創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)在初中化學(xué)復(fù)習(xí)課中的實(shí)踐與探索

陸玉涵

摘要：創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)，可以讓化學(xué)復(fù)習(xí)課生動(dòng)有效，體現(xiàn)學(xué)科特色。通過(guò)設(shè)計(jì)凸顯化學(xué)美的實(shí)驗(yàn)，引進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)融入計(jì)算的實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展解決生活問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)，從這四個(gè)維度闡述創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)在復(fù)習(xí)課中的實(shí)踐與探索。依托創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和學(xué)科素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)意實(shí)驗(yàn);化學(xué)美;計(jì)算實(shí)驗(yàn);數(shù)字化實(shí)驗(yàn)

文章編號(hào)：1008-0546（2020）10-0050-03

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3 969/j.issn.1008-0546.2020.10.014

新課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于課程性質(zhì)的闡述中明確指出：“化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)以實(shí)驗(yàn)為主的科學(xué)探究活動(dòng)，有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生在觀察、實(shí)驗(yàn)和交流討論中學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)、提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。”可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)在化學(xué)課程中的重要地位。而化學(xué)復(fù)習(xí)課，由于沒(méi)有像新授課那樣有現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)可做。課堂因?yàn)槿鄙倭藢?shí)驗(yàn)而讓學(xué)生感到枯燥，失去了化學(xué)課的靈魂。如果再做以前新授課做過(guò)的實(shí)驗(yàn)，那就相當(dāng)于炒冷飯，意義不大。因此，我們勢(shì)必要開(kāi)發(fā)一些有創(chuàng)意的新實(shí)驗(yàn)，讓化學(xué)復(fù)習(xí)課更有趣高效。化學(xué)復(fù)習(xí)課引入創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)，能極大提高學(xué)生的復(fù)習(xí)興趣和效果。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講，學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)水平也會(huì)有極大的提高。

一、設(shè)計(jì)凸顯化學(xué)美的實(shí)驗(yàn)以美感啟迪真理

化學(xué)審美教育既提倡以真啟美，又提倡以美啟真?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是孕育美的重要載體。因此，在復(fù)習(xí)課上，根據(jù)已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)具有美感的創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)，即以學(xué)生已有的化學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備為依托，設(shè)計(jì)出別出心裁的充滿美感的實(shí)驗(yàn)，啟迪感性認(rèn)知。學(xué)生動(dòng)手做具有美感的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中去感知體驗(yàn)和再學(xué)習(xí)，就會(huì)在原有認(rèn)知上會(huì)獲得更多不同的新的認(rèn)知收獲。將感性的認(rèn)知去啟迪出理性認(rèn)知，用美感的創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)化學(xué)復(fù)習(xí)課上的以美啟真。

鐵和硫酸銅的反應(yīng)是最經(jīng)典的置換反應(yīng)。在新課時(shí)，通常會(huì)用繞成螺旋狀的鐵絲浸入硫酸銅溶液中，以觀察鐵絲表面覆蓋著一層紅色物質(zhì)，溶液由藍(lán)色變成淺綠色的現(xiàn)象。而在復(fù)習(xí)課上，以一種藝術(shù)感的實(shí)驗(yàn)形式，則能讓復(fù)習(xí)課更有趣味，更能提高學(xué)生的審美情趣。事先將鐵絲彎成一朵銀白色的鐵絲花，讓學(xué)生通過(guò)選擇桌上的試劑（硫酸銅溶液、稀硫酸等溶液），實(shí)現(xiàn)讓這朵鐵絲花變得“花容月貌”。結(jié)合該實(shí)驗(yàn)富有藝術(shù)感的實(shí)驗(yàn)名稱，絕大部分學(xué)生都能依據(jù)實(shí)驗(yàn)名稱“花容月貌”來(lái)選擇正確的試劑。學(xué)生將銀白色的鐵絲花朵浸入到藍(lán)色溶液半分鐘以上，會(huì)發(fā)現(xiàn)銀白色的鐵絲花果然變成了紫紅色，果然是“花容月貌”。接著啟發(fā)學(xué)生該反應(yīng)屬于什么反應(yīng)類型，啟發(fā)學(xué)生還能讓鐵絲花發(fā)生怎么樣的置換反應(yīng)呢？學(xué)生會(huì)聯(lián)想到鐵和硫酸、鹽酸等，繼而觸發(fā)發(fā)學(xué)生腦海中更多置換反應(yīng)的例子，達(dá)到復(fù)習(xí)置換反應(yīng)的目的。

