化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)高中生化學(xué)學(xué)習(xí)思維的影響

摘" 要：本研究以“氫氧化鈉溶液標(biāo)定和鹽酸溶液對(duì)氫氧化鈉溶液滴定”的實(shí)驗(yàn)為例，探討了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)高中生化學(xué)學(xué)習(xí)思維的影響.通過(guò)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)思想、學(xué)習(xí)儀器使用、實(shí)踐與理論結(jié)合等手段，促使學(xué)生深刻理解酸堿滴定原理和操作步驟.研究結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生的學(xué)科思維提供了積極的促進(jìn)作用，有助于學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合.

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);高中生;學(xué)習(xí)思維;實(shí)驗(yàn)技能;科學(xué)思維

中圖分類號(hào)：G632""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""" 文章編號(hào)：1008-0333（2024）18-0110-03

收稿日期：2024-03-25

作者簡(jiǎn)介：葛麗芳（1976.9—），女，山東省濰坊人，本科，實(shí)驗(yàn)師，從事高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)研究.

在高中階段，通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以加深學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，還能夠培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)技能、科學(xué)思維和解決問(wèn)題的能力.然而，當(dāng)前一些學(xué)校在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中注重操作而忽視思維能力培養(yǎng)的現(xiàn)象依然存在［1］.因此，本研究旨在系統(tǒng)探討化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)高中生化學(xué)學(xué)習(xí)思維的影響，以期為改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo).

1" 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1" 實(shí)驗(yàn)背景

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高中化學(xué)課程中占有重要地位，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能、科學(xué)思維和解決問(wèn)題能力的有效途徑.本次實(shí)驗(yàn)的選題是“氫氧化鈉溶液標(biāo)定和鹽酸溶液對(duì)氫氧化鈉溶液滴定”，通過(guò)這一實(shí)驗(yàn)，旨在使學(xué)生深入理解酸堿滴定的原理和熟悉操作步驟，并通過(guò)實(shí)踐與理論相結(jié)合的方式促進(jìn)學(xué)科思維的形成.

1.2" 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段用已知測(cè)未知的思想，并掌握相關(guān)儀器的使用方法，以及酸堿滴定的原理和步驟，同時(shí)實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)與實(shí)際操作的結(jié)合.

1.3" 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

本次實(shí)驗(yàn)所使用的儀器包括滴定臺(tái)、酸（堿）滴定管、移液管、錐形瓶等.藥品則包括0.1 mol/L NaOH溶液、0.1 mol/L鹽酸、0.05 mol/L草酸（二水草酸）、酚酞試劑、甲基橙試劑.

1.4nbsp; 實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)的基本原理是通過(guò)中和滴定的方式，使用已知濃度的酸（堿）溶液完全中和未知濃度的堿（酸）溶液，最終通過(guò)計(jì)算濃度得出未知溶液的濃度.本實(shí)驗(yàn)使用草酸（二水草酸）作為基準(zhǔn)物，以酚酞和甲基橙作為指示劑.

2" 實(shí)驗(yàn)步驟

2.1" 儀器檢漏

儀器檢漏是實(shí)驗(yàn)操作的第一步，其目的在于確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生液體泄漏，保障實(shí)驗(yàn)的安全和準(zhǔn)確性.學(xué)生需仔細(xì)檢查酸（堿）滴定管，確保其完整無(wú)損，并注意滴定管的連接處是否緊密.在這一步驟中，培養(yǎng)學(xué)生的儀器操作細(xì)致入微的習(xí)慣，注重實(shí)驗(yàn)前的儀器安全性檢查.

2.2" 儀器洗滌

儀器洗滌是實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，通過(guò)正確的洗滌步驟，保證滴定管及錐形瓶表面干凈，不受外界污染，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性.學(xué)生應(yīng)依照實(shí)驗(yàn)要求，使用適當(dāng)?shù)那逑磩┻M(jìn)行洗滌，并特別注意錐形瓶口和滴定管尖嘴的清洗，防止殘留物影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

2.3" 標(biāo)定氫氧化鈉溶液

在這一步驟中，學(xué)生需要向兩個(gè)錐形瓶中分別加入精確的10.00 mL草酸（二水草酸）.這要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中精準(zhǔn)操作移液管，培養(yǎng)其實(shí)驗(yàn)中量取藥品的準(zhǔn)確性.隨后，分別滴入兩滴酚酞，開(kāi)始使用草酸進(jìn)行標(biāo)定.這個(gè)步驟要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)有清晰的認(rèn)識(shí)，理解草酸與氫氧化鈉的反應(yīng)機(jī)理.

