提高高中化學實驗趣味性與有效性

陳 君 上海市高境第一中學

高中化學實驗是學生學習過程中不可缺少的一環(huán)，既能夠鞏固理論知識，又能培養(yǎng)學生實驗操作和科學探究的能力。然而，在實際教學中，我們常常面臨的問題是學生對實驗缺乏興趣，導致實驗教學效果不盡如人意。因此，提高高中化學實驗的趣味性與有效性成為一項重要的教學任務。本文將從高中化學實驗趣味性與有效性的重要性、困境以及提高的策略三個方面展開探討。

一、高中化學實驗趣味性與有效性的重要性

（一）實踐應用與理論知識融合

實踐應用與理論知識融合是教學中一項復雜而又重要的任務。實驗作為理論知識的延伸，通過實際應用的方式將抽象的概念具體化，從而使學生更容易理解和掌握。這種融合不僅僅是簡單的知識運用，更是一種思維方式和解決問題的能力。在實踐中，學生通過觀察、實驗、分析和總結，將課堂上學到的理論知識應用于實際情境中，從而深化對知識的理解。這種過程不僅增強了學生的實際操作能力，還培養(yǎng)了學生分析和解決問題的獨立思考能力。通過實踐，學生能夠更好地理解理論知識的實際意義，而不僅僅是死記硬背。此外，實踐應用與理論知識的融合，有助于培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力。在實驗過程中，學生通常需要共同合作、討論并共同解決問題，這有助于提高學生的團隊協(xié)作能力。總體而言，實踐應用與理論知識的融合既是知識體系完善的必要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學生全面素養(yǎng)的有效途徑。通過這種綜合性的教學方式，學生不僅能夠掌握理論知識，更能運用所學知識解決實際問題，為未來的職業(yè)和學術發(fā)展打下堅實的基礎。

（二）培養(yǎng)實際動手能力與科學思維

培養(yǎng)實際動手能力與科學思維是實驗操作的核心目標。實驗不僅強調實際技能的培養(yǎng)，更是全面提升學生動手實踐能力和科學思維的過程。通過精心設計實驗任務，學生在實際操作中不僅能磨煉實際技能，還能在觀察、實驗推理的過程中培養(yǎng)深刻的科學思維。在實際動手能力的培養(yǎng)方面，學生通過實驗操作學習技術和方法，逐步掌握復雜的技能。這種過程不僅能增強學生的實際操作技能，還能培養(yǎng)學生在實際問題中迅速而準確地采取行動的能力，為將來從事相關領域的工作提供堅實的基礎。同時，實驗操作還強調培養(yǎng)科學思維，使學生在觀察、實驗和推理的過程中，養(yǎng)成對問題的敏感性和解決問題的主動性。這種科學思維不僅僅是對知識的理解，更是一種批判性思考和創(chuàng)造性思維的訓練，使學生能夠更好地理解科學的本質，掌握科學的方法，從而更好地應對未知的挑戰(zhàn)。綜合而言，培養(yǎng)實際動手能力與科學思維相輔相成，不僅提高了學生在實際操作中的熟練度，更培養(yǎng)了學生在科學領域中獨立思考和解決問題的能力，為學生未來的學術和職業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎。

（三）促進觀察力、實驗技能和合作精神的培養(yǎng)

促進觀察力、實驗技能和合作精神的培養(yǎng)是實驗教育的綜合目標。實驗過程不僅僅是知識的獲取，更是學生全面素養(yǎng)的塑造過程。在提高觀察力方面，學生需要在實驗過程中通過細致入微的觀察發(fā)現(xiàn)微小的變化。這個過程培養(yǎng)的不僅是眼睛的觀察，更是思維的觀察。這種訓練不僅使學生在實驗中能更敏感地捕捉信息，還能運用在平時的生活中。與此同時，實驗的設計和執(zhí)行要求學生具備高水平的實驗技能。這包括準確測量、精準操控儀器以及正確運用實驗方法等方面。通過實際操作，學生能不斷提升這些實驗技能，還能在未來的科學研究或工作中獨立開展實驗，取得準確的數(shù)據(jù)。另外，合作實驗是培養(yǎng)學生合作精神的有效途徑。在實驗過程中，學生需要協(xié)同合作，共同解決問題。這能讓學生學會傾聽他人意見，分享觀點，并在團隊協(xié)作中發(fā)揮自己的優(yōu)勢。通過這種集體智慧的合作方式，學生不僅學到了團隊合作的重要性，還提高了溝通協(xié)調的能力，為日后與他人協(xié)同工作打下堅實基礎。因此，促進觀察力、實驗技能和合作精神的培養(yǎng)不僅是實驗教育的任務，更能使學生整體素養(yǎng)得到全面提升，使學生在未來能夠更加從容地解決復雜的問題。

