創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)彰顯實(shí)驗(yàn)效能

邱聯(lián)妹

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)學(xué)科教學(xué)的重要組成部分，針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，教師從改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置、增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、完善實(shí)驗(yàn)步驟等方面進(jìn)行創(chuàng)新改良，從而彰顯實(shí)驗(yàn)教學(xué)效能。通過對碳酸氫銨熱分解實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)、淀粉中滴加碘水實(shí)驗(yàn)的研究、濃硫酸吸水性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、蛋白質(zhì)的鹽析和變性實(shí)驗(yàn)的完善等4個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，介紹了對提升課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)效能進(jìn)行的探索和實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：碳銨熱分解實(shí)驗(yàn)；淀粉與碘作用；濃硫酸吸水性驗(yàn)證；蛋白質(zhì)鹽析和變性；實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

文章編號：1005-6629（2017）8-0062-03

中圖分類號：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

2011年版義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在關(guān)于課程性質(zhì)中指出“化學(xué)是一門以實(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)為主的探究活動，有助于激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣。”現(xiàn)行各種版本的化學(xué)教材均包含有大量與知識教學(xué)相關(guān)的演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)，旨在令學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)獲得直接感官體驗(yàn)，既能完成對已有知識的驗(yàn)證，又能在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)新問題進(jìn)而探索新知識。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)科知識的學(xué)習(xí)中發(fā)揮著重要的輔助教學(xué)功能。

然而在實(shí)際教學(xué)中，若依據(jù)教材原有設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有時(shí)會出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生污染、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯或者實(shí)驗(yàn)結(jié)果對相關(guān)知識佐證效果不理想，甚至引發(fā)學(xué)生對知識的正確性產(chǎn)生疑慮等情況。為了獲得滿意的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，教師在教學(xué)實(shí)施過程中可對某些實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的創(chuàng)新改良甚至增加一些與知識點(diǎn)密切相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。以下案例是對部分初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新改良的探索與實(shí)踐，以期與各位同仁一起探討創(chuàng)新和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的切入角度和思路，為提升課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)效能服務(wù)。

1改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，彰顯探究過程

在實(shí)際教學(xué)中，若教材所提供進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的裝置不能達(dá)到課堂教學(xué)的要求，難以順利完成知識傳遞或者給實(shí)驗(yàn)展示帶來一些負(fù)面的影響時(shí)，教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有的知識水平和學(xué)習(xí)能力，對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行合理的創(chuàng)新和改進(jìn)。

案例1碳銨熱分解實(shí)驗(yàn)

滬教版初中化學(xué)教材第一章第1節(jié)在“觀察與思考”部分設(shè)置如下情境：‘小倉庫中堆放著化肥碳銨，經(jīng)過一個(gè)夏天，倉庫管理員發(fā)現(xiàn)包裝袋中化肥在未使用的情況下變少，請同學(xué)探究原因”。為了向?qū)W生介紹碳酸氫銨熱穩(wěn)定性差，受熱易分解的性質(zhì)是造成上述情況出現(xiàn)的原因，教材設(shè)計(jì)了將碳酸氫銨置于蒸發(fā)皿中用酒精燈加熱的實(shí)驗(yàn)，如圖1。

實(shí)際上，若用圖1裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，除了能聞到碳酸氫銨受熱分解產(chǎn)生的氨氣所具有的濃烈氣味外，分解產(chǎn)物水和二氧化碳根本無法從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象上體現(xiàn)出其產(chǎn)生與存在，故學(xué)生難以認(rèn)同分解反應(yīng)的發(fā)生，反而受先人為主的物理學(xué)科思維定勢影響，認(rèn)為這是由于碳酸氫銨受熱后發(fā)生了“升華”造成的結(jié)果。此外，產(chǎn)生的氨氣直接進(jìn)入空氣，污染了教室環(huán)境，既不利于師生身體健康，也在化學(xué)教學(xué)伊始就給學(xué)生留下“進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)會造成污染、使人不適”的不良印象。

