重視實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與體驗(yàn) 促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展

吳 清

（江蘇省梅村高級(jí)中學(xué) 江蘇 無(wú)錫 214112）

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)好化學(xué)的有效途徑。實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的重要作用并不止于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、動(dòng)手能力等外在的化學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，更重要的是化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與體驗(yàn)蘊(yùn)含著豐富的創(chuàng)造性思維和方法，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，通過學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象，逐步養(yǎng)成分析、比較、推理的思維習(xí)慣，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，造就具有科學(xué)精神和創(chuàng)新素養(yǎng)的學(xué)生。

新的國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)在要求學(xué)生獲取知識(shí)、技能的同時(shí)，更要求其通過參與教學(xué)活動(dòng)，體驗(yàn)和感悟掌握知識(shí)、技能的一般方法和途徑，同時(shí)在情感、態(tài)度、價(jià)值觀等方面獲得發(fā)展，其教學(xué)目標(biāo)是多層次、立體式的?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和體驗(yàn)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力，及將所學(xué)知識(shí)內(nèi)化為自身的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)，并進(jìn)一步外化為解決化學(xué)實(shí)際問題的能力，具有很好的促進(jìn)作用和較強(qiáng)的可操作性，是實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)目標(biāo)的有效途徑。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課題選擇

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的是通過解決一些實(shí)際的化學(xué)問題，使學(xué)生養(yǎng)成愛動(dòng)腦、愛動(dòng)手的習(xí)慣，培養(yǎng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和掌握科學(xué)研究的一般方法，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)的提高。因此，在選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容、課題時(shí)應(yīng)有一定的針對(duì)性，不能隨意地選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，否則學(xué)生會(huì)覺得枯燥乏味，沒有主動(dòng)思維、積極實(shí)驗(yàn)的激情，起不到訓(xùn)練、培養(yǎng)學(xué)生思維能力的最終目的。

針對(duì)高中生學(xué)習(xí)和掌握的化學(xué)知識(shí)而言，化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的課題選擇可以從以下幾個(gè)方面入手：以高中化學(xué)教材中涉及的實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)性質(zhì)為素材背景，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和完善；對(duì)給定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過小組間相互交流、評(píng)價(jià)，明確實(shí)驗(yàn)方案的多樣性、差異性，并在安全性、可操作性、準(zhǔn)確性和精確性上做出更好的選擇；也可通過對(duì)課本實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的一些出乎意料的、反常的現(xiàn)象作為探究的課題進(jìn)行挖掘拓展，使學(xué)生通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究，更深入地認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性，更全面地認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的規(guī)律和實(shí)質(zhì)；也可以選擇平時(shí)練習(xí)中遇到的化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)課題進(jìn)行研究；以及以節(jié)約化學(xué)資源、減少并防止污染、變廢為寶為目的的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)廢液的處理與回收利用等方面的研究。

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與體驗(yàn)的實(shí)施

學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是學(xué)生充分運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)、解決化學(xué)實(shí)際問題的能力體現(xiàn)。在此過程中教師應(yīng)該作為學(xué)生的助手、扮演配角的角色，要將更多的分析、比較、推理的思維過程讓學(xué)生來展現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、組裝、實(shí)驗(yàn)的操作過程由學(xué)生自己來完成，教師僅在知識(shí)的準(zhǔn)備、操作的流程、安全性方面提供信息和技術(shù)支持。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課題的提出可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要、學(xué)生的興趣愛好等確定。對(duì)于涉及知識(shí)是課堂教學(xué)內(nèi)容的組成部分，則教師可將其結(jié)合課堂教學(xué)的安排在課內(nèi)完成。

如在高一學(xué)生學(xué)習(xí)鋁及其重要化合物之后，可提出兩個(gè)可操作性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的問題，并可讓學(xué)生分組完成：

①如何在不提供其他化學(xué)藥品的基礎(chǔ)上，僅用試管和滴管來鑒別AlCl3溶液和NaOH溶液？

②以鋁粉、稀硫酸、NaOH溶液為原料，設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案制取Al（OH）3，并比較不同方案中原料的用量，給出最佳實(shí)驗(yàn)方案。

