研究實(shí)驗(yàn)教學(xué)，浸潤(rùn)學(xué)科素養(yǎng)

江旭升

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使學(xué)生獲得生動(dòng)的感性知識(shí)，從而更好地理解、鞏固所學(xué)化學(xué)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的靈魂，是化學(xué)的魅力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的重要與否，更是啟迪化學(xué)思維、培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的重要方法，是浸潤(rùn)學(xué)科素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生解決化學(xué)問(wèn)題能力提供了最有效的途徑和方法。

因?yàn)榛瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)需要憑借已有的化學(xué)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)有關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的信息進(jìn)行分析綜合、抽象概括等一系列復(fù)雜的加工處理，認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)、揭示化學(xué)規(guī)律等的內(nèi)在認(rèn)知過(guò)程，從而通過(guò)質(zhì)疑、假設(shè)、驗(yàn)證的科學(xué)方法，去解決和聯(lián)系社會(huì)、生活等有關(guān)問(wèn)題。我們?cè)诮虒W(xué)中要重視以及灌輸實(shí)驗(yàn)思維，浸潤(rùn)學(xué)科素養(yǎng)。具體如何操作呢？下面，以實(shí)際教學(xué)為例，進(jìn)行初步探索。

1 重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

注意引導(dǎo)學(xué)生按照化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維的過(guò)程和方法對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、事實(shí)進(jìn)行分析思考，由此得出有關(guān)結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維的深刻性。

1.1 教學(xué)中，需要實(shí)驗(yàn)并且研究實(shí)驗(yàn)，可以將驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)變成探究實(shí)驗(yàn)

例：Fe3+離子檢驗(yàn)。

教材只做了簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，我們可以將它拓展為一組探究性實(shí)驗(yàn)。（1）觀察： FeCl2、KSCN、FeCl3溶液的顏色。提出問(wèn)題：如何證明FeCl2溶液已氧化成FeCl3？也許看溶液顏色是否由淺綠色變?yōu)樽攸S色。（2）實(shí)驗(yàn)：用試管分別取少量FeCl2、FeCl3溶液，加水稀釋?，F(xiàn)象：兩溶液都逐漸變淺，直至變成接近無(wú)色。結(jié)論：觀察溶液顏色的方法并不可靠。（3）再分別?。?）的適量溶液，加入NaOH溶液（濃度不要太大），幾乎觀察不到沉淀產(chǎn)生。結(jié)論：加入堿的方法也不是太可靠。（4）再分別取（2）的適量溶液，加入KI淀粉溶液，顏色變化也不是很明顯。（5）再分別取（2）的適量溶液，兩試管中分別加入KSCN，其中之一顯紅色，比較明顯。因此得出結(jié)論：檢驗(yàn)Fe3+離子的最佳方案是加入KSCN。（6）向另一支無(wú)色溶液的試管中加入氯水或雙氧水，溶液變紅。結(jié)論：Fe2+遇較強(qiáng)氧化劑容易被氧化成Fe3+，F(xiàn)e2+具有較強(qiáng)的還原性。在創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境的過(guò)程中，教師步步引路，層層啟發(fā)，使學(xué)生通過(guò)自己的思維不斷磨合，逐漸領(lǐng)會(huì)，從而積極主動(dòng)參與化學(xué)試驗(yàn)，提高了學(xué)習(xí)效率，發(fā)展了自身能力，陶冶了學(xué)生的個(gè)性，較好的將核心素養(yǎng)融入課堂教學(xué)中。

1.2 教學(xué)的延伸，在命題上需要考慮實(shí)驗(yàn)思維

有這樣一道習(xí)題：2g灼熱的炭跟適量的濃H2SO4反應(yīng)，炭全部反應(yīng)完畢，共收集到氣體6.72L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則被還原的H2SO4的物質(zhì)的量為（ ）

A.0.67mol B.0.2mol C.0.4mol D.無(wú)正確答案

本題的參考答案是B。我們老師的習(xí)慣性思維，也覺得沒(méi)有什么問(wèn)題。結(jié)果班上有化學(xué)學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)秀的同學(xué)堅(jiān)持答案是錯(cuò)的，應(yīng)該選擇D。原來(lái)這是一種最典型的僵化思維。炭的氧化產(chǎn)物是CO2，濃硫酸的還原產(chǎn)物是SO2一一對(duì)應(yīng)單一。當(dāng)然濃硫酸在此條件下的還原產(chǎn)物只能是SO2，炭則未必。憑什么依據(jù)說(shuō)一定沒(méi)有CO生成？題面的字里行間沒(méi)有任何暗示。其實(shí)，我們教師在演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，是應(yīng)該能夠知道，該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣體有很多，按書上方程式書寫，只是最理想的狀況而已，所以如果加上“將氣體通過(guò)足量NaOH溶液可以全部被吸收”這句話或其它條件，此題才沒(méi)有問(wèn)題。