2.4" 滴定草酸溶液

滴定草酸溶液是實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵操作，學(xué)生需要使用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定草酸溶液.在滴定的過(guò)程中，學(xué)生需要注意觀察溶液顏色變化，從無(wú)色變成粉紅色的終點(diǎn).這個(gè)步驟旨在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)滴定過(guò)程的敏感性，同時(shí)加深其對(duì)指示劑變色點(diǎn)的理解.

2.5" 標(biāo)定鹽酸溶液

標(biāo)定鹽酸溶液的步驟要求學(xué)生向清洗過(guò)的兩個(gè)錐形瓶中分別加入10.00 mL氫氧化鈉溶液，并分別滴入兩滴甲基橙.接著，使用鹽酸溶液進(jìn)行標(biāo)定.這一步驟旨在讓學(xué)生熟練掌握酸堿滴定的步驟，同時(shí)理解不同指示劑對(duì)滴定的影響.

2.6" 滴定氫氧化鈉溶液

最后一步是使用鹽酸溶液滴定氫氧化鈉溶液，觀察溶液由黃色變?yōu)槌壬牡味ńK點(diǎn).這個(gè)步驟要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中注意顏色的變化，準(zhǔn)確判斷滴定終點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的敏感性和判斷力.

3" 學(xué)科思維培養(yǎng)

3.1" 實(shí)驗(yàn)思想的培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)思想的培養(yǎng)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)之一，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以主動(dòng)的姿態(tài)對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮磉M(jìn)行深入思考［2］.在儀器檢漏、洗滌、標(biāo)定等步驟中，學(xué)生被激勵(lì)通過(guò)提出問(wèn)題、探索實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鸩浇?duì)實(shí)驗(yàn)理論的清晰認(rèn)識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主動(dòng)參與意識(shí)，使其不僅僅是實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行者，更是實(shí)驗(yàn)思考者.此外，學(xué)生在進(jìn)行儀器檢漏、洗滌、標(biāo)定等步驟時(shí)，不僅要按照步驟進(jìn)行操作，還要理解儀器的作用和操作步驟的合理性，從而培養(yǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的敏感性和理解力.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中理解操作步驟背后的理論基礎(chǔ)，例如，在標(biāo)定氫氧化鈉溶液時(shí)，學(xué)生需要理解草酸與氫氧化鈉的反應(yīng)機(jī)理，以建立更深刻的實(shí)驗(yàn)思維基礎(chǔ).此外，在實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生被鼓勵(lì)提出問(wèn)題并獨(dú)立思考，例如，在標(biāo)定鹽酸溶液時(shí)，思考為何選擇甲基橙作為指示劑，這種過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力，使其逐漸成為具有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維的學(xué)科從業(yè)者.

3.2" 化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的深刻理解

深刻理解化學(xué)反應(yīng)機(jī)理在學(xué)科思維的培養(yǎng)中扮演著重要角色，不僅注重操作層面，更著眼于對(duì)反應(yīng)機(jī)理的深刻理解.在標(biāo)定氫氧化鈉溶液和滴定草酸溶液的過(guò)程中，學(xué)生不只完成實(shí)驗(yàn)步驟，還需要理解反應(yīng)背后的化學(xué)過(guò)程.這種理解有助于加深對(duì)具體反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，還為將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際實(shí)驗(yàn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).以草酸與氫氧化鈉的中和反應(yīng)為例，學(xué)生需要透徹理解其中的物質(zhì)的量比例關(guān)系，通過(guò)掌握化學(xué)方程式中反應(yīng)物與生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)滴定的終點(diǎn).這種深刻的反應(yīng)機(jī)理理解使學(xué)生不僅在實(shí)驗(yàn)中完成任務(wù)，更能在理論層面深刻解析反應(yīng)機(jī)理.學(xué)科思維的培養(yǎng)要求學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)理解草酸與氫氧化鈉的反應(yīng)機(jī)理，他們能夠根據(jù)滴定的顏色變化準(zhǔn)確預(yù)測(cè)滴定終點(diǎn)，這種能力培養(yǎng)使學(xué)生在學(xué)科思維中更具實(shí)際運(yùn)用的靈活性.為了強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)合，學(xué)生被鼓勵(lì)通過(guò)實(shí)際操作驗(yàn)證理論的正確性，在滴定過(guò)程中，他們能夠親身經(jīng)歷理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)觀察滴定的顏色變化進(jìn)一步鞏固對(duì)反應(yīng)機(jī)理的理解.這種實(shí)踐與理論結(jié)合的強(qiáng)化使學(xué)科思維更加全面，為學(xué)生深層次思維能力的培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)［3］.

