高中化學實驗教學中的創新與實踐

在深化基礎教育改革的背景下，高中化學教師要改變傳統的直接灌輸的實驗教學模式。本文以原電池原理實驗教學為例，在反思傳統實驗教學模式存在的問題的基礎上，探討了實驗設計的創新方法，以及探究式教學法和小組合作學習法等新教學方法在實驗教學中的應用，分析了現代教育技術在高中化學實驗教學中的作用。教師借助這些創新舉措，不僅能豐富高中實驗教學內容，還能有效激發學生的學習興趣，培養學生的科學探究能力和創新思維。

一、高中化學實驗教學創新的重要性

教師對高中化學實驗教學進行創新意義重大。以原電池原理實驗教學為例，在傳統教學模式下，教師過于重視理論知識的灌輸，導致學生無法深入理解抽象概念。而創新后的實驗教學能直觀呈現復雜的原電池原理，讓學生真正理解相關知識，充分發揮高中化學實驗教學的價值。例如，教師通過設計新穎的原電池裝置，應用生活中常見的物品，能讓學生直觀感知電流產生的過程，有效激發學生的學習興趣，鍛煉學生的觀察能力、動手能力、問題解決能力和邏輯思維能力，提升學生的學科核心素養，讓學生深入理解原電池原理的本質。

二、原電池原理實驗設置與步驟

（一）實驗設置

原電池原理實驗是“化學能轉化為電能——電池”一課的內容。學生在之前的學習中已經對氧化還原反應有了初步的認識，了解了氧化還原反應中電子轉移的情況。而原電池原理實驗的本質正是通過氧化還原反應，將化學能轉化為電能。通過學習本實驗的內容，學生能從能量轉化的角度深入理解氧化還原反應的知識。同時，本實驗相關知識的學習能為學生后續學習化學電源、電池的工作原理等內容奠定理論基礎。

（二）創新實驗原理與步驟

主要以銅鋅原電池為例探究原電池原理。銅鋅原電池原理是鋅和硫酸銅溶液之間會發生氧化還原反應。在這個反應中，鋅原子失去電子被氧化，發生氧化反應： ；溶液中的銅離子得到電子被還原，發生還原反應： Cu²⁺+2e^-=Cu 。電子從鋅電極流出，經過導線流向銅電極，從而在外電路中形成電流。在溶液中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，構成閉合回路[1]

具體實驗步驟：

（1）準備材料：鋅片、銅片、硫酸銅溶液、檢流計、導線、大燒杯等。

（2）操作過程：用導線連接鋅片和銅片，在導線中間接入檢流計，然后將鋅片和銅片平行插入盛有硫酸銅溶液的大燒杯中。

（3）觀察現象：檢流計指針發生偏轉，表明電路中有電流通過。鋅片逐漸溶解，質量減少，說明鋅在發生氧化反應，失去電子變成鋅離子進入溶液。銅片表面有紅色物質析出，質量增加，說明溶液中的銅離子在銅片上得到電子被還原成銅單質。通過對這些實驗現象進行觀察和分析，學生可以深入理解原電池的工作原理。

三、原電池原理實驗教學創新與實踐

（一）創新設計實驗方案

1.基于生活素材的實驗設計

在原電池原理實驗教學中，教師可以引導學生利用生活中的常見材料設計原電池實驗，并鼓勵學生進行實踐探究，以此讓學生直觀地了解原電池的工作原理，理解化學知識與生活之間的聯系。在實踐過程中，教師要鼓勵學生大膽創新。以水果電池實踐活動為例，學生要先準備銅片、鋅片、檸檬、導線和靈敏電流計等，然后將銅片和鋅片間隔一定距離插入檸檬中，并用導線將銅片、鋅片和靈敏電流計連接起來，最后觀察實驗現象。學生可以觀察到靈敏電流計的指針發生偏轉，這表明電路中有電流通過。在這個實驗中，銅片和鋅片為電極，而檸檬中含有多種電解質，能夠為原電池反應提供離子環境。由于鋅的金屬活動性比銅強，因此鋅原子會在負極失去電子，發生氧化反應。電子會通過導線流向正極銅片。溶液中的氫離子能在銅片表面得到電子，發生還原反應，從而形成電流[2]。通過主動參與實踐過程，學生能夠直觀地了解生活中有一些水果可以為原電池提供電解質溶液，深刻理解原電池的工作原理。這種利用生活中常見物品制作電池的實驗，能夠有效激發學生的學習興趣和創新思維，讓學生感受到化學實驗的樂趣和實用性，提升學生的實踐能力。