該創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是建立在原有的鐵絲和硫酸銅反應(yīng)的基礎(chǔ)上，對(duì)鐵絲的形狀進(jìn)行美感的處理，對(duì)實(shí)驗(yàn)的名稱也進(jìn)行了藝術(shù)化的設(shè)計(jì)，再讓學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)名稱推測(cè)出發(fā)生的反應(yīng)，選擇合適的試劑，這個(gè)過(guò)程就是將感性認(rèn)知和理性認(rèn)知相結(jié)合，讓學(xué)生溫故而知新。學(xué)生通過(guò)這一富有美感的創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)，學(xué)生感受到的不是冷冰冰甚至還帶點(diǎn)毒性的化學(xué)藥品，而是心情愉悅地完成了該創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)。不僅復(fù)習(xí)了知識(shí)要點(diǎn)，更重要的是，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都在以美啟迪著學(xué)生的智慧，啟迪著真理。

二、引進(jìn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)用真實(shí)的數(shù)據(jù)激發(fā)智慧

當(dāng)今社會(huì)，人們的生活發(fā)生了翻天覆地的改變，信息時(shí)代改變著人們的生活方式。將信息技術(shù)融人到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中去，最能體現(xiàn)化學(xué)與時(shí)俱進(jìn)的特點(diǎn)，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)也便應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的一種形式是將傳感器、數(shù)字采集器、計(jì)算器及相關(guān)軟件相連接，采集真實(shí)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)分析，并輸出結(jié)果。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的最大特點(diǎn)是采集數(shù)據(jù)智能化，能將人體感官難以感受到的現(xiàn)象以信息化的形式呈現(xiàn)。而且記錄數(shù)據(jù)有著實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、直觀性和便攜性的特點(diǎn)。

復(fù)習(xí)鐵生銹時(shí)，學(xué)生已經(jīng)知道鐵在氧氣和水的共同作用下會(huì)生銹。也知道生活中暖寶寶的發(fā)熱現(xiàn)象也是利用鐵生銹緩慢氧化放熱的原理。但學(xué)生在上新課時(shí)，見(jiàn)到的通常是書(shū)本上證明鐵釘生銹條件的試管實(shí)驗(yàn)，多半是一種感性認(rèn)知。而復(fù)習(xí)課上，讓學(xué)生有更深刻的理性認(rèn)知，則借助數(shù)字化儀器，用嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。

為了證明暖寶寶放熱是利用其中鐵生銹的原理，則可利用愛(ài)迪生的數(shù)字化設(shè)備，將電腦、氧氣傳感儀和采集器相連接，將暖寶寶中的成分倒人集氣瓶，再插入氧氣傳感儀的探頭，使體系密封（圖1）。點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，便可觀察到瓶中氧氣含量數(shù)據(jù)在下降的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（圖2中測(cè)試的是Smin內(nèi)瓶中氧氣體積分?jǐn)?shù)變化的數(shù)據(jù)），并能自動(dòng)繪制成曲線（圖2）。為了讓曲線更直觀，事先需要調(diào)節(jié)好縱坐標(biāo)單位長(zhǎng)度的精度，可以讓曲線下降的趨勢(shì)更為明顯。需要注意的是，該實(shí)驗(yàn)測(cè)試鐵生銹的消耗氧氣的量較為合適，不可用于測(cè)試鐵粉生銹消耗水分的量，因?yàn)榕瘜殞氁坏┓艧岷?，?huì)讓一部分水分重新釋放到瓶中，使得結(jié)果不準(zhǔn)確。