改進(jìn)后的圖2裝置利用止水夾和液封導(dǎo)管的方法對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行密封處理，能有效避免氨氣逸出污染教室環(huán)境。實(shí)驗(yàn)過程中若需要聞氨氣的氣味，可隨時(shí)打開止水夾進(jìn)行體驗(yàn)。通過觀察試管壁上出現(xiàn)水珠，試管中有氣體進(jìn)入石灰水，使石灰水變渾濁的現(xiàn)象，能使學(xué)生體驗(yàn)到新物質(zhì)水和二氧化碳的生成，有利于教師順利引導(dǎo)學(xué)生得出碳酸氫銨受熱易分解的性質(zhì)，進(jìn)而否定由于“升華”作用導(dǎo)致碳銨減少的猜想。

相比于圖1的裝置，圖2裝置雖然略顯復(fù)雜，但通過實(shí)際教學(xué)嘗試發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生在物理學(xué)科中已經(jīng)接觸過試管、鐵架臺、酒精燈等儀器的使用，通過生物學(xué)科學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握二氧化碳?xì)怏w能使石灰水變渾濁的性質(zhì)，因此利用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生是完全能夠接受和理解的。

2進(jìn)行試劑處理，凸顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

突出而明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能使學(xué)生印象深刻，增強(qiáng)知識的直觀性和可信度，有利于化學(xué)概念的形成。與其因?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象不明顯而需教師通過語言刻意進(jìn)行描述修補(bǔ)或強(qiáng)行灌輸，不如在不違反科學(xué)原理的基礎(chǔ)上對實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行預(yù)處理或調(diào)整，讓學(xué)生獲得真實(shí)的即視感，通過實(shí)際感官刺激獲知物質(zhì)的變化來得令人信服和有效。

案例2淀粉與碘作用

上教版初中化學(xué)教材第八章第1節(jié)關(guān)于淀粉的教學(xué)中，教材設(shè)計(jì)了向土豆、紅薯、粉絲和面包等含淀粉的食物中滴加碘水，通過觀察變藍(lán)的現(xiàn)象，得出淀粉能與碘作用呈現(xiàn)藍(lán)色的性質(zhì)。而實(shí)際操作時(shí)卻發(fā)現(xiàn)碘水除了與面包作用明顯出現(xiàn)藍(lán)色以外，碘水和土豆、紅薯之類的顯色并不明顯，往往需要高濃度碘水或者等待一段時(shí)間后才會有微藍(lán)色出現(xiàn)。造成這一情況的原因是土豆、紅薯中淀粉含量大約在20%左右，并且淀粉中有高達(dá)75%的抗性淀粉，具有致密的結(jié)構(gòu)和部分結(jié)晶結(jié)構(gòu)，因此對碘水作用不敏感，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。要解決這一問題其實(shí)只要進(jìn)行極為簡單的試劑預(yù)處理。在實(shí)驗(yàn)前將土豆或者紅薯之類待檢驗(yàn)的物質(zhì)放入水中加熱（不要煮沸）片刻，取出冷卻備用即可。水中加熱操作破壞了土豆、紅薯中抗性淀粉的結(jié)構(gòu)，有利于碘水與直鏈淀粉接觸。用預(yù)處理過的土豆或紅薯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不僅顯色速度快而且藍(lán)色非常明顯。

3增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，輔助知識認(rèn)知

雖然化學(xué)教材中安插了大量的實(shí)驗(yàn)素材，但也未能做到個(gè)個(gè)知識點(diǎn)均安排實(shí)驗(yàn)加以論證。若教師在實(shí)際教學(xué)中產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)的需求，而教材上并未提供，那教師不妨自行合理增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，輔助新知識的認(rèn)知形成。

