以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為教學(xué)切入口，提高化學(xué)課堂教學(xué)有效性研究

李銀章

摘 要：化學(xué)教師充分利用實(shí)驗(yàn)這一教與學(xué)的利器，必能使化學(xué)課堂更具魅力，從而達(dá)到提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：化學(xué);實(shí)驗(yàn);核心素養(yǎng)

化學(xué)核心素養(yǎng)是學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中掌握的解決問題的化學(xué)思維能力，即學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科之后形成的，能夠參與和討論化學(xué)問題，提出科學(xué)見解的能力，是科學(xué)素養(yǎng)在化學(xué)育人中的體現(xiàn)?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)的窗口，生動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)最能吸引學(xué)生的注意，激發(fā)起學(xué)習(xí)興趣?；瘜W(xué)教師如果能充分利用實(shí)驗(yàn)這一教與學(xué)的利器，必能使化學(xué)課堂更具魅力，從而達(dá)到提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)。

一、創(chuàng)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)情境，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力。

科學(xué)探究作為發(fā)現(xiàn)科學(xué)事實(shí)，揭示科學(xué)規(guī)律的過程和方法，在科學(xué)教育中有重要的意義。在教學(xué)中，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)情境，讓學(xué)生親歷思考和探究的過程，領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法，通過探究性課堂教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。例如在選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》的《原電池》設(shè)計(jì)中，筆者采取在必修二單液原電池的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一系列的探究實(shí)驗(yàn)，層層深入，在學(xué)生認(rèn)知的矛盾沖突和質(zhì)疑、問難中探究，最后順利過渡到雙液原電池。具體設(shè)計(jì)如下。

實(shí)驗(yàn)1：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)將鋅片和銅片獨(dú)立浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中，裝置如圖：

現(xiàn)象：鋅片表面明顯有銅析出，銅片沒有現(xiàn)象。

（實(shí)驗(yàn)中單獨(dú)置一銅片于另一CuSO4溶液中，以作對(duì)比，說明銅不與硫酸銅溶液反應(yīng)。）

實(shí)驗(yàn)2：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)將鋅片和銅片分別通過導(dǎo)線與電流計(jì)連接，并使鋅片和銅片直接接觸，然后浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中，裝置如圖

現(xiàn)象：銅片表面明顯有銅析出，電流計(jì)指示無電流通過。

問題與思考：上述實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)成了原電池嗎？如果沒有發(fā)生原電池反應(yīng)，銅片表面為什么明顯有紅色的銅析出，并且鋅片逐漸溶解？如果實(shí)驗(yàn)裝置就是原電池，為什么電流計(jì)的指針又不動(dòng)，表現(xiàn)出無電流產(chǎn)生？

實(shí)驗(yàn)3：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)將鋅片和銅片分別通過導(dǎo)線與電流計(jì)連接，并使鋅片和銅片不直接接觸，再同時(shí)浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中，裝置如圖

現(xiàn)象1：電流計(jì)指針發(fā)生偏移，并指示電子是由鋅片流向銅片，在銅片表面有紅色的銅析出。

結(jié)論：發(fā)生了原電池反應(yīng)，肯定裝置構(gòu)成了原電池。其中鋅為原電池的負(fù)極，銅為正極。

現(xiàn)象2：隨著上述實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延續(xù)，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度逐漸減小，最終又沒有電流通過。同時(shí)鋅片表面逐漸被銅全部覆蓋。

問題與思考：作為原電池，其功能就是要將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，上述實(shí)驗(yàn)中負(fù)極上的變化勢(shì)必影響原電池的供電效率。能否設(shè)法阻止溶液中的Cu2+在負(fù)極表面還原？

實(shí)驗(yàn)4：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)將鋅片和銅片分別通過導(dǎo)線與電流計(jì)連接，分別將鋅片浸入盛有硫酸鋅溶液的燒杯和銅片浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中，兩燒杯用鹽橋連結(jié)，裝置如圖

分析：改進(jìn)后的裝置能持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流的原因。分析過程中，要求學(xué)生指出上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，并分別寫出其中負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。

通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識(shí)，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。

二、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的建構(gòu)能力。

建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者利用感覺吸收并且構(gòu)建意義活動(dòng)的過程，這一過程不是被動(dòng)的接受外部知識(shí)，而是同學(xué)習(xí)者接觸的外部世界相互作用的結(jié)果。筆者為學(xué)生創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)情境中運(yùn)用知識(shí)，既是知識(shí)的遷移又是知識(shí)的升華，讓學(xué)生學(xué)有所用，體驗(yàn)學(xué)習(xí)的快樂，享受問題解決的樂趣，實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)的構(gòu)建，將零散的知識(shí)串聯(lián)起來，形成知體系。

學(xué)生是學(xué)習(xí)化學(xué)的主人，教師是化學(xué)學(xué)習(xí)的組織者、引導(dǎo)者與合作者，如果讓“主人”動(dòng)起來，教學(xué)自然會(huì)更有成效。例如筆者在高一必修一化學(xué)教學(xué)中，在《幾種重要金屬的化合物》的“鋁三角”關(guān)系的時(shí)候，學(xué)生學(xué)的很艱難、很吃力，為了幫助學(xué)生突破難點(diǎn)，筆者設(shè)計(jì)了幾組簡單易行的試管實(shí)驗(yàn)，要求每個(gè)同學(xué)動(dòng)手操作，親歷親為。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象寫相關(guān)的方程式，結(jié)果收到很好的反響，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：