通過(guò)設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生首先感受到的是數(shù)字化設(shè)備的科技感。當(dāng)看到白板上投影出來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)繪制成的曲線，曾有學(xué)生一度懷疑這是老師事先編好的程序，難以置信這是當(dāng)場(chǎng)計(jì)算機(jī)繪制出來(lái)的曲線。說(shuō)明數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)可以極大的填補(bǔ)學(xué)生信息化實(shí)驗(yàn)的空白，也能說(shuō)明該實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生帶來(lái)的認(rèn)知上的激烈沖突。有了沖突，便有更大進(jìn)步的動(dòng)力。其次，用數(shù)字化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和曲線，能更加直觀的讓學(xué)生感受到暖寶寶中的鐵粉在消耗氧氣而生銹放熱的事實(shí)。讓原本通過(guò)自身感官很難覺(jué)察到的信息顯性化，讓學(xué)生感受到了數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)是我們感官的延伸。學(xué)生對(duì)原有知識(shí)的再認(rèn)知的深度大大提升，啟發(fā)學(xué)生的智慧。同時(shí)也激勵(lì)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)和技能，從而適應(yīng)不斷變化的社會(huì)。

三、開(kāi)發(fā)融入計(jì)算的實(shí)驗(yàn)定性與定量相結(jié)合

新課程標(biāo)準(zhǔn)中明確指出從定性到定量是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)，對(duì)物質(zhì)組成的微觀研究和定量研究使化學(xué)逐步成為實(shí)驗(yàn)和理論兩個(gè)方面獲得迅速發(fā)展的一門(mén)自然學(xué)科。將化學(xué)計(jì)算和真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境相融合，則能凸顯化學(xué)學(xué)科的真實(shí)性和實(shí)用性，融合情境的可計(jì)量實(shí)驗(yàn)則能很好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)定性和定量的完美結(jié)合，真正提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

傳統(tǒng)化學(xué)計(jì)算題的復(fù)習(xí)，通常都是學(xué)生做講義上的題目，再由老師講題，來(lái)達(dá)到復(fù)習(xí)鞏固的目的。這樣的做法不利用化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。而若將計(jì)算的復(fù)習(xí)用真實(shí)有趣的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出來(lái)。這樣的計(jì)算才是有用的計(jì)算，并能極大地改變學(xué)生認(rèn)為化學(xué)計(jì)算難且枯燥的印象。

比如，網(wǎng)傳的大象牙膏實(shí)驗(yàn)，則可以作為化學(xué)計(jì)算的良好的情境載體。可以設(shè)計(jì)這樣的情境計(jì)算，老師問(wèn)學(xué)生：“你聽(tīng)說(shuō)過(guò)網(wǎng)上盛傳的大象牙膏實(shí)驗(yàn)嗎？”在學(xué)生的期待中先將實(shí)驗(yàn)給學(xué)生當(dāng)堂演示。利用一定量濃度的雙氧水、飽和的碘化鉀溶液（催化劑）、洗潔精為原料，將原料按一定比例倒人量筒中，不一會(huì)，便能觀察到，量筒中產(chǎn)生大量泡沫，就像大象的牙膏一樣。繼續(xù)追問(wèn)：“那么該選用多少濃度的雙氧水做該實(shí)驗(yàn)成功率較高呢？”接下來(lái)啟發(fā)學(xué)生用計(jì)算來(lái)說(shuō)明，也就顯得水到渠成了?？梢龑?dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出以下的實(shí)驗(yàn)：用電子天平（精確到O.Olg）稱量出反應(yīng)前后所有物質(zhì)和儀器的總質(zhì)量，再利用計(jì)算差值的方法可以粗略得到反應(yīng)產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量，利用化學(xué)方程式算出過(guò)氧化氫的質(zhì)量從而推算出過(guò)氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同時(shí)還可針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)出的該實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步分析該實(shí)驗(yàn)所用儀器和方法對(duì)比實(shí)際計(jì)算產(chǎn)生的誤差，繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)優(yōu)化該套裝置，減少實(shí)驗(yàn)誤差方面展開(kāi)討論。