通過學(xué)生課堂交流、分析、討論，確定實(shí)驗(yàn)原理和方案，并可利用課堂和課外時(shí)間進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的正確性。

正確實(shí)驗(yàn)方案的確立不僅鞏固了學(xué)生對(duì)元素化合物知識(shí)的掌握，更加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與應(yīng)用，提高了學(xué)生對(duì)實(shí)際問題的解決能力，并在問題的層層遞進(jìn)、深入解決中培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性、全面性，同時(shí)使學(xué)生領(lǐng)悟到成功的喜悅和對(duì)自我的肯定，有助于學(xué)生提高分析思考化學(xué)問題的自覺性、樹立學(xué)好化學(xué)的自信心。

對(duì)于某些物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，也可以要求學(xué)生設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體的操作。如在有機(jī)化學(xué)苯酚一節(jié)的教學(xué)中，學(xué)生通過學(xué)習(xí)知道苯酚能與金屬鈉反應(yīng)。那么，可以如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？在分析討論中，同學(xué)們做出了較全面的分析比較：有的學(xué)生提出將金屬鈉直接投入苯酚中，但有學(xué)生考慮到固態(tài)的苯酚不電離，且與金屬鈉接觸面積小，不易反應(yīng)而被否定了；有的學(xué)生提出將金屬鈉加入到加熱熔化的苯酚中，但考慮到溫度高反應(yīng)可能會(huì)較劇烈不易觀察現(xiàn)象；有的同學(xué)提出先將苯酚配成溶液（水溶液、醇溶液），但又馬上遭其他同學(xué)的反對(duì)，因?yàn)樗?、乙醇自身就能與鈉反應(yīng)；于是又有同學(xué)根據(jù)“相似相溶”原理提出“將苯酚溶解在苯、甲苯等溶劑中配成溶液，再加入金屬鈉，觀察現(xiàn)象?！睂?duì)于學(xué)生而言，這些方法的提出，思維在層層深入，正是創(chuàng)新思維的體現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的最終確立是學(xué)生在結(jié)合物質(zhì)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，聯(lián)系到反應(yīng)速率的影響因素，借鑒水溶液與固態(tài)物質(zhì)的反應(yīng)，通過方法的比較、知識(shí)的遷移而設(shè)計(jì)的可行的方案。接著通過學(xué)生親身的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，觀察到了預(yù)期的現(xiàn)象，但發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程比較緩慢，在金屬鈉表面包裹著一層白色物質(zhì)。通過同學(xué)們進(jìn)一步的分析，對(duì)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作出了合理的解釋——生成的苯酚鈉是離子化合物在苯或甲苯等有機(jī)溶劑中不易溶解，生成后就附在金屬鈉的表面，導(dǎo)致反應(yīng)速率較慢（在此，還可引導(dǎo)學(xué)生選擇合適的溶劑，通過與金屬鈉的反應(yīng)，探究乙醇和苯酚中羥基氫的活性強(qiáng)弱）。這樣的實(shí)驗(yàn)方案的確立過程，并親身體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，不僅使學(xué)生在心理上獲得成功的喜悅，提高了學(xué)習(xí)的興趣和熱情，一些新的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)進(jìn)一步促使學(xué)生作深入的思考、探究，更使學(xué)生思維能力在解決實(shí)際問題中呈螺旋式的上升，是思維品質(zhì)的升華。

對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的副產(chǎn)品、廢液等的回收利用，也可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)一些可操作性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)。如萃取實(shí)驗(yàn)中的苯、CCl4、溴單質(zhì)、碘單質(zhì)的回收；實(shí)驗(yàn)室制氯氣中MnO2的回收、銀鏡反應(yīng)中Ag的回收；以及廢舊干電池中電解質(zhì)離子的檢驗(yàn)；鎂粉與溴水反應(yīng)機(jī)理的探究等實(shí)驗(yàn)。由于這些實(shí)驗(yàn)過程較復(fù)雜，耗時(shí)較多，故可以安排在課外時(shí)間、校本課程等時(shí)間段讓學(xué)生設(shè)計(jì)并完成。