二、提高高中化學實驗趣味性與有效性的困境

（一）學生興趣不高的原因

學生興趣不高的原因往往在于傳統(tǒng)實驗教學的一些弊端。傳統(tǒng)實驗設計通常過于枯燥，缺乏足夠的趣味元素，難以激發(fā)學生的好奇心和學科興趣。這種情況導致學生對實驗內容產生抵觸情緒，從而降低了學習積極性。此外，煩瑣的實驗操作和較長的時間消耗也是學生興趣不高的重要原因之一。學生可能因為操作的復雜性和實驗的冗長而感到疲勞，失去耐心。這種疲勞感和失去興致可能會使學生難以全身心投入實驗，阻礙了學生對知識的深度理解和實際運用。因此，教師需要重新思考實驗設計，注入更多具有趣味性和挑戰(zhàn)性的元素，以激發(fā)學生的好奇心和主動學習的欲望。通過設計創(chuàng)新實驗，使實驗過程更富有互動性和實踐性，能夠更好地貼近學生的生活經(jīng)驗和興趣愛好，從而提高學生參與學科學習的積極性和主動性。這樣的改進不僅有助于激發(fā)學生對知識的熱情，還能夠促使學生更愿意投入時間和精力去探索實驗的奧秘，從而提升整體學習效果。

（二）存在的安全隱患和實驗儀器設備的限制

存在的安全隱患和實驗儀器設備的限制是制約實驗教學的兩大主要因素。一方面，安全隱患可能源于實驗涉及的化學品、電氣設備或其他潛在危險因素，這不僅增加了實驗設計的難度，還要求在實驗進行前做出詳盡的風險評估和應急措施。這些安全顧慮可能會使實驗內容受到限制，導致一些富有創(chuàng)意和挑戰(zhàn)性的實驗難以開展，從而影響學生對實驗的興趣和參與度。另一方面，實驗儀器設備的限制也是學生興趣不高的原因之一。有些學校或實驗室可能受到資源的制約，缺乏先進的實驗儀器和設備。這限制了實驗設計的多樣性和趣味性，使學生無法體驗到最新科技的應用，也無法接觸到更具挑戰(zhàn)性的實驗，因此，學生對實驗內容產生了厭倦情緒。為解決這一問題，教師需要在確保實驗安全的前提下，通過設計創(chuàng)新實驗和利用簡單易得的實驗材料，彌補設備的不足。同時，學校和實驗室要增加對實驗儀器設備的投入，更新設備，提高實驗條件，以提供更多更豐富的實驗體驗。通過這樣的努力，學生對實驗的興趣大大提升，從而激發(fā)了學生對科學研究和實踐的熱情。

三、提高高中化學實驗趣味性與有效性的策略

（一）創(chuàng)新實驗設計

創(chuàng)新實驗設計是提升實驗教學吸引力的重要途徑。通過引入富有趣味性的化學反應和引人入勝的實驗場景，可以激發(fā)學生的好奇心，使實驗更具吸引力。在實驗設計中融入生動活潑的元素，如色彩斑斕的化學變化、引人入勝的實驗故事情節(jié)或仿真生活場景，能使實驗不再枯燥乏味，而是充滿活力和創(chuàng)意。創(chuàng)新實驗設計不僅僅是關注實驗的科學性，更注重培養(yǎng)學生的興趣和探索精神。通過在實驗中增加趣味性的要素，學生更容易投入其中，從而更深刻地理解實驗原理。這種創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在實驗的內容上，還可以通過采用新穎的實驗方法，引入先進的科技手段，使整個實驗過程更具前瞻性和現(xiàn)代感。

在教學“次氯酸和次氯酸鹽”時，教師可以把次氯酸光照分解實驗設計成數(shù)字化實驗，測定光照過程中氯水的pH值、氯水中氯離子的濃度、三頸燒瓶中氧氣的體積分數(shù)這三者的變化，并通過計算機的數(shù)據(jù)處理功能將這些變化直接繪制出相應的變化曲線。通過對數(shù)據(jù)進行分析，最終可驗證次氯酸光照分解的產物。這樣的實驗場景既能激發(fā)學生對化學的興趣，又能使學生深入理解次氯酸的不穩(wěn)定性。這樣的創(chuàng)新設計能使化學實驗更生動、更具有說服力，也能更好地提高學生的學習積極性。

（二）強調實驗的應用性

強調實驗的應用性是激發(fā)學生學習興趣的有效策略。通過將實驗與實際生活緊密結合，學生能夠直觀地看到化學知識在實際應用中的價值和意義。這種實際應用的聯(lián)系不僅能讓學生理解化學原理的深度，還能夠引發(fā)學生對實驗的濃厚興趣，因為學生能夠清晰地看到所學知識在解決實際問題中的實際效果。通過強調實驗的應用性，學生可以更加自覺地將所學知識與實際生活場景相聯(lián)系，從而提高學習主動性；學生能夠認識到化學不僅僅是課本上的理論知識，更是解決現(xiàn)實問題的有力工具。這種聯(lián)系使學生更愿意投入實驗，因為學生能夠直接感受到實驗對解決實際問題的貢獻。此外，強調實驗的應用性還能夠培養(yǎng)學生的實際操作能力和解決問題的能力，因為學生在實際應用中需要靈活運用所學知識。這樣的培養(yǎng)不僅對學生當前的學科學習有積極影響，也為學生未來在科學領域的研究和職業(yè)發(fā)展打下堅實基礎。

