例談中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新*

吳永才

（常州市教育科學(xué)研究院 江蘇 常州 213001）

2014年12月，江蘇省教育學(xué)會化學(xué)教學(xué)專業(yè)委員會年會在揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校隆重而又順利地舉行了。本次年會的主要活動有開幕式、專家報告、說課交流、專題論壇和閉幕式等，其中說課交流共分三個組進(jìn)行，研討主題分別是復(fù)習(xí)課教學(xué)研究、微課與化學(xué)教學(xué)整合研究和基于實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的課堂教學(xué)研究， 有來自全省13 個大市推薦的16 位老師進(jìn)行了說課， 筆者有幸應(yīng)邀對來自揚(yáng)州、徐州、鹽城、淮安和泰州的5 位老師的說課在閉幕式上作點(diǎn)評，聆聽了老師們的說課，深受啟發(fā)，引發(fā)了筆者的冷思考和行為跟進(jìn)，反思和總結(jié)他人經(jīng)驗(yàn)，反省和提升個人經(jīng)驗(yàn)，筆者對中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)中如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新有了一些切身的理解、思考和認(rèn)識，現(xiàn)結(jié)合課例從以下三個方面來闡述。

一、經(jīng)驗(yàn)與分享

化學(xué)新課程改革旨在進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，科學(xué)探究是化學(xué)新課程改革的突破口，實(shí)驗(yàn)探究是科學(xué)探究在化學(xué)教學(xué)中的具體化，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是中學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的主要內(nèi)容，也是中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)的重要方面。本組5 位老師基于“實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新”設(shè)計(jì)、實(shí)施和評價課堂教學(xué)，分別選取了“金屬鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”、“二氧化硫的性質(zhì)與應(yīng)用”、“全塑性二氧化碳的制取研究”、“水和酒精混合、中和反應(yīng)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)”和“二氧化碳的奇妙變化”為課題，展示了5 節(jié)優(yōu)秀課例，5 位老師的積極探索和努力，有模仿、也有改造，有生成（如做了不想做的或沒想到做的事情）、也有突破（如做了不能做或不敢做的事情）， 大致情況可概括為以下三個方面：一是人家沒做的，他（或她）做了；二是人家做過的，他（或她）想辦法做得更好；三是人家做得好的，他（或她）努力從新的角度和方式來做，尤其是提出新穎、奇特的想法和做法。事實(shí)上，5 位老師主要從“反應(yīng)體系和化學(xué)變化、適當(dāng)?shù)膬x器裝置和必要的安全措施、合理的實(shí)驗(yàn)步驟和規(guī)范的操作技術(shù)”［1］等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要涉及的幾個方面進(jìn)行了研究，大家在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新方面推介的經(jīng)驗(yàn)和成果，筆者概述為以下五個方面，與大家分享。

1．形式的變化

形式是指事物內(nèi)在要素的結(jié)構(gòu)或表現(xiàn)方式， 實(shí)驗(yàn)可從不同角度分為多種形式，如演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)，演示可以是教師、可以是學(xué)生、也可以由教師和學(xué)生共同完成，分組實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可以或操作、或觀察、或記錄、或匯報等；又如自主實(shí)驗(yàn)和合作實(shí)驗(yàn)，自主實(shí)驗(yàn)注重的是學(xué)生獨(dú)立思考和完成， 合作實(shí)驗(yàn)注重的是相互協(xié)作和交流；再如探究性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)、視頻實(shí)驗(yàn)和趣味實(shí)驗(yàn)（如魔術(shù)、家庭小實(shí)驗(yàn)）等。

2．思想的滲透

思想是指客觀存在反映在人的意識中經(jīng)過思維活動而產(chǎn)生的結(jié)果，是人類一切行為的基礎(chǔ)；思想也是一個人的行為方式和情感方式的重要體現(xiàn)，正確的思想對客觀事物的發(fā)展起促進(jìn)作用。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新需要有先進(jìn)的觀念、正確的思想作指導(dǎo)，教學(xué)的過程是一個從想明白到做正確的過程；思想的滲透是指教師要將哲學(xué)思想和學(xué)科思想等有機(jī)融合， 將思想有效滲透、落實(shí)在教學(xué)過程之中，如“量變引起質(zhì)變”、“事物具有兩面性”、“宏觀與微觀結(jié)合”、“定性與定量結(jié)合”、“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”等思想的滲透，又如基于“先學(xué)后教”的翻轉(zhuǎn)課堂、基于“生活”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、基于“綠色化學(xué)”的微型設(shè)計(jì)和基于“控制變量”的對照實(shí)驗(yàn)等。

