從教學(xué)到藝術(shù)的嘗試 化學(xué)噴泉實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

王熙來

摘 要：閱讀了一些噴泉實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)或改進(jìn)的論文后，深覺問題并未得到從根本上的解決，經(jīng)過總結(jié)以往文獻(xiàn)存在以下問題......課時(shí)的課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生通過學(xué)習(xí)氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)掌握氨氣的部分理化性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上掌握氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路與實(shí)驗(yàn)原理，提高從分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得到結(jié)論的能力。

關(guān)鍵詞：偽探究；知識(shí)遷移；教學(xué)藝術(shù)原則；教學(xué)藝術(shù)形式

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1002-7661（2014）03-005-02

化學(xué)噴泉實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)出現(xiàn)在人教版必修一第四章《非金屬及其化合物》第四節(jié)《氨、硫酸、硝酸》第一課時(shí)，以氨氣——水的噴泉實(shí)驗(yàn)作為載體，以探究氨氣的理化性質(zhì)為目的。通過噴泉實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象使學(xué)生了解氨的性質(zhì)（水溶液呈堿性、極易溶于水、揮發(fā)性等）。整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路與原理不僅具有代表性，而且難度適中，學(xué)生容易接受。但是本節(jié)內(nèi)容中對(duì)于噴泉實(shí)驗(yàn)的介紹不夠全面，問題探討也不夠深入，而本節(jié)內(nèi)容又屬于重要考點(diǎn)，因此，加以擴(kuò)展極具必要性。針對(duì)此種情況，許多專家學(xué)者以及一線教師都加以論述，文章數(shù)量頗豐、種類繁多。但閱讀了一些噴泉實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)或改進(jìn)的論文后，深覺上述問題并未得到從根本上的解決，經(jīng)過總結(jié)以往文獻(xiàn)存在以下問題。

1、多以噴泉實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)、優(yōu)化、美化為主要內(nèi)容，一味的求新求異，忽略了學(xué)生的理解與接受水平與實(shí)驗(yàn)本身的目的。造成課上效果好，課下學(xué)生復(fù)習(xí)困難，反饋效果差的效果。與化學(xué)教學(xué)藝術(shù)的基本原則相違背，后文將詳細(xì)論述。

2、實(shí)驗(yàn)幾乎全部為演示實(shí)驗(yàn)，缺乏與學(xué)生的互動(dòng)性。筆者通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備到操作對(duì)于實(shí)驗(yàn)者要求并不高，而且實(shí)驗(yàn)本身危險(xiǎn)性不大。在課堂上完全可以給學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì)，而在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題也符合化學(xué)作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科的理念。

3、缺乏思維延伸與知識(shí)遷移。氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)演示結(jié)束后，由于教材未再涉及化學(xué)噴泉的相關(guān)內(nèi)容，許多教師便不再提及，把關(guān)于化學(xué)噴泉實(shí)驗(yàn)的問題放到習(xí)題中解決，遇到一道講解一道，但這種方法的弊端在于知識(shí)傳輸不系統(tǒng)、邏輯性差。學(xué)生很難通過幾道習(xí)題就掌握關(guān)于化學(xué)噴泉實(shí)驗(yàn)的全部知識(shí)。關(guān)于解決此類問題的嘗試方法詳見后文關(guān)于多種教學(xué)思維共存的論述與附錄教學(xué)設(shè)計(jì)。

4、偽探究思路明顯，逃避驗(yàn)證性思維。氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)的目的在于探究氨氣的相關(guān)性質(zhì)，但在實(shí)際課堂講授中學(xué)生往往只對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感興趣而對(duì)于探究目的不明確，許多教師為了響應(yīng)新課標(biāo)重視探究的理念依然把探究思維強(qiáng)加于學(xué)生，認(rèn)為驗(yàn)證性思維是落后的，殊不知在科學(xué)探究的過程中實(shí)驗(yàn)本身的作用就是驗(yàn)證猜想的工具。一味的強(qiáng)調(diào)探究流程反而使課堂效率降低，學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)本身關(guān)注度不夠。

