化學實驗教學改進的實踐與思考

周曉蕓

一、學情分析及實驗構(gòu)思

本節(jié)實驗課是在復習階段開設(shè)的，學生已經(jīng)學完了滬教版化學九年級的內(nèi)容，建立了較完備的知識體系。在此階段，學生對化學的興趣從感性趨向于理性，但知識的重復講解與灌輸讓他們感覺到疲憊與枯燥。如何將教材中的一些實驗巧妙地串聯(lián)在課堂教學中？如何以激發(fā)學生積極性為出發(fā)點和落腳點，將固有的實驗教學改進為探究性的實驗教學？通過思考，筆者設(shè)計了本節(jié)實驗復習課。基于教材，筆者利用注射器，對教材中出現(xiàn)的實驗，比如“探究氣體溶解性與壓強的關(guān)系”“裝置氣密性檢查”“氫氧化鈉性質(zhì)探究”等，進行挖掘、改進注射器是常見的醫(yī)療用品，學生對它并不陌生。它有著密閉性好、體積可變、材質(zhì)透明、便于觀察、使用簡便、操作靈活等優(yōu)點，常用在中學化學改進與創(chuàng)新實驗中。

二、教學目標

通過探究碳酸飲料中氣體的溶解性與壓強的關(guān)系，建構(gòu)對化學實驗中與氣壓變化有關(guān)的模型的認知，促進理化知識的融合；通過用注射器對裝置氣密性進行檢查的實驗，強化鞏固模型認知；通過設(shè)計對比實驗，證明二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的發(fā)生，滲透科學方法；對教材實驗進行分析并改進裝置，讓學生主動參與實驗探究活動，提高學生對復習課的興趣，體會科學探究的一般過程，增強科學思維能力，發(fā)展核心素養(yǎng)。

三、教學過程

1.創(chuàng)設(shè)問題情境

師：注射器是一種常見的醫(yī)療用具。早在15世紀，意大利人卡蒂內(nèi)爾就提出了注射器原理，一百多年來，它在醫(yī)學上發(fā)揮了重要作用。在化學實驗中，注射器同樣“身手不凡”。

師：請同學們觀察注射器。它有活塞，堵住一頭可以形成封閉體系；用活塞可以推拉抽取液體、氣體；刻度可以用于量取定量液體或氣體。小小的注射器在化學中到底有哪些作用呢？

設(shè)計意圖：通過對注射器的了解、觀察，學生的好奇心和探究欲望被激發(fā)，為接下來的學習做了良好的鋪墊。

2.活動探究1：探究氣體溶解性與壓強的關(guān)系

問題1：雪碧屬于碳酸飲料，溶解了大量的二氧化碳氣體。請思考，有哪些方法可以讓雪碧中的二氧化碳“現(xiàn)身”？

學生交流討論，有的說加熱，有的說振蕩，有的說打開瓶塞。

追問：還有什么方法呢？

生1：用注射器抽取瓶內(nèi)氣體。

師生結(jié)合提供的實驗器材共同思考、設(shè)計實驗。學生演示實驗并描述實驗現(xiàn)象。

實驗裝置如圖1。

實驗操作與現(xiàn)象：（1）抽取一定量雪碧注入具支試管中；（2）具支試管一端連接注射器；（3）推、拉注射器活塞；（4）拉活塞時，瓶內(nèi)氣壓減小，有氣泡生成；推活塞時，瓶內(nèi)氣壓增大，無明顯現(xiàn)象。

師生討論總結(jié)：通過推、拉注射器活塞可以改變裝置壓強；壓強增大，氣體的溶解性增大；壓強減小，氣體的溶解性減小。

設(shè)計意圖：溶解性是學生比較模糊而陌生的概念，教材對氣體溶解性也沒有過多描述。教師利用注射器拓展此探究實驗，讓學生可以直觀感受到氣體的溶解能力與壓強的關(guān)系。此實驗操作簡單，現(xiàn)象明顯，能促進理化知識的融合。