計(jì)算本身應(yīng)該是一次次的依托實(shí)驗(yàn)來(lái)處理真實(shí)數(shù)據(jù)的過(guò)程。用真實(shí)的可計(jì)量的實(shí)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算，學(xué)生在真實(shí)的情境中，逐步提升解決實(shí)際問(wèn)題的能力，將計(jì)算用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出來(lái)的形式，一定要比傳統(tǒng)只在紙上談兵的做法更有效，更真實(shí)。

四、開(kāi)展解決生活問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)學(xué)以致用

新課程標(biāo)準(zhǔn)提倡讓學(xué)生了解化學(xué)與日常生活的緊密聯(lián)系，逐步學(xué)會(huì)分析和解決與化學(xué)有關(guān)的一些簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。復(fù)習(xí)課上，學(xué)生腦海中的理論知識(shí)已經(jīng)比較豐富，此時(shí)最適宜讓學(xué)生利用學(xué)到的綜合知識(shí)去解決生活中的問(wèn)題。設(shè)計(jì)一個(gè)與生活密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，能夠解決生活中問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)，則能讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，真正做到學(xué)以致用。

復(fù)習(xí)酸和金屬單質(zhì)反應(yīng)時(shí)，根據(jù)一則新聞，某含鐵麥片中含有單質(zhì)鐵粉來(lái)引入復(fù)習(xí)。為了讓學(xué)生感受含鐵麥片中確實(shí)含有單質(zhì)鐵粉。取模擬含鐵麥片一包（由于市場(chǎng)上很難買到這樣的含鐵麥片，但是不能因?yàn)榇嗽蚨鴣G失了一次用已有知識(shí)檢驗(yàn)真理的機(jī)會(huì)，可以簡(jiǎn)易的制作一份模擬含鐵麥片供學(xué)生實(shí)驗(yàn)），如何用已有的知識(shí)檢驗(yàn)麥片中的鐵粉呢？學(xué)生想到，可先將含鐵麥片充分溶解（圖3），再用磁鐵吸（圖4），吸上來(lái)的黑色物質(zhì)再轉(zhuǎn)移到燒杯中（圖5），再向其中加入稀鹽酸（圖6）。由于磁鐵吸引上來(lái)的黑色物質(zhì)很難取下，所以學(xué)生想出一個(gè)好辦法，將磁鐵用來(lái)吸引的一端包裹上保鮮膜，這樣吸引上來(lái)的鐵粉隨著保鮮膜的取下就很容易轉(zhuǎn)移到燒杯中。這一小的細(xì)節(jié)恰好又反應(yīng)出學(xué)生愛(ài)思考，會(huì)用生活中的物品解決現(xiàn)有問(wèn)題的科學(xué)品質(zhì)。當(dāng)學(xué)生看到被吸引上來(lái)的黑色粉末，加入鹽酸后產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，激動(dòng)萬(wàn)分。為自己能用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的成就感和滿足感。

復(fù)習(xí)課上，一個(gè)貼近生活的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在熟悉的生活情境中感受到了化學(xué)的重要性。讓學(xué)生深深地感受到，化學(xué)知識(shí)武裝過(guò)的頭腦原來(lái)能解決生活中那么多問(wèn)題，產(chǎn)生對(duì)化學(xué)學(xué)科的熱愛(ài)和繼續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

總之，在化學(xué)復(fù)習(xí)課中，我們將針對(duì)初三學(xué)生熱愛(ài)新鮮事物、充滿活力的年齡特點(diǎn)，進(jìn)行努力的思考，摸索，設(shè)計(jì)出更多貼近課程、貼近學(xué)生心理特點(diǎn)的創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)?；瘜W(xué)復(fù)習(xí)課也一定會(huì)因?yàn)閯?chuàng)意實(shí)驗(yàn)的加入，而變得生動(dòng)有效，并能充分體現(xiàn)其學(xué)科特色，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

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