在對(duì)化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物、廢棄物的回收利用中，同學(xué)們?cè)诰C合分析的基礎(chǔ)上提出了一些很有見地的想法。如從銅與濃硫酸反應(yīng)后的溶液中回收制取膽礬晶體，用其中剩余的硫酸溶液，酯化反應(yīng)后剩余的含硫酸的溶液用于溶解鋁熱反應(yīng)中的固體混合物，以制取硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵等硫酸鹽的實(shí)驗(yàn)設(shè)想。并通過資料的查閱、實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)、具體實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，取得了很好的效果。在此過程中不僅培養(yǎng)了學(xué)生熱過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶等正確熟練的實(shí)驗(yàn)技能，更鍛煉了學(xué)生綜合分析問題、解決問題的能力，他們?cè)谥R(shí)、方法、能力方面的收獲是一般課堂教學(xué)中無(wú)法傳授獲得的，更為他們今后在高校的深入學(xué)習(xí)、踏上社會(huì)努力工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

三、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與體驗(yàn)對(duì)學(xué)生思維的促進(jìn)作用

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與體驗(yàn)的教學(xué)過程中充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性，體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的主人翁精神。挖掘、利用學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的實(shí)際問題作為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的素材，探究化學(xué)反應(yīng)本質(zhì)、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生思考的主動(dòng)性、積極性和強(qiáng)烈的探究欲望，并能認(rèn)真踏實(shí)地付之于實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)過程中的成敗得失，改進(jìn)和完善實(shí)驗(yàn)方案、操作細(xì)節(jié)等。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和體驗(yàn)的過程中少不了同學(xué)間的相互討論、辯論、分工合作，體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神，更由于實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的不確定性、多樣性，經(jīng)分析、比較、改進(jìn)，確立最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案，使學(xué)生的發(fā)散思維、批判思維、收斂思維得到了很好的運(yùn)用和鍛煉，對(duì)多種思維作了完整的詮釋，促進(jìn)了學(xué)生思維的發(fā)展，真正培養(yǎng)了學(xué)生勇于探索、敢于實(shí)踐；大膽猜想、周密分析；比較篩選、歸納總結(jié)的科學(xué)態(tài)度和作風(fēng)，也逐步樹立嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、一絲不茍的科學(xué)研究精神。

四、對(duì)于學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與體驗(yàn)的一些思考

教師在化學(xué)教學(xué)中要努力挖掘富有啟發(fā)性、探究性、操作性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，充分調(diào)動(dòng)和激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的激情。平時(shí)應(yīng)重視學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作和流程，提高動(dòng)手能力，養(yǎng)成良好的化學(xué)實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。對(duì)于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與體驗(yàn)，要引導(dǎo)學(xué)生以提高自身化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，鍛煉自己運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識(shí)、化學(xué)方法分析問題、解決問題的能力為目的，端正態(tài)度、積極動(dòng)手、細(xì)心觀察、善于思考，而不是抱著好玩、有趣、消遣的心態(tài)對(duì)待。對(duì)于化學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與體驗(yàn)更適合化學(xué)較好的學(xué)生，他們有較扎實(shí)的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、有更多的課余時(shí)間和精力用于實(shí)踐。由于化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)所耗的時(shí)間較多，所以學(xué)校應(yīng)充分開放實(shí)驗(yàn)室，更多的讓學(xué)生利用課余時(shí)間和假期進(jìn)行，同時(shí)教師也應(yīng)給予充分的支持與幫助，使學(xué)生能做好實(shí)驗(yàn)，收獲成功。

思維只有在分析問題的過程中才能得到體現(xiàn)，只有在解決實(shí)際問題過程中才能得到充分的發(fā)展。因此，中學(xué)化學(xué)教學(xué)中要借助化學(xué)實(shí)驗(yàn)獨(dú)特的理論聯(lián)系實(shí)際的優(yōu)勢(shì)，通過教師引領(lǐng)啟發(fā)、學(xué)生自我探究的方式，確立合乎學(xué)生實(shí)際的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題，鍛煉、發(fā)展學(xué)生的思維能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，在多層面上完成中學(xué)化學(xué)教學(xué)目標(biāo)。

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部．普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （實(shí)驗(yàn)）［M］．北京：人民教育出版社，2003

［2］ 陸燕海．乙醇與苯酚中羥基氫活動(dòng)性比較實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011，（3）：37