在教學“化學變化中的能量變化”時，教師可以通過強調實驗的應用性，將實驗與實際生活巧妙結合，提高學生對實驗的關注度，增強學習主動性。除了課堂上設計常規(guī)的銅鋅原電池并認識原電池的原理外，還可以讓學生利用生活中的水果，設計水果原電池，認識原電池的構成條件。這不僅能使學生將理論知識與實際應用相結合，還能讓學生認識到化學知識對于日常生活的重要性。通過這個實例，學生能夠直觀地感受到實驗結果與實際應用之間的聯(lián)系，從而激發(fā)對化學實驗的濃厚興趣。這種實際應用的情境設計有助于提高學生的學習主動性，使學生更愿意深入學習與實踐，從而更好地理解原電池的性質和應用。

（三）注重實驗過程的互動性

注重實驗過程的互動性是提升實驗效果和學生參與度的關鍵。通過與學生積極互動，教師可以引導學生在實驗過程中主動思考問題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，從而使實驗不再是被動的知識傳遞，而是一次充滿活力和參與感的學習體驗。這種互動性的教學方式可以激發(fā)學生的學習主動性，使學生更深刻地理解實驗現(xiàn)象。在實驗過程中，與學生的積極互動有助于建立起師生之間更加緊密的溝通渠道。教師可以通過與學生的交流，了解學生的思考過程和困惑之處，及時給予指導和解答，為學生提供更貼近實際需求的學習支持。

在教學“影響化學反應速率的因素”時，教師可以通過實驗過程的互動性，與學生積極互動，引導學生主動思考問題、發(fā)現(xiàn)規(guī)律，促使學生更深刻地理解實驗現(xiàn)象，提高實驗效果。教師可以設計一個名為“變色實驗”的互動性實驗。在這個實驗中，學生需要觀察不同溫度下的反應液，并記錄反應開始到顏色變化的時間。通過比較不同溫度下的反應速率，學生能夠直觀地感受到溫度對反應速率的影響。在實驗過程中，教師可以與學生進行積極互動，引導學生思考實驗中發(fā)生反應的現(xiàn)象背后的科學原理，通過問題和詢問交流討論，學生將更深入地理解實驗現(xiàn)象。這種互動性的教學方法有助于提高學生的學習效果，使學生更積極地參與實驗中，從而更好地理解化學反應速率的概念。

（四）鼓勵學生合作完成實驗

鼓勵學生合作完成實驗是培養(yǎng)團隊協(xié)作精神和提高實驗效果的重要策略。通過組織小組合作，學生可以在實驗中展開積極的交流與合作，共同解決問題。這種合作方式不僅使學生能夠分享彼此的觀點和想法，還能集思廣益，發(fā)揮每個團隊成員的優(yōu)勢，從而更全面、深入地理解實驗內容。在小組合作中，學生有機會分享實驗操作的心得和經(jīng)驗，互相討論實驗過程中遇到的問題，并共同探索解決方案。學生在這樣的合作中能夠學到團隊合作的重要性，學會傾聽和尊重他人意見，提高協(xié)同工作的溝通協(xié)商能力。

在教學“有機化合物的結構”時，教師可以鼓勵學生合作完成實驗，采用小組合作的方式促進學生交流、共同解決問題，培養(yǎng)學生團隊協(xié)作精神，提高實驗效果。考慮到有機化合物的分子結構較為復雜，教師可以設計一個“有機分子搭建競賽”的實驗，將學生分成若干小組，每組負責搭建特定有機分子的球棍模型。通過小組合作，學生可以共同討論、分享知識，共同解決模型搭建過程中遇到的問題。這不僅可以加深學生對有機分子結構的理解，還能培養(yǎng)學生在團隊中的溝通與協(xié)作能力。通過這個實例，學生在小組合作中既能體驗實際操作，又能養(yǎng)成團隊協(xié)作精神。這種合作性實驗設計有助于提高學生的學習效果，使學生更積極地參與到實驗中，從而更好地認識和理解有機化合物分子結構的特點。

知識是素養(yǎng)的媒介和手段，知識轉化為素養(yǎng)的重要途徑是情境。就好比食鹽和水的關系，一定量的食鹽和一定量的水配合好，再加上一些輔料，就可以變成令人垂涎欲滴的濃湯。作為一名教師，就是要把知識這個鹽和情境這份水調配好，最終完成這鍋核心素養(yǎng)的“濃湯”。化學實驗就是這樣一份情境之水，提高高中化學實驗的趣味性與有效性是一個全方位的任務，教師需要在實際教學中不斷嘗試創(chuàng)新。