高考試題以基礎(chǔ)知識(shí)為載體，滲透實(shí)驗(yàn)思維，注重過(guò)程與方法，敘述嚴(yán)謹(jǐn)，沒(méi)有這樣的問(wèn)題，但平時(shí)我們的練習(xí)，需要避免這樣的不周到考慮。多從化學(xué)學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為主的特點(diǎn)進(jìn)行研究，剖析，認(rèn)真命題。以命題鞏固教學(xué)中滲透的實(shí)驗(yàn)思維，提升學(xué)習(xí)品質(zhì)。另外一個(gè)比較尷尬的事情是最能體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)思維的是選修2《化學(xué)與技術(shù)》，但基本上各省市都不怎么要求。

1.3 復(fù)習(xí)時(shí)也要考慮實(shí)驗(yàn)，精選典型的實(shí)驗(yàn)思維問(wèn)題，強(qiáng)化思維訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)的全面發(fā)展

平時(shí)新課時(shí)，實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)得很充分。但在復(fù)習(xí)中一般就沒(méi)有實(shí)驗(yàn)了，滲透實(shí)驗(yàn)教學(xué)也就沒(méi)有那么迫切，尤其是在高三復(fù)習(xí)中，比較常見的復(fù)習(xí)方法是“練習(xí)加講評(píng)”，幾乎沒(méi)有涉及什么實(shí)驗(yàn)，如果有也僅僅是個(gè)別老師驗(yàn)證某些之前忽略或有爭(zhēng)議的實(shí)驗(yàn)。但是大多數(shù)的習(xí)題中蘊(yùn)含的實(shí)驗(yàn)思維，要求很高。例鋁單質(zhì)與硫酸銅溶液反應(yīng)的方程式書寫。按照書上要求，是置換銅單質(zhì)的（原來(lái)的人教版教材上有彩色圖片的）。但在實(shí)驗(yàn)中會(huì)發(fā)現(xiàn)，有無(wú)色氣體生成。請(qǐng)問(wèn)可能的原因。這里涉及水解、溶液保存、溶解等內(nèi)容。又例如：如果實(shí)驗(yàn)室需要硫酸銅，請(qǐng)問(wèn)有哪些途徑可以制得？從兩個(gè)方面可以考慮，一是常規(guī)的化學(xué)反應(yīng)，二是考慮電化學(xué)。每個(gè)方面又多少種途徑，同時(shí)可以探討不同種方法的優(yōu)勢(shì)分別是什么。不論是模塊復(fù)習(xí)還是什么復(fù)習(xí)方式，滲透實(shí)驗(yàn)思維，對(duì)學(xué)生的品質(zhì)及方法是很有提升的。

1.4 開展實(shí)驗(yàn)思維速度競(jìng)賽，鼓勵(lì)學(xué)生迅速對(duì)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題進(jìn)行思考，及時(shí)表?yè)P(yáng)反應(yīng)快而準(zhǔn)的學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)思維的敏捷性

例如，只有三種無(wú)色的試劑，分別是稀鹽酸、NaOH溶液、酚酞，除了儀器之外，不用其它任何試劑，如何鑒別？這個(gè)題雖然簡(jiǎn)單，但能夠比較好的體現(xiàn)學(xué)生的思維。

2 教學(xué)研究要提高，需要提升實(shí)驗(yàn)思維

2.1 對(duì)教材的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行深入挖掘，對(duì)學(xué)習(xí)思維能力進(jìn)行提升

案例：人教版必修1中，有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)3-3）：在燒杯中加一些水，滴入幾滴酚酞溶液，然后把一小塊綠豆大的鈉放入水中，你看到什么現(xiàn)象？這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明顯，也簡(jiǎn)單（做實(shí)驗(yàn)時(shí)注意安全）。分析了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，要理解這個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)，教師一般會(huì)增加一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將鈉投入到盛有CuSO4溶液的燒杯中有何現(xiàn)象？可以置換出銅嗎？

讓學(xué)生先思考，分析可能的反應(yīng)，寫出化學(xué)方程式。然后讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)。出乎意料的現(xiàn)象引起學(xué)生的注意，比與水反應(yīng)劇烈，有氣體和藍(lán)色沉淀產(chǎn)生。根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象，組織學(xué)生討論，得出合理的解釋和寫出正確的化學(xué)方程式，再理解鈉與水的反應(yīng)。

再研究，有時(shí)候做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于CuSO4溶液濃度和鈉的量問(wèn)題，偶爾會(huì)看見有黑色沉淀，可以設(shè)問(wèn)：為什么看見黑色沉淀？可能的物質(zhì)是什么，怎么得到的？或許有同學(xué)回答是CuO，或許CuS等。然后可以查閱資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最后得出結(jié)論，黑色固體是CuO。