案例3濃硫酸吸水性驗(yàn)證

上教版初中化學(xué)教材中指出濃硫酸、生石灰、氫氧化鈉固體因各自具有吸水性或與水反應(yīng)的性質(zhì)能被用作干燥劑。其中通過課本中安排了“氫氧化鈉置于空氣中潮解”實(shí)驗(yàn)，“生石灰與水反應(yīng)放熱煮雞蛋”實(shí)驗(yàn)向?qū)W生呈現(xiàn)了其可作為干燥劑的原因，但濃硫酸具有吸水性的知識教材僅是通過向?qū)W生展示濃硫酸作為干燥器中的干燥劑，而未安排實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。由于濃硫酸吸水后在外觀上未發(fā)生任何變化，故若不通過性質(zhì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)際上是很難讓學(xué)生感知濃硫酸的吸水性。為了解決該問題，我們增設(shè)如下實(shí)驗(yàn)（見圖3）。endprint

在一只倒扣的大燒杯中放置一個(gè)裝有熱水的小燒杯，很快大燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)一層白色水霧，此時(shí)放人一只裝有濃硫酸的小燒杯，很快白霧消失。但拿出裝有濃硫酸的小燒杯后，大燒杯內(nèi)壁又出現(xiàn)一層白霧，再放入裝有濃硫酸的小燒杯，很快白霧又消失。這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡單，但濃硫酸干燥的效果十分明顯，能有效地論證濃硫酸具有吸水性。

4完善實(shí)驗(yàn)步驟，厘清概念關(guān)系

課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是通過實(shí)驗(yàn)探究幫助學(xué)生形成清晰而正確的概念，若實(shí)驗(yàn)探究不能幫助學(xué)生建立新概念反而引起學(xué)生對知識產(chǎn)生質(zhì)疑時(shí)教師應(yīng)當(dāng)完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，增加后續(xù)驗(yàn)證性操作，達(dá)成實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的目的。

案例4蛋白質(zhì)鹽析與變性

上教版初中化學(xué)教材第八章第3節(jié)關(guān)于蛋白質(zhì)特性教學(xué)在“活動與探究”中設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：

[實(shí)驗(yàn)1]取兩支盛有雞蛋清的試管，分別加入蒸餾水及飽和硫酸銨溶液，觀察雞蛋清在水中是否容易溶解，飽和硫酸銨溶液對蛋白質(zhì)的溶解性有什么影響。

[實(shí)驗(yàn)2]取三支試管，各加入3mL雞蛋清溶液，將其中一支試管的雞蛋清溶液加熱，向另一支試管的雞蛋清溶液中加入少量乙酸鉛溶液，在第3支試管的雞蛋清溶液中加幾滴濃硝酸，微熱，觀察各發(fā)生什么變化。

教材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的本意是通過實(shí)驗(yàn)探究讓學(xué)生了解蛋白質(zhì)的鹽析和變性的概念，以及兩者之間的區(qū)別。然而實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果從學(xué)生視角看來，除了在蒸餾水中雞蛋清溶解以外，其余情況下蛋白質(zhì)均以沉淀形式出現(xiàn)。由于無法區(qū)分產(chǎn)生的沉淀之間存在的差別，容易導(dǎo)致鹽析和變性兩個(gè)不同概念的傳授出現(xiàn)障礙和辨析困難。

針對這種情況，我們應(yīng)對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行完善，增加后續(xù)操作：向以上實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的沉淀中再加人一定量的水并振蕩，振蕩后發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在飽和硫酸銨溶液中形成的沉淀在加水后沉淀消失，但其余情況加水后沉淀并不消失。兩種情況一對比，學(xué)生就很容易理解蛋白質(zhì)鹽析和變性之間的區(qū)別，形成正確的概念。

5結(jié)束語

教材是依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求編寫的核心材料，為教學(xué)實(shí)踐提供素材，但不是教學(xué)材料的全部，而且，教材只是知識技能傳遞的媒介，教師不只是教材的被動使用者，更是教學(xué)材料的積極開發(fā)者。在教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)科課程目標(biāo)，合理使用教材，創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和補(bǔ)充，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)更符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，讓學(xué)生的潛能得到最大程度的開發(fā)，彰顯課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最高效能。endprint