一、設(shè)計(jì)理念

1、在教學(xué)中體現(xiàn)化學(xué)教學(xué)藝術(shù)的基本特征

在授課過程中注意教學(xué)藝術(shù)的形象性，在演示實(shí)驗(yàn)的過程中教師應(yīng)將實(shí)驗(yàn)裝置、操作步驟及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過語言進(jìn)行描述，方便學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)，也能規(guī)范學(xué)生本身的化學(xué)語言。多使用現(xiàn)代教學(xué)媒體輔助教學(xué)，把不能再課堂上演示的實(shí)驗(yàn)放到屏幕上。比如對(duì)于藥品與裝置的知識(shí)遷移過程中教師引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)后的裝置或者藥品組合不可能全部的通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行效果的檢驗(yàn)，對(duì)此可以收集一些其他種類化學(xué)噴泉實(shí)驗(yàn)的視頻供學(xué)生觀看，更有效地激發(fā)學(xué)生興趣，幫助學(xué)生理解與記憶。而利用多種手法來輔助教學(xué)也是化學(xué)教學(xué)藝術(shù)綜合性的體現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中創(chuàng)造性也十分重要，創(chuàng)造可以是教師的也可以是學(xué)生的。比如筆者在課堂演示實(shí)驗(yàn)中就將教材中的裝置進(jìn)行改裝，用醫(yī)用注射器代替了膠頭滴管，注射器的刻度使得學(xué)生更直觀的觀察到教師向燒瓶中注入水的體積，使得實(shí)驗(yàn)從定性向定量的方向進(jìn)步，另一方面也增加了注入燒瓶中水的量使得更多的氣體溶解到水中，提高了實(shí)驗(yàn)的成功率。而對(duì)于教師而言由創(chuàng)造性派生出的即興性也適用于該實(shí)驗(yàn)的演示，比如如果在準(zhǔn)備過程中氨氣不純，可能導(dǎo)致噴泉無法正常引發(fā)，那么利用注射器可以直接抽出一些氣體，人為的制造壓強(qiáng)差，使燒杯中的水進(jìn)入燒瓶開始大量溶解進(jìn)而引發(fā)噴泉，或者利用失敗的演示實(shí)驗(yàn)直接引導(dǎo)學(xué)生分析失敗原因等即興應(yīng)變能力是教師應(yīng)該具備的。

2、在教學(xué)中遵循化學(xué)教學(xué)藝術(shù)的基本原則

化學(xué)教學(xué)藝術(shù)的創(chuàng)造活動(dòng)不是隨心所欲，異想天開的。化學(xué)教學(xué)藝術(shù)以審美創(chuàng)造為核心，要求教師必須按照美的規(guī)律，遵循美的法則進(jìn)行化學(xué)教學(xué)藝術(shù)的創(chuàng)造。在這里以形勢與內(nèi)容相統(tǒng)一的原則為例，在問題一中提到現(xiàn)行文獻(xiàn)多以噴泉實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)、優(yōu)化、美化為主要內(nèi)容，一味的求新求異，忽略了學(xué)生的理解與接受水平與實(shí)驗(yàn)本身的目的。這就使形勢內(nèi)容的不夠統(tǒng)一，例如一些教師為了追求課堂演示效果一開始就搭建了一套復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置，盡管可能成功率更高且實(shí)驗(yàn)效果更好，但對(duì)于剛剛接觸噴泉實(shí)驗(yàn)的學(xué)生群體來說接受起來十分困難，更談不上分析實(shí)驗(yàn)裝置與現(xiàn)象進(jìn)而得出結(jié)論了。對(duì)于噴泉實(shí)驗(yàn)，多樣的演示形式可以幫助學(xué)生理解設(shè)計(jì)思路與原理，但應(yīng)明確表現(xiàn)形式必須與教學(xué)內(nèi)容相統(tǒng)一，達(dá)到高度和諧，使教學(xué)內(nèi)容通過教學(xué)藝術(shù)形式得以充分的表達(dá)，而教學(xué)內(nèi)容又是為教學(xué)目的服務(wù)的，所以在創(chuàng)新形式的過程中要明確教學(xué)目標(biāo)，知識(shí)拓展、思維遷移要適度，由淺到深，針對(duì)學(xué)生的課堂反饋情況及時(shí)調(diào)整教學(xué)形式與難度，最大程度的提高知識(shí)傳遞效率，使得教學(xué)設(shè)計(jì)本身更具實(shí)用性。