2.對比探究式實驗設計

為了讓學生深入理解原電池的工作原理以及不同因素對原電池性能的影響，教師可以帶領學生開展對比探究式實驗。在探究不同電極材料對原電池性能的影響時，教師可以準備多組實驗裝置。一組以銅片和鋅片為電極，另一組以鐵片和鋅片為電極。教師可讓學生將相應電極插入相同的電解質溶液（如稀硫酸）中，用導線連接電極并接入靈敏電流計，構建閉合回路。在實驗過程中，學生可以觀察到不同電極實驗裝置的靈敏電流計指針的偏轉程度不同。通過對比這兩組實驗的實驗現象，學生可以明白電極材料不同會對原電池的性能產生顯著影響，進而深入理解電極材料在原電池中的作用以及金屬活動性對原電池反應的影響。這種教學模式能有效培養學生的創新思維與實踐能力。

（二）創新教學方法

1.探究式教學法

在高中化學實驗教學中，教師運用探究式教學法，能為學生提供更好的學習體驗，激發學生的學習興趣，培養學生的科學探究能力和創新思維。以原電池原理實驗教學為例，教師可通過如下路徑創新性運用探究式教學法。

（1）創設生活情境，引導學生提問。在課前，教師可展示生活中常見的電池，如手機電池、汽車電瓶等，同時提出“這些生活中常見的電池是如何將化學能轉化為電能的？原電池的工作原理是什么？構成原電池的條件有哪些？”等問題，讓學生帶著問題進行實踐探究，自主查閱資料。這樣可以激發學生探究問題的欲望，培養學生的創新思維，加深學生對相關化學知識的理解。

（2）引導學生設計實驗。教師可組織學生進行分組討論，讓其針對問題進行實驗設計。例如，針對“構成原電池的條件有哪些？”這個問題，學生可以設計改變電極材料、改變電解質溶液、斷開或閉合回路等實驗，通過對比實驗來探究各個因素對原電池形成的影響。在學生設計方案的過程之中，教師要鼓勵學生充分發揮自己的想象力和創造力，大膽創新，同時要讓學生重視實驗的可行性和安全性。在確定實驗方案后，教師可引導學生進行實驗操作，仔細觀察實驗現象，如電極上氣泡的產生情況、金屬片的溶解情況、靈敏電流計指針的偏轉情況等，并讓學生對實驗現象進行分析和解釋。教師可提出“鋅片為什么會溶解？銅片上為什么會產生氣泡？電流是如何產生的？”等問題，引導學生進行思考與分析，解釋各種現象產生的原因，以此加深學生對原電池工作原理的理解，培養學生的知識運用能力與動手操作能力。

（3）引導學生分析總結實驗結果。在學生完成實驗后，教師可引導其根據實驗數據和現象，總結原電池的工作原理和構成條件。在學生總結時，教師要鼓勵學生大膽發言，以此培養學生的創新思維和邏輯推理能力。對于實驗過程中出現的異常情況，如電流不穩定、實驗結果與預期有偏差等，教師要引導學生分析原因，思考解決方案，以此培養學生的問題解決能力。

2.小組合作學習法

在原電池原理實驗教學中，教師引導學生進行小組合作學習，能夠有效促進學生之間的交流與合作，培養學生的團隊精神和合作能力，激發學生的思維，提高學生的學習效果。在實驗教學開始前，教師要根據學生的學習能力、性格特點、興趣愛好等，將學生分成多個小組[3]。教師要確保每個小組的成員在能力和性格上具有一定的互補性，以便其在小組合作中能夠充分發揮自己的優勢。

