽到“原電池”、“氧化還原反應”這幾個化學專業名詞，會覺得這節課的學習非常困難.看到實驗中的鋅片、銅片和導線，可能覺得更加困難了.所以，引進實際生活，在潛移默化中降低了知識的難度，學生會更容易接受.教師的課堂實驗開展得會更為順利.

4 合理設計實驗分組

有時，在一個實驗中，有1～3個甚至是多個變量.那么，全班就可能要進行3～4個化學實驗.教師需要對全班的同學進行一個科學的分組，才能夠滿足對照實驗的要求.為了保證實驗開展效率，教師要選擇切實可行的方式.

還是以高中化學“鐵、銅的獲取及應用”這一課的教學為例.這節課，教師總共要進行5個實驗.第1個實驗:用氫氧化鈉檢驗亞鐵離子；第2個實驗:用氯水和KSCN檢驗亞鐵離子；第3個實驗:用氫氧化鈉來檢驗三價鐵離子；第4個實驗:用KSCN檢驗三價鐵離子；第5個實驗:用氫氧化鈉檢驗銅離子.如果每個學生每個實驗都做的話，可能會浪費大量的課堂時間和大量的化學資源.沒有必要，因此教師根據學生們的意愿，將全班同學分為5個組，分別進行5個實驗.每個小組在做實驗時還需要記錄實驗現象.首先要寫出實驗的化學方程式，然后記錄出詳細的實驗現象.比如，在二價鐵離子的溶液中加入KSCN溶液，無明顯現象，但加入氯水溶液立即變成血紅色.用一個實驗的時間，全班同學可以完成5個實驗，剩下的時間可用于理論知識的學習，這樣的課堂安排會更為緊湊.有時，對于一些比較困難的實驗，單獨一個學生沒有辦法完成實驗，教師在分組還需要考慮每個學生的動手情況.每組都分配1～2個動手情況比較好的學生，再加入幾個動作能力不是很好的學生.讓這樣優秀的同學充分發揮引導作用，帶領學生一起努力，一起進步.實驗完成后，教師還可以小組為單位組織學生們反思、總結.組內成員在實驗過程中有沒有犯什么錯誤？為什么會犯這些錯誤？今后進行同類實驗時，應該按照什么樣的步驟開展？在操作時需要考慮什么問題？等等.

5 改進演示實驗

教師通過改進實驗設計常常能夠提高演示試驗的有效性、為訓練學生的觀察力創造了比較新鮮直觀的感性材料,從而引導學生走進創新的空間,并能啟迪學生獨立思考和創造的思想.而教師通過創新演示試驗、不僅可以讓學生了解相關的有機化學基礎知識,同時更提供了一種教育示范作用,以此訓練學生不迷信書本，敢于用科學的方式實現創造的精神.

例如，在進行氨與氯化氫反應的演示實驗的過程中.第一步準備好一根使用過的廢熒光燈管高約75cm.將pH試紙放在75cm長的玻璃紙膠帶上，然后放進這個小燈管里面，然后在燈管的兩端分別放置一個小棉塞，棉塞上分別涂有濃氨水和濃鹽酸溶液，過一會引導學生觀察發生的現象.pH試紙從邊緣向中心逐漸變為紅色，另一邊向中心逐漸變為變藍色，但變化的速度不同，濃鹽酸邊緣冒出約1/3的白煙.這個演示實驗不僅可以觀察到氨與氯化氫的反應，還可以觀察到氣體的運動速度和氣體的酸度.成功的演示實驗不僅起到了示范作用，還激發了學生的創造力，培養了他們的創造精神和創造力.

6 改驗證性實驗為探索性實驗

現在的中學新課程,改變了過去教科書描述問題不夠全面的風格、在許多科學實驗中，無法提供具體的現象、解釋和結果.相反，有些實驗設計為以問題或學習計劃的形式表達，學生必須根據實際研究填空、互動、回答問題.同時，他強調了學生對實踐研究活動的積極態度和獨立思考能力，從而促使學生把實踐考察與理性思考集合在一起.

所以在新課標理念的引導下,更應該充分發掘學校課程實踐中的科學探索精神實驗,或更多地把試驗性實踐變成了探索性實踐、在用心組織、潛心研究、創造新問題情境、引導學生探索和與學生共同探索學習,展示學生獲得科學知識的過程中.

例如在講原動力電池設計時,筆者首先給出了類似的一個題目：“家用手電筒中的動力電池、蓄動力電池、宇宙火箭中的高能動力電池是怎樣生成能量的.”具有物理化學基礎知識的學生很快就會發現化學能可以轉化為電能.接著,讓學生使用了桌上供應的一些藥物和各種物料：鐵塊、銅片、黑鉛棒、稀硫酸、硫酸銅晶體、水、蔗糖溶液、電流表、電線若干.需要學生設計原電池，驗證外部電路、內電線上工作情況，并得到輸出電壓，觀測在該設備上工作時所形成的現象.很顯然，這是一項具有挑戰性、富于創新的實驗課題.通過學生對實驗藥物和材質進行了嘗試選擇，并對實驗條件加以合理控制，對現象加以仔細觀察和記憶,然后再由學生們根據實驗實際情況，上述電池的電極材料、溶液組成、電極現象和電極反應都涵蓋在了一起.

與其讓學生依葫蘆畫瓢的一邊閱讀一邊操作，還不如通過創造新情境和提供藥物和材料，讓學生學會仔細思考、操作，通過仔細觀察、詳細記憶，主動根據實踐現象進行分析，總結,從而構成了創新性探究課，學習者的思維也被激發.對于提高實踐才能和創造力的發揮,有著重大的含義.通過改變“試驗性”實驗為“探究性”實驗、不但能使學習者積極地進參加實踐、還能促使學習者了解實踐的根本原理,既“知其然”又“知其之所以然”，把情感認知提高到科學道德理性高程.“探究性”實驗同時還創造了理論指導實踐、在全新情景下處理全新問題的機會，從而培育了學習者的創造性思維能力.

總而言之，在化學課堂上安排實驗能夠有效的豐富課堂形式.教師督促學生在課堂上動手、動腦、動口，一步一步的帶領學生認識化學現象，學習化學知識，幫助學生培養良好的學習習慣，最終形成較高的化學學科素養.