3、摒棄偽探究，正視驗(yàn)證性思維

高中新課程標(biāo)準(zhǔn)明確地提出：“探究學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的一種重要方式。也是培養(yǎng)學(xué)生探究意識(shí)和提高探究能力的重要途徑，教師應(yīng)充分調(diào)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、觀察、司查、資料收集、閱讀、討論、辯論等多種方式，學(xué)生通過親身經(jīng)歷和體驗(yàn)科學(xué)探究活動(dòng)。學(xué)生的學(xué)習(xí)不再是被動(dòng)地接受灌輸，而是在教師的指導(dǎo)下積極參與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的探究。在一定的教學(xué)情境中發(fā)現(xiàn)問題。尋找解決問題的途徑和方法。從而獲得寶貴的知識(shí)，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。對(duì)于化學(xué)噴泉實(shí)驗(yàn)來說，與其強(qiáng)加以學(xué)生探究思維不如利用學(xué)生對(duì)于氨氣在水中溶解度的已知認(rèn)識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)啟發(fā)，讓學(xué)生思考如果氨氣溶解度極大溶解速度快那么將出現(xiàn)怎樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，帶著目的做實(shí)驗(yàn)，帶著問題做實(shí)驗(yàn)，從設(shè)計(jì)者的角度觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，還可以使學(xué)生建立一個(gè)設(shè)計(jì)思維，為以后的知識(shí)遷移打下基礎(chǔ)?？偠灾?，只有師生間互相合作，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，學(xué)生才能科學(xué)地探究。才能獲得知識(shí)、發(fā)展能力、提高科學(xué)素養(yǎng)。endprint

4、積極互動(dòng)，直面失敗與質(zhì)疑

課堂上，教師與學(xué)生通過多種途徑進(jìn)行情互動(dòng)，可以拉近師生距離，培養(yǎng)學(xué)生積極的情感態(tài)度和價(jià)值。從而實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)的融合，真正實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的優(yōu)化。要求教師以培養(yǎng)學(xué)生敏銳的發(fā)現(xiàn)意識(shí)、務(wù)實(shí)的探究態(tài)度、大膽的批判精神為目的，以問題引發(fā)學(xué)生對(duì)教

學(xué)內(nèi)容的獨(dú)特的見解和質(zhì)疑，讓學(xué)生形成一種對(duì)知識(shí)的積極主動(dòng)的探求和追尋?；?dòng)教學(xué)在師生、生生互動(dòng)交流中，不僅有利于知識(shí)的學(xué)習(xí)、能的培養(yǎng)，更有利于學(xué)生情感、態(tài)度、價(jià)值觀的培養(yǎng)，真正落實(shí)“三維一體”的教學(xué)目標(biāo)。對(duì)于噴泉實(shí)驗(yàn)，雖然很少有學(xué)者提倡課堂學(xué)生實(shí)驗(yàn)，但筆者認(rèn)為實(shí)驗(yàn)可以在學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)后課下進(jìn)行。學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)效果先自行分析試驗(yàn)成功關(guān)鍵，再在課堂上經(jīng)過教師引導(dǎo)得出結(jié)論。一方面可以對(duì)于知識(shí)掌握更加牢固，另一方面也會(huì)適當(dāng)提高課堂效率。既然是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，成功率就不能得到保證，作為教師不能逃避學(xué)生的失敗實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該盡可能的考慮到多種情況，面對(duì)學(xué)生的質(zhì)疑作出正確詳盡的解答。

二、知識(shí)內(nèi)容

1、實(shí)驗(yàn)演示——化學(xué)信息的收集與提取

在課堂演示氨氣噴泉實(shí)驗(yàn)中，最基本的要求是讓學(xué)生通過觀察得出結(jié)論。比如噴泉的顏色證明氨氣的水溶液呈堿性，噴泉形成的速度證明氨氣溶解速度快等。在這個(gè)過程中筆者認(rèn)為如果要達(dá)到最好的信息傳遞效果，在演示實(shí)驗(yàn)之前教師的解釋說明必不可少。否則會(huì)造成學(xué)生一頭霧水，裝置與原理還未清楚就看到了精彩的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這種一帶而過的情況應(yīng)該避免。那么教師在演示實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該說明什么，這里提供兩點(diǎn)思路。一是要簡單介紹實(shí)驗(yàn)裝置，目的是讓學(xué)生對(duì)于裝置有一個(gè)初步的印象，如果進(jìn)行了課前實(shí)驗(yàn)?zāi)敲纯梢员容^自己的裝置與老師的裝置同異點(diǎn)，進(jìn)而加深印象。二是要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行預(yù)分析，如果實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)什么效果則代表著什么，這樣可以使得學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理有一個(gè)初步的印象。