3．原理的遷移

化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)藥品、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等多個方面，而實(shí)驗(yàn)原理是具有普遍意義的基本規(guī)律，是在大量觀察、實(shí)踐的基礎(chǔ)上，經(jīng)過歸納、概括而得出的，既能指導(dǎo)實(shí)踐，又必須經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中原理的遷移，從心理學(xué)來看，是指一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的影響，有正遷移和負(fù)遷移、有順向遷移和逆向遷移、有水平遷移（橫向）和垂直遷移（縱向）、也有一般遷移和特殊遷移等。如大理石與鹽酸反應(yīng)遷移到雞蛋殼與醋酸反應(yīng)來制取CO2，又如鎂和CO2的反應(yīng)遷移到鎂和SO2的反應(yīng)來探究SO2的氧化性，再如將Cl2的漂白遷移到SO2的漂白等。

4．裝置的改進(jìn)

5 位老師的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新， 集中體現(xiàn)在對教材實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)、對教師經(jīng)驗(yàn)的超越（如對揚(yáng)州中學(xué)王金龍老師的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行了賞析、利用和開發(fā)）和對學(xué)生問題的解決（如對學(xué)生提出的多種裝置進(jìn)行了評析和改進(jìn)）等方面，尤其是重視對實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，包括儀器的選擇與組合和儀器新用途的開發(fā)等，如從“全塑性”的角度選擇和設(shè)計(jì)裝置來制取CO2，又如將燒杯和漏斗組合進(jìn)行鈉和水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究，利用U 型管探究過氧化鈉和CO2的反應(yīng)，再如利用針筒和小藥瓶進(jìn)行SO2的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)等。

5．技術(shù)的運(yùn)用

技術(shù)總是一把“雙刃劍”，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中技術(shù)的運(yùn)用主要包括“用什么技術(shù)、什么時候用和用得怎么樣”三個方面，5 位教師在實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新時，或多或少地將技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)，如利用pH 計(jì)進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)，又如利用PPT 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程的動態(tài)模擬，充分展示了真實(shí)而又清晰的實(shí)驗(yàn)過程，利用投影來放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和效果，再如利用微課、百度云盤等引導(dǎo)和促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)等。

二、案例與分析

［案例與分析1］金屬鈉的性質(zhì)

本節(jié)課的執(zhí)教者積極嘗試了翻轉(zhuǎn)課堂，課前讓學(xué)生觀看了6 個實(shí)驗(yàn)視頻：①鈉和水反應(yīng)（燒杯）、②鈉和水反應(yīng)（塑料瓶）、③鈉和氯氣反應(yīng)、④鈉和硫粉反應(yīng)、⑤鈉的燃燒、⑥過氧化鈉和水反應(yīng)，要求學(xué)生完成相關(guān)的預(yù)習(xí)作業(yè)，根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，在課中讓學(xué)生帶著思考和問題做了鈉分別與氧氣和水的反應(yīng)，引導(dǎo)學(xué)生比較了鈉在常溫下和加熱條件下與氧氣反應(yīng)的不同，認(rèn)識到反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)的影響；引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)鈉和水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從理論上分析了反應(yīng)的本質(zhì)；引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)鈉的性質(zhì)，學(xué)會從鈉的原子結(jié)構(gòu)的角度來分析鈉的性質(zhì)，進(jìn)一步理解了物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，執(zhí)教者以鈉和水反應(yīng)、Na2O2分別和CO2、H2O 反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)為重點(diǎn)，以反應(yīng)產(chǎn)物（如H2、O2）的檢驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)為切入口， 引導(dǎo)學(xué)生利用燒杯和尖嘴玻璃管來完成鈉和水的反應(yīng)，利用U 型管來完成Na2O2和CO2的反應(yīng)、將氣體的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，效果良好。

本節(jié)課的執(zhí)教者基于視頻實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行教學(xué)，凸顯了實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)和研究化學(xué)的重要方法，較好地處理了課前、課中和課后學(xué)習(xí)的關(guān)系。學(xué)生通過課前觀看實(shí)驗(yàn)視頻，了解了學(xué)習(xí)的目標(biāo)和內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，誘發(fā)了探究欲望，引發(fā)了問題；學(xué)生通過親身實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)評價和改進(jìn)，有了主體的參與和理解。教師通過檢測和了解學(xué)生完成預(yù)習(xí)作業(yè)的情況，基于學(xué)情（如學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和問題）和內(nèi)容（如學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)）來調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從“看實(shí)驗(yàn)”到“做實(shí)驗(yàn)”，從產(chǎn)生問題到解決問題，促進(jìn)了學(xué)生對知識的理解，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。