3.3" 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的深入分析與誤差討論

通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)、比較理論值與實(shí)際值，學(xué)生可以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性，培養(yǎng)他們客觀判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力.在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算與比較中，學(xué)生能夠得到具體數(shù)值，并通過(guò)比較理論值與實(shí)際值來(lái)評(píng)估實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，從而加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，培養(yǎng)運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的能力.此外，學(xué)科思維培養(yǎng)也要求學(xué)生從多個(gè)角度審視誤差，包括儀器使用的誤差、實(shí)驗(yàn)操作的誤差以及化學(xué)反應(yīng)的不確定性.通過(guò)深入研究誤差的來(lái)源，學(xué)生不僅能提高實(shí)驗(yàn)的可靠性，還能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有更深刻的洞察.最重要的是，通過(guò)誤差討論，學(xué)生被激發(fā)展開(kāi)批判性思維，思考為何會(huì)出現(xiàn)誤差以及如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從而提高實(shí)驗(yàn)的可靠性.

3.4" 系統(tǒng)學(xué)科思維的深化與形成

系統(tǒng)學(xué)科思維的深化與形成是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行的，這種思維培養(yǎng)超越了單一層面的訓(xùn)練，更注重學(xué)生對(duì)整個(gè)學(xué)科的理解和思考.通過(guò)將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合，學(xué)生不僅僅是按部就班地完成實(shí)驗(yàn)步驟，更是在深度理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃硪约胺磻?yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上進(jìn)行操作.這種思維的深化有助于學(xué)生超越具體實(shí)驗(yàn)的范疇，建立對(duì)整個(gè)學(xué)科的系統(tǒng)認(rèn)識(shí).系統(tǒng)學(xué)科思維的培養(yǎng)要求學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行多方面的系統(tǒng)認(rèn)知，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、操作技能、反應(yīng)機(jī)理以及數(shù)據(jù)分析等多個(gè)方面.通過(guò)全面認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠更好地理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的，把握實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而為應(yīng)對(duì)更高層次、更復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供有力支持.這種思維的形成不僅提升了學(xué)生在特定實(shí)驗(yàn)中的能力，還為他們?cè)谡麄€(gè)化學(xué)學(xué)科中的整體素養(yǎng)提供了契機(jī).

4" 數(shù)據(jù)分析與結(jié)果

4.1" 學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生成功地測(cè)得氫氧化鈉溶液的物質(zhì)濃度為0.100 mol/L，鹽酸的物質(zhì)濃度為0.103 5 mol/L.這些數(shù)據(jù)是實(shí)驗(yàn)的核心成果，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析提供了基礎(chǔ).

4.2" 數(shù)據(jù)分析的目的與重要性

數(shù)據(jù)分析不僅僅是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的簡(jiǎn)單總結(jié)，更是對(duì)學(xué)科思維的深度培養(yǎng)的一部分［4］.通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，學(xué)生能夠驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性，同時(shí)也理解了濃度誤差的可能來(lái)源，促進(jìn)了深層次的學(xué)科思維.

4.3" 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性

通過(guò)比較實(shí)測(cè)濃度和理論值，學(xué)生能夠驗(yàn)證自己實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性.這個(gè)過(guò)程不僅是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的簡(jiǎn)單核對(duì)，更是對(duì)實(shí)驗(yàn)技能和理論知識(shí)的深度運(yùn)用.學(xué)生在這一步驟中發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值接近，便可確認(rèn)自己在實(shí)驗(yàn)中的準(zhǔn)確操作，提高了實(shí)驗(yàn)的可靠性.

4.4" 濃度誤差的來(lái)源與理解

數(shù)據(jù)分析中，學(xué)生需要理解濃度誤差的來(lái)源，這可能包括儀器誤差、實(shí)驗(yàn)條件變化等多方面因素.通過(guò)分析這些誤差的來(lái)源，學(xué)生不僅能夠更全面地理解實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還能夠?yàn)榻窈蟮膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供更為準(zhǔn)確的依據(jù).這個(gè)過(guò)程培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)中各種不確定性的敏感性和處理能力.

5" 結(jié)束語(yǔ)

本研究通過(guò)“氫氧化鈉溶液標(biāo)定和鹽酸溶液對(duì)氫氧化鈉溶液滴定”的實(shí)驗(yàn)的實(shí)例，展示了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)高中生化學(xué)學(xué)習(xí)思維的積極影響.通過(guò)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)思想、學(xué)科思維以及實(shí)踐與理論相結(jié)合，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中形成更為深刻的化學(xué)思維.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中化學(xué)課堂中不可或缺的環(huán)節(jié)，通過(guò)更科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法，可以更好地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科發(fā)展.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 楊惠淑.高中化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新［J］.科普童話，2023（12）：62-63.

［2］ 王永勝.對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的研究［J］.新課程，2022（4）：66-67.

［3］ 占文芳.促進(jìn)學(xué)生高階思維發(fā)展的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］.讀與寫(xiě)，2022（13）：112-114.

［4］ 陳秋蜜.核心素養(yǎng)下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化的實(shí)踐研究［J］.名師在線（中英文），2023（18）：23-25.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］