2、裝置要求——實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵

既然是化學(xué)實(shí)驗(yàn)，就難免失敗。為了盡可能的減少失敗的可能性，把握實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵就尤為重要。在噴泉實(shí)驗(yàn)在藥品組合合理的情況下，氨氣的噴泉實(shí)驗(yàn)要求整個(gè)裝置干燥、氣密性良好。收集的氨氣要求充滿燒瓶且干燥。根據(jù)這幾點(diǎn)要求教師可以在演示實(shí)驗(yàn)之后結(jié)合學(xué)生課前嘗試實(shí)驗(yàn)的失敗經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。這里就涉及到裝置的改進(jìn)問題，所有的裝置改進(jìn)都是為了實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆?wù)，或增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果或提高試驗(yàn)成功率。比如為了收集到純凈干燥的氨氣教師可以設(shè)計(jì)氨氣的制備裝置與噴泉實(shí)驗(yàn)裝置相結(jié)合，從而得到純凈干燥的氨氣。再比如教師可以設(shè)計(jì)驗(yàn)滿裝置以保證收集到整燒瓶的氨氣。但還是如上文提到的，這些裝置的改進(jìn)要在學(xué)生完全掌握教材上的基本裝置后再進(jìn)行遷移，以學(xué)生的接受能力為基礎(chǔ)。這里還要說明的是不同原理的噴泉實(shí)驗(yàn)對(duì)于裝置的要求也不盡相同，比如二氧化碳與氫氧化鈉組合的噴泉實(shí)驗(yàn)對(duì)與裝置就無干燥性要求，所以在教學(xué)過程中要培養(yǎng)學(xué)生具體情況具體分析的意識(shí)。

3、藥品組合——實(shí)驗(yàn)的原理與本質(zhì)

裝置的問題解決以后，另一方面很重要的遷移方向就是藥品的組合方式。在考題中也很容易見到關(guān)于幾種藥品相互組合能否引發(fā)噴泉實(shí)驗(yàn)的問題。在這里教師應(yīng)該緊抓噴泉形成的根本原因——燒瓶內(nèi)氣體體積減小導(dǎo)致壓強(qiáng)減小，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生如何使燒瓶內(nèi)氣體體積減小，最后總結(jié)出藥品的組合類型以及相關(guān)舉例。由于已經(jīng)具備了一定的元素化合物知識(shí)所以對(duì)于藥品的組合教師可以多啟發(fā)學(xué)生自己舉例，以達(dá)到較好的課堂互動(dòng)效果。在這里可以向?qū)W生展示一些其他的化學(xué)噴泉，一方面驗(yàn)證經(jīng)過討論的藥品組合的可行性，另一方面也更大的激發(fā)學(xué)生的興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李遠(yuǎn)蓉.化學(xué)教學(xué)藝術(shù)論[M].第一版.重慶：西南師范大學(xué)出版社，1996.

[2] 朱玉軍.談化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)類論文的寫作[J].化學(xué)教育，2009（9）：79-80.

[3] 王曼麗.潘伯銀 趙 錕.噴泉實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2013（1）：28.

[4] 施永明.噴泉實(shí)驗(yàn)“預(yù)設(shè)失敗”后的“意外”生成[J].化學(xué)教學(xué)，2010（3）：37-38.

[5] 劉玉榮.張 陽.一套裝置演示六種噴泉實(shí)驗(yàn)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2009（3）：30-31.

[6] 劉曉蘭.噴泉實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新變換[J].零陵學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（6）：138-139.

[7] 楊茵.化學(xué)教學(xué)中的科學(xué)探究真?zhèn)握鐒e[J].考試周刊，2010（50）：177-178.

[8] 高永斌.化學(xué)課堂互動(dòng)教學(xué)的目標(biāo)及原則[J].教育教學(xué)，2012（4）：71.endprint