一位教師對(duì)此進(jìn)行研究，設(shè)置了這樣一個(gè)問(wèn)題：根據(jù)老師的講解，鈉與CuSO4溶液，應(yīng)該產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，但某學(xué)習(xí)小組實(shí)驗(yàn)時(shí)，不知道怎么回事，卻得到了紅色固體。他們是這樣做的，將適量CuSO4溶液滴入盛有金屬鈉的試管中，多數(shù)得到黑色固體，有時(shí)得到藍(lán)色固體，有一次竟然得到紅色固體，他們不知道為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的狀況，請(qǐng)你幫助他們分析，這樣的現(xiàn)象可能嗎？如果可能，請(qǐng)寫出相關(guān)的化學(xué)方程式，如果不能，請(qǐng)說(shuō)明原因。很多學(xué)生答出的答案五花八門，有人認(rèn)為這是不可能的，有人認(rèn)為直接置換出的銅的，等等。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，教師再次做實(shí)驗(yàn)，果然觀察到的現(xiàn)象：反應(yīng)更劇烈，溶液噴濺，試管壁有紅色的固體析出。教師慢慢引導(dǎo)，剖析鈉與水反應(yīng)的現(xiàn)象，該實(shí)驗(yàn)的用量、順序、現(xiàn)象，排除錯(cuò)誤的見解，從而經(jīng)討論得出正確結(jié)論：CuSO4溶液少時(shí)，劇烈反應(yīng)產(chǎn)生的熱使生成的Cu（OH）2分解為 CuO。在充滿氫氣的氛圍中，由于溶液少，部分CuO固體被還原成單質(zhì) Cu，故看見紅色固體。

從這個(gè)教學(xué)案例中，可以看出，實(shí)驗(yàn)在思維引導(dǎo)上的重要作用。而這個(gè)案例深入思考和拓展分析的來(lái)源，氯化鋁溶液和氫氧化鈉溶液相互滴加順序不同，現(xiàn)象不同。復(fù)習(xí)時(shí)也可以歸納總結(jié)很多這樣的案例，例如碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)及計(jì)算等。如何在學(xué)習(xí)和鞏固練習(xí)中體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)這樣的思維呢？

2.2 拓展教學(xué)，進(jìn)行化學(xué)與生活的相互銜接

案例：在講了二氧化硫?qū)Υ髿獾奈廴疽院?，我們有教師提出了研究“空中死神”的課題，并提出酸雨為什么叫“空中死神”。什么叫酸雨，酸雨是怎樣形成的，酸雨的成份和傳輸如何，有什么危害等一系列問(wèn)題，引起了學(xué)生濃厚的興趣，部分學(xué)生立即組成環(huán)境科技活動(dòng)小組，圍繞酸雨這個(gè)中心課題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)。教師對(duì)學(xué)生的研究方向提出了指導(dǎo)性意見，再讓學(xué)生自主進(jìn)行，如何模擬酸雨的形成，如何監(jiān)測(cè)不同濃度的酸雨對(duì)植物的影響，如何把宏觀復(fù)雜的環(huán)境污染簡(jiǎn)約縮微為經(jīng)濟(jì)可行的實(shí)驗(yàn)研究，并在此基礎(chǔ)上尋求對(duì)策。學(xué)生通過(guò)網(wǎng)上搜尋，查找資料，反復(fù)討論，定下實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)教師指正后，確定了實(shí)驗(yàn)研究的方案，最后實(shí)驗(yàn)小組明確分工，利用雙休日進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。學(xué)生的自主性得到了充分發(fā)展，學(xué)生既是學(xué)習(xí)者，又是研究者。

面對(duì)全新的課題，無(wú)任何現(xiàn)存答案，學(xué)生積極探索，慎密思考，綜合應(yīng)用學(xué)過(guò)的化學(xué)、生物、物理知識(shí)，認(rèn)識(shí)探索酸雨的危害。在實(shí)驗(yàn)操作中，必須與多人合作，培養(yǎng)了學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)精神。實(shí)驗(yàn)并非完全順利，參研學(xué)生面對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生的困惑到得到解決的問(wèn)題的愉悅，又培養(yǎng)了學(xué)生忍受挫折的意志和健康的情感。該學(xué)習(xí)的成果被送到四川省示范性高中研究性學(xué)習(xí)成果展示會(huì)展出。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的重要地位，化學(xué)課的質(zhì)量提高離不開化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)艹浞职l(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性，自己或和學(xué)生一起探究、發(fā)現(xiàn)所獲得的樂(lè)趣是任何外來(lái)的獎(jiǎng)勵(lì)無(wú)法做到的。在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)、化學(xué)能力、合作能力和語(yǔ)言素養(yǎng)、化學(xué)思維素養(yǎng)、跨學(xué)科綜合創(chuàng)新素養(yǎng)、正確的情感、態(tài)度和價(jià)值觀等相對(duì)更容易，激活學(xué)生思維，實(shí)驗(yàn)是不可替代的，實(shí)驗(yàn)思維的重要作用是獨(dú)一無(wú)二的。

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