實(shí)驗(yàn)藥品：AlCl3溶液、NaOH溶液、氨水、鹽酸、CO2。

實(shí)驗(yàn)要求：藥品自選，滴加順序由自己決定，但是必須及時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，同時(shí)寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。

通過實(shí)驗(yàn)學(xué)生比較容易的理解了，向AlCl3溶液中加少量NaOH溶液得到Al（OH）3，而加入過量NaOH溶液得到NaAlO2;向NaAlO2溶液中加少量鹽酸得到Al（OH）3，而加入過量鹽酸得到AlCl3;用AlCl3溶液制備Al（OH）3-選擇氨水;同時(shí)包括高一暫不要求的NaAlO2與AlCl3的雙水解反應(yīng)等，幫助學(xué)生完整的構(gòu)建了“鋁三角”體系。

通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)就避免了學(xué)生在學(xué)習(xí)中孤立地看待知識(shí)，只會(huì)機(jī)械背誦，而是通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，將抽象的知識(shí)形象化、具體化，主動(dòng)地把它納入自己的知識(shí)體系中，很容易的形成了自己系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并且激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。我們都知道成功的教學(xué)需要的不是強(qiáng)制，而是激發(fā)學(xué)生的興趣。興趣能產(chǎn)生激情，在興趣的催化下，學(xué)生能樹立起信心，朝氣蓬勃、積極向上地學(xué)習(xí)，能更愉快地參加到知識(shí)的形成過程中去。

三、挖掘教材實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力。

科學(xué)研究需要實(shí)事求是、敢于質(zhì)疑的實(shí)證精神。教材是學(xué)習(xí)的重要參考資料，但其中的一些實(shí)驗(yàn)也不很完美，我們有必要讓學(xué)生像老師一樣去質(zhì)疑、去實(shí)踐、去認(rèn)知，在司空見慣之處尋找修正和創(chuàng)新的空間。

例如：化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)量是一個(gè)相對(duì)抽象的知識(shí)，為了增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中用【實(shí)驗(yàn)2-1】來引導(dǎo)學(xué)生，使他們得出只根據(jù)看到的氣泡產(chǎn)生的快、慢來表示反應(yīng)的速率是模糊的、不準(zhǔn)確的判斷。教材采取對(duì)比實(shí)驗(yàn)，根據(jù)產(chǎn)生相同體積（10ml）的H2所耗時(shí)間的多少來計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。在實(shí)驗(yàn)前，筆者引導(dǎo)學(xué)生通過教材圖2-1的提示，還有沒有其它方法測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率。學(xué)生討論交流，很容易得到了在相同的時(shí)間內(nèi)看產(chǎn)生H2體積的多少;也可以在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)量溶液中H+濃度的變化（使用pH計(jì)）;還可以測(cè)量鋅粒質(zhì)量的變化等。在交流中學(xué)生更透徹的理解：反應(yīng)速率表示方法的共同之處，都是用在單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)前后的反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量濃度變化來表示。

學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)教材的此實(shí)驗(yàn)存在很多方面的問題：藥品用量多，反應(yīng)時(shí)間長;操作復(fù)雜，需要兩套實(shí)驗(yàn)裝置;測(cè)量誤差大，反應(yīng)放熱引起的氣體膨脹，液體體積引起的氣體體積折算，非標(biāo)準(zhǔn)狀況下轉(zhuǎn)換計(jì)算速率，氣壓變化引起的硫酸加入困難等。筆者肯定了學(xué)生的質(zhì)疑，并且引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行完善，如將分液漏斗換為恒壓漏斗，或更換原理（將錐形瓶置于電子天平上，向硫酸溶液中加鋅粒，由質(zhì)量減少來反映化學(xué)反應(yīng)速率）。愛因斯坦曾經(jīng)說過“提出一個(gè)問題，往往比解決一個(gè)問題更重要。”解決一個(gè)問題往往是一個(gè)化學(xué)上的技能而已，而提出一個(gè)新的問題，特別是帶有創(chuàng)見性的問題，是極其可貴的，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S能力。

總之，作為一名化學(xué)老師，在化學(xué)教學(xué)、特別是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，應(yīng)不斷鼓勵(lì)學(xué)生積極動(dòng)腦、動(dòng)手，并通過多方面的自主探究活動(dòng)，達(dá)到學(xué)好化學(xué)的目的，讓學(xué)生真正體驗(yàn)到學(xué)習(xí)自然科學(xué)的樂趣，更好地了解科學(xué)方法，獲取科學(xué)知識(shí)，逐步培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力，最終形成極高的化學(xué)素養(yǎng)，只有這樣，我們才會(huì)在教學(xué)上取得真正的成功。

參考文獻(xiàn)

[1]林肅浩、趙琦：運(yùn)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)培育高中生化學(xué)核心素養(yǎng)《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》

[2]黃劍鋒：挖掘教材實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》

[3]選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》教師教學(xué)用書