［案例與分析2］二氧化硫的性質(zhì)

本節(jié)課的執(zhí)教者以白花變紅色的“魔術(shù)”導(dǎo)入新課，實(shí)驗(yàn)形式的略有變化，較好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也使學(xué)生產(chǎn)生了疑問，為后續(xù)學(xué)生打下了良好的基礎(chǔ)。執(zhí)教者自始自終地引導(dǎo)和要求學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)來探究化學(xué)，先是探究了SO2的水溶性，利用礦泉水瓶演示了SO2在水中的變化，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來進(jìn)行猜想，利用實(shí)驗(yàn)桌上的試劑和儀器來完成驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，通過相互交流、討論和解釋，得出結(jié)論（SO2既可以溶于水，又可以與水反應(yīng)）；然后，引導(dǎo)學(xué)生分別從物質(zhì)分類的角度和氧化還原反應(yīng)的角度來分析，來猜想SO2可能具有的化學(xué)性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)探究了SO2的還原性， 讓學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)SO2與碘水、SO2水溶液與O2、H2O2等都能發(fā)生反應(yīng)，由碘水遷移到氯水和溴水，讓學(xué)生體驗(yàn)了從特殊到一般（歸納）、從一般到特殊（演繹）的過程；再引導(dǎo)學(xué)生由鎂與CO2反應(yīng)的事實(shí)來猜想SO2的性質(zhì)，演示了鎂在SO2中燃燒的實(shí)驗(yàn)， 讓學(xué)生認(rèn)識到SO2的氧化性；最后，讓學(xué)生利用針筒和小藥瓶探究了SO2水溶液和品紅的反應(yīng)，觀察了將盛有SO2和品紅的無色溶液的試管加熱后發(fā)生的變化，讓學(xué)生由“無色變紅色、紅色變無色”的現(xiàn)象認(rèn)識到SO2的漂白性，與課的引入前后呼應(yīng)，進(jìn)而將SO2和氯水的漂白原理進(jìn)行了對比和分析，有效促進(jìn)了學(xué)生情意的發(fā)展和智能的發(fā)展。

本節(jié)課的執(zhí)教者以問題為主線、以實(shí)驗(yàn)為手段來進(jìn)行教學(xué)，較好地將學(xué)科知識（SO2的性質(zhì)）寓于情境和問題之中，問題線索明顯，環(huán)環(huán)相扣，引導(dǎo)學(xué)生充分利用實(shí)驗(yàn)來探究化學(xué)；較好地將學(xué)科觀念、思想和方法（如分類觀、綠色化學(xué)思想、對比方法等）滲透在教學(xué)過程之中，引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程（如提出問題→猜想假設(shè)→實(shí)驗(yàn)探究→得出結(jié)論等）， 體悟科學(xué)探究的方法（如比較、分析、歸納、演繹等），有效提升了學(xué)生的科學(xué)探究能力。

［案例與分析3］全塑性CO2制取的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

本節(jié)課的執(zhí)教者以 “同學(xué)們想不想在家中制取CO2？ ”導(dǎo)入新課，簡潔明了、目標(biāo)明確，引導(dǎo)學(xué)生從生活走進(jìn)化學(xué)。先是讓學(xué)生回憶已學(xué)的制取CO2的知識，讓學(xué)生從PPT 展示的儀器中選擇并設(shè)計(jì)制取CO2的裝置，比較、分析了利用試管或錐形瓶作為反應(yīng)容器來制取CO2的優(yōu)缺點(diǎn)；然后，引導(dǎo)學(xué)生回歸生活，利用生活中的塑料廢棄品（如礦泉水瓶、輸液瓶及輸液管等）來組裝制取CO2的裝置，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行相互交流、評價和改進(jìn)，各小組學(xué)生完善和利用改進(jìn)裝置來制取CO2；最后，展示了利用鰻魚苗網(wǎng)、塑料水管、噴頭等組裝制取CO2的裝置，拓寬了學(xué)生的視野，也拓展了學(xué)生的思維，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生課后自制“全塑性”裝置完成家庭小實(shí)驗(yàn)：選用生活中的“藥品”（如貝殼或雞蛋殼，白醋等）來制取CO2。