在小組合作學習中，教師要幫助小組成員明確自己的職責，從而提高他們合作學習的效率和質量。在小組開展原電池原理相關實驗時，組長要合理安排實驗時間，組織小組成員討論實驗方案，并協調各成員的工作[4]。實驗操作員要嚴格按照實驗步驟進行操作，確保實驗的準確性和安全性。記錄員要認真記錄實驗過程中的各種數據和現象，包括電解質溶液的變化、電流大小、電極表面的變化等。匯報員要在小組討論的基礎上，整理和總結小組的實驗結果和分析思路，做好在全班匯報時清晰、準確表達的準備。

（三）融合現代教育技術

1.虛擬實驗平臺的運用

在原電池原理實驗教學創新與實踐領域，虛擬實驗平臺具有不可替代的作用。它能為學生帶來安全、高效且直觀的學習環境，豐富學生的學習體驗。

從安全性角度來看，虛擬實驗平臺消除了傳統實驗中存在的安全隱患。在傳統實驗中，學生需接觸硫酸、硫酸銅等腐蝕性化學試劑，存在發生安全事故的風險。而虛擬實驗平臺能夠讓學生在安全的環境中進行實驗探究，充分保障學生的安全，這使其在實驗教學中極具優勢。

虛擬實驗平臺的可反復利用性也是其重要特點。學生能夠多次進行原電池原理實驗，自由調整電極材料、電解質溶液濃度等，不再受到實驗材料和條件的限制。通過多次實驗，學生可以細致觀察實驗現象的變化，深入探究原電池原理，加深對相關知識的理解。

除此之外，虛擬實驗平臺還擁有將微觀過程可視化的功能。在傳統的原電池原理實驗中，學生難以直接觀察原電池的電子轉移和離子移動等微觀過程。而借助虛擬實驗平臺開展實驗，學生可以借助現代技術直觀看到鋅原子在負極失電子、電子經導線流向正極銅片以及銅離子在銅片上得電子被還原的過程。這不僅能幫助學生有效突破學習難點，深入理解原電池的工作原理，還能豐富教師實驗教學的手段，提升實驗教學的效果。

2.多媒體資源輔助教學

在原電池原理實驗教學中，教師運用多媒體資源，能夠幫助學生深入理解相關知識。動畫是一種直觀的多媒體內容，能讓學生站在獨特的視角，深入了解鋅原子失去電子成鋅離子進入溶液、電子沿導線流動至銅電極、銅離子在銅電極得電子被還原的全過程。這種呈現方式能讓學生在生動形象的畫面中輕松掌握復雜的知識。

視頻資源在教學實踐中的創新運用同樣成效顯著。在原電池原理實驗教學中，教師可展示原電池知識在生活生產中的應用，如電動汽車電池、手機電池的充放電過程等，讓學生了解化學知識在生活中的應用，養成觀察生活的習慣，激發其學習興趣。此外，教師也可通過視頻清晰展示與雙液原電池有關的復雜內容，幫助學生更好地理解相關知識，為學生今后的學習奠定良好的基礎。

結語

總而言之，高中化學原電池原理實驗教學的創新與實踐是一個持續不斷的過程，需要教師不斷探索和改進。教師需要不斷學習，加強自身能力，更新自身教學理念，力求在教學上有新的突破，找到更新穎有效的教學方式，從而引領學生更好地探索化學知識。相信在未來的教學實踐中，教師能夠找到更多具有創新性和實踐價值的實驗方法和教學方式，為高中化學教育的進步貢獻力量。

[參考文獻]

［1］徐祚壽，“科學探究與創新意識”在高中化學實驗教學中的實踐研究［J].數理化解題研究，2023（30）：125-127.

[2］朱紅豆.基于深度學習理論的高中化學教學實踐研究：以“原電池”為例［D］.南昌：江西師范大學，2023.

[3］高潔.基于科學探究和創新意識的高中化學實驗改進教學的實踐研究［D］.上海：華東師范大學，2022.

[4］尉泳.高中化學通過實驗教學發展學生創新思維能力的實踐研究［J］.中華活頁文選（高中版），2024（17）：146-148.

作者簡介：李慧（1972一），女，山東省濰坊第七中學。