3.活動探究2：裝置氣密性檢查

師：請回顧兩種常見的檢查裝置氣密性的方法，即手捂法（圖2）與液封法（圖3）。

問題2：兩種方法操作不同，現(xiàn)象也不同，它們是如何通過改變氣壓來完成實驗的？

學生交流討論。若氣密性良好，如圖2，手捂，瓶內(nèi)壓強增大，氣泡冒出；如圖3，往長頸漏斗中加水，瓶內(nèi)壓強增大，液柱上升。

追問：注射器也可以改變裝置壓強，它能幫助檢查氣密性嗎？

師生結(jié)合提供的實驗器材共同思考、設(shè)計實驗。學生演示實驗并描述實驗現(xiàn)象。

實驗裝置如圖4。

實驗操作與現(xiàn)象：推動注射器活塞，液柱上升；拉動注射器活塞，有氣泡生成。

師生討論總結(jié)：檢查裝置氣密性的方法，即將裝置密封（如液封）→改變裝置壓強（借助注射器）→判斷氣體或液體流動方向。

設(shè)計意圖：實驗室制備氣體是教材第二章的重難點，而裝置氣密性的檢查是其重要環(huán)節(jié)。活動1中，探究氣體溶解性與壓強的關(guān)系時，學生已經(jīng)初步建構(gòu)對化學實驗中與氣壓變化有關(guān)的模型的認知，此時學生可自然而然想出借助注射器檢查裝置氣密性。在一連串實驗中，學生能直觀而清晰地感受到注射器是一種可以改變壓強的容器，鞏固與強化了模型建構(gòu)。

4.活動探究3：氫氧化鈉性質(zhì)探究

師：請回顧氫氧化鈉的化學性質(zhì)。

問題3：如何驗證二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)？有哪些方法？如何用實驗證明？

學生交流討論，有的說通過反應(yīng)物氫氧化鈉或二氧化碳的減少或消失來驗證，有的說通過有新物質(zhì)碳酸鈉的生成來驗證。

實驗設(shè)計：通過二氧化碳體積的減少證明反應(yīng)發(fā)生。

實驗器材：注射器、雪碧（提供二氧化碳）、氫氧化鈉溶液、橡膠塞。

實驗操作：（1）用注射器從雪碧中抽取10毫升二氧化碳氣體。（2）再迅速抽取5毫升氫氧化鈉溶液。（3）將針孔用橡膠塞堵住，上下顛倒。

實驗現(xiàn)象：第1組的活塞移動至6ml；第2組的活塞移動至7ml；第3組的活塞移動至7ml；第4組的活塞移動至8ml。

追問：此實驗是否能證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)？嚴謹嗎？

有學生提出實驗不嚴謹，需要進行對比實驗。

師生進行對比實驗，將器材中的氫氧化鈉溶液換成水，操作不變，觀察現(xiàn)象：第1組的活塞移動至9ml；第2組的活塞移動至10ml；第3組的活塞移動至11ml；第4組的活塞移動至11ml。

總結(jié)：通過對比實驗現(xiàn)象，可以得出氫氧化鈉與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)。

師：我們還可以通過新物質(zhì)碳酸鈉的生成來證明。

實驗裝置如圖5。

實驗操作：（1）用注射器向廣口瓶中注入氫氧化鈉溶液，振蕩；（2）再注入氯化鋇溶液，振蕩。

實驗現(xiàn)象：剛開始沒有明顯現(xiàn)象，注入氯化鋇溶液后變渾濁，二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)。

設(shè)計意圖：通過對氫氧化鈉化學性質(zhì)再探究，學生能更好地掌握酸、堿、鹽之間的反應(yīng)這一教學難點。對于“氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)”這一無明顯現(xiàn)象的實驗，筆者引導學生利用注射器活塞移動證明反應(yīng)發(fā)生。鮮明的對比現(xiàn)象，讓學生豁然開朗，難點不攻自破。此外，學生還從不同視角驗證了反應(yīng)的發(fā)生。一系列環(huán)節(jié)的設(shè)計，滲透了科學方法，促進學生養(yǎng)成嚴謹思維習慣，提升科學素養(yǎng)。

四、總結(jié)與反思

1.探究式教學，改變復習方式

這是一堂實驗探究課，也是一堂復習課。筆者通過一系列探究活動，挖掘和重組了教學內(nèi)容，丟棄了“單調(diào)、重復、枯燥”的復習課現(xiàn)狀；積極創(chuàng)設(shè)情境，開展多種實驗，采用師生共同參與探究的復習模式，激發(fā)了學生的探究欲望，使學生積極主動獲取化學知識。這節(jié)課圍繞注射器，對“氣體溶解性與壓強關(guān)系”“裝置氣密性檢查”“酸、堿、鹽不同類型物質(zhì)間反應(yīng)”等分散在不同章節(jié)的知識點建立一個相對連貫完整的體系，從點到面，進行了橫向與縱向復習。

2.突出實驗改進，促進創(chuàng)新能力發(fā)展

本節(jié)課的主角是注射器，充分利用注射器的多樣化功能，設(shè)計與改進若干化學實驗，既調(diào)動了學生復習的積極性，也攻克了重難點，提高了化學課堂的教學效率。實驗的改進與創(chuàng)新，不僅可以培養(yǎng)學生動手實踐能力，還能拓展學生思維，提高學生的創(chuàng)新能力；一系列探究環(huán)節(jié)，進一步加深了學生對科學探究一般方法的理解，引導學生運用科學探究的方法，自主解決問題，使學生逐步形成良好的科學探究精神和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。

（作者單位：江蘇省盱眙縣第二中學）