本節(jié)課的執(zhí)教者基于學(xué)生已有的知識經(jīng)驗(yàn)和生活經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行教學(xué)，不僅研究學(xué)生“知道了什么”，更重視研究“學(xué)生學(xué)會了什么”，從“全塑性”的角度引導(dǎo)、幫助學(xué)生比較、分析、交流和討論了玻璃儀器和塑料用品的優(yōu)缺點(diǎn)， 利用生活中各種塑料用品來制取CO2，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)視角來提出問題、分析問題和解決問題，讓學(xué)生從“想探究”到“會探究”到“愿探究”，讓學(xué)生將探究從課內(nèi)拓展到課外，將探究貫穿于學(xué)習(xí)、生活之中，有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和科學(xué)素養(yǎng)。

［案例與分析4］中和反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

本節(jié)課內(nèi)容，教材中有3 個實(shí)驗(yàn)（略），學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)1 可從溶液酸堿性和溫度的變化來判斷中和反應(yīng)的發(fā)生， 通過實(shí)驗(yàn)2 可以認(rèn)識氫氧化鈉與鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)物從有到無的變化過程，通過實(shí)驗(yàn)3 可以發(fā)現(xiàn)有“鹽”生成（新物質(zhì)生成）來證明中和反應(yīng)的發(fā)生。本節(jié)課的執(zhí)教者在研究、分析教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合教學(xué)實(shí)際情況，針對學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)（學(xué)生較難判斷實(shí)驗(yàn)3 中的固體是什么），增補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)：①用玻璃棒蘸取氫氧化鈉溶液于酒精燈火焰上灼燒，再將玻璃棒伸入盛有少量無色酚酞溶液的試管中，觀察現(xiàn)象。②用玻璃棒蘸取稀鹽酸于酒精燈火焰上灼燒， 觀察現(xiàn)象。③先用少量氫氧化鈉溶與足量稀鹽酸充分混合，將混合液分成兩份， 其中一份滴加2～3 滴酚酞試液，再用玻璃棒從另一份溶液中蘸取混合液于酒精燈火焰上灼燒，再將玻璃棒伸入盛有少量無色酚酞溶液的試管中，觀察現(xiàn)象。本節(jié)課的執(zhí)教者有較好的問題意識、自我反思和改進(jìn)意識，基于“學(xué)生立場”認(rèn)識到學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中面臨的困難和問題，如為了證明中和反應(yīng)的發(fā)生，若補(bǔ)充無水醋酸與氫氧化鈉反應(yīng)，再用無水硫酸銅來測定水，則學(xué)生接受新知識的信息量太大；若補(bǔ)充“焰色反應(yīng)”或“氯離子的檢驗(yàn)”，則學(xué)習(xí)內(nèi)容既“超標(biāo)”，又加重了學(xué)生的負(fù)擔(dān)。因此，執(zhí)教者設(shè)計(jì)了如上的對比實(shí)驗(yàn)，思維更加嚴(yán)謹(jǐn)，符合學(xué)生實(shí)際，也較好地遵循了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

三、反思與展望

義務(wù)教育和高中階段各學(xué)科的課程都從科學(xué)探究的角度規(guī)定了學(xué)生學(xué)習(xí)和發(fā)展的目標(biāo)要求，《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確指出：“通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力?！保?］化學(xué)課堂教學(xué)必然面臨著許多選擇，如是“做實(shí)驗(yàn)”、還是“看實(shí)驗(yàn)”，是“講實(shí)驗(yàn)”、還是“做實(shí)驗(yàn)題”，不同的選擇反映不同的教育理念，也會導(dǎo)致不同的學(xué)習(xí)結(jié)果；實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新必將面臨著許多進(jìn)退兩難而又亟待解決的實(shí)際問題，筆者期待廣大化學(xué)教師進(jìn)一步更新觀念和轉(zhuǎn)變方式，更好地處理好“觀念與方法、形式與內(nèi)容、課時與容量”等的關(guān)系，以更好地促進(jìn)教育觀念的更新、學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變、學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的成長和個性的發(fā)展。

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是化學(xué)新課程改革的基本要求， 也是教師專業(yè)主動發(fā)展的根本需求， 更是實(shí)施和推進(jìn)素質(zhì)教育的理想追求；實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要視情而定，視機(jī)而動，視人而行。筆者期盼更多的化學(xué)教師以“人無我有、人有我優(yōu)、人優(yōu)我新、人新我奇”的創(chuàng)新態(tài)度和精神，大膽探索，開拓進(jìn)取，追求卓越，以更好地彰顯和發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)和價值。借此機(jī)會，筆者對參加本次年會第三組說課交流的五位老師表示衷心的感謝和敬佩！

［1］宋心琦．化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革建議之一［J］．化學(xué)教學(xué)，2012，（4）：3～4

［2］中華人民共和國教育部．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