優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的途徑

王曉玲 覃文軍

【摘要】本文論述優(yōu)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的途徑，認(rèn)為教師可以結(jié)合時(shí)事進(jìn)行教學(xué)、巧改實(shí)驗(yàn)裝置、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境、拓展探究實(shí)驗(yàn)，以激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣、強(qiáng)化學(xué)生對化學(xué)知識的理解、啟發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維，使其養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，從而提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】初中化學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 科學(xué)素養(yǎng)

【中圖分類號】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）29-0135-02

九年級化學(xué)教師用書中指出：“搞好新課程的教學(xué)工作，其中最主要的就是把培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣、提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)放在首位。”學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)包括科學(xué)興趣、科學(xué)知識、科學(xué)方法和科學(xué)精神四大要素，科學(xué)素養(yǎng)的培育與提高是化學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分。實(shí)驗(yàn)教學(xué)可激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，幫助學(xué)生理解理論概念、掌握操作技能、發(fā)展思維能力等，更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的提高。在初中化學(xué)教學(xué)中，科粵版教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、可整合性強(qiáng)，教師可根據(jù)實(shí)際情況對課本內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化，圍繞提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行積極的改進(jìn)和拓展，以收獲更好的教學(xué)效果。

一、結(jié)合時(shí)事，激發(fā)學(xué)生濃厚實(shí)驗(yàn)興趣

新冠肺炎疫情突如其來，疫情防控知識涉及消毒劑的使用，常見消毒劑有84消毒液及醫(yī)用酒精（75%乙醇）。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，市面銷售的84消毒液一般有效氯濃度為4%～7%，而我們通常需要使用濃度為500mg/L的消毒液，如何配制一定濃度的消毒液是擺在學(xué)生面前的現(xiàn)實(shí)問題。這就是課本關(guān)于“溶液稀釋計(jì)算并配制”的內(nèi)容。線上教學(xué)時(shí)，教師出示問題：“家庭消毒需1000mL濃度為500mg/L的消毒液，需要取多少濃度（溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為5%的84消毒液，需加多少水？”

教師引導(dǎo)學(xué)生計(jì)算：根據(jù)稀釋前后溶質(zhì)質(zhì)量不變的原則，“所需原液的量×50mg/L=500mg/1000mL×1000mL”，得出原液量為10mL，所需加水量為1000mL-10mL=990mL。由此可歸納出：要得到1000mL有效含氯量濃度500mg/L的消毒液，可將10mL 5%濃度的84消毒液與990mL水混合。學(xué)生在計(jì)算中出現(xiàn)的問題主要是單位的換算。接著教師鼓勵(lì)學(xué)生動手量取實(shí)驗(yàn)所需試劑——84消毒液原液和水。學(xué)生在疫情期間居家學(xué)習(xí)，可以充分利用家庭器具進(jìn)行動手實(shí)驗(yàn)?；诖?，教師鼓勵(lì)學(xué)生嘗試運(yùn)用各種工具進(jìn)行量取，如運(yùn)用注射器取10mL 84消毒液原液，用礦泉水瓶、噴壺等量取990mL的水。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生動手操作，制備一定濃度的消毒液，即將84消毒液原液與水充分混合。學(xué)生實(shí)驗(yàn)興致高漲，還有學(xué)生把實(shí)驗(yàn)過程錄制成小視頻供其他同學(xué)學(xué)習(xí)，有效避免了以往按照課本實(shí)驗(yàn)完成配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)氯化鈉溶液教學(xué)時(shí)的沉悶和低效。

在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)首先是激發(fā)學(xué)生的興趣，利用時(shí)事能高效地達(dá)成這個(gè)目標(biāo)，讓學(xué)生產(chǎn)生親近科學(xué)、體驗(yàn)科學(xué)、熱愛科學(xué)的積極情感。

二、巧改實(shí)驗(yàn)裝置，強(qiáng)化學(xué)生對化學(xué)知識的理解

教材第四章第三節(jié)“質(zhì)量守恒定律”通過三個(gè)實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化前后，參加反應(yīng)的各物質(zhì)質(zhì)量總和是否等于生成的各物質(zhì)質(zhì)量總和。其中，實(shí)驗(yàn)4-7在敞口裝置中（錐形瓶塞中插入玻璃管與大氣相通）讓大理石與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)并通過托盤天平稱量對比反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量;實(shí)驗(yàn)4-8在密閉裝置（錐形瓶塞中插入玻璃管縛緊氣球）中讓大理石與稀鹽酸發(fā)生反應(yīng)并通過托盤天平稱量對比反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)旨在通過對比得出“有氣體參與的反應(yīng)，應(yīng)在密閉容器中驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律”。但是，由于實(shí)驗(yàn)4-8氣球膨脹，托盤天平指針會有輕微偏移，這偏移學(xué)生是不易察覺的，有很多教師急于得到“化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量守恒”而“巧妙”將其掩蓋。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)細(xì)節(jié)資源沒利用好，不僅違背實(shí)驗(yàn)的初衷，還會使某些看到指針偏差的學(xué)生產(chǎn)生不尊重客觀事實(shí)的心態(tài)，甚至錯(cuò)失一個(gè)關(guān)于浮力對質(zhì)量守恒實(shí)驗(yàn)影響的探究。

基于此，筆者巧改實(shí)驗(yàn)儀器，將計(jì)量粗糙的托盤天平替換為精密的電子秤，既節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，又能準(zhǔn)確反映出反應(yīng)前后質(zhì)量的細(xì)微變化，強(qiáng)化學(xué)生對守恒定律知識的理解，也為浮力對實(shí)驗(yàn)的影響探究提供有力的數(shù)據(jù)。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)4-7過程如下：往電子秤上裝有大理石的敞口裝置中倒入稀鹽酸，隨著大量氣泡的產(chǎn)生，明顯看到電子秤顯示屏數(shù)字逐漸減小至穩(wěn)定，學(xué)生很容易得出由于氣體逸出使反應(yīng)物質(zhì)質(zhì)量變小了。那么如何讓逸出的氣體留在裝置中呢？運(yùn)用膠塞將敞口裝置改裝成密閉裝置即可。但實(shí)驗(yàn)時(shí)密閉裝置出現(xiàn)氣壓太大導(dǎo)致膠塞往外沖，氣體同樣會逸出。此時(shí)，學(xué)生理解了課本實(shí)驗(yàn)4-8在膠塞插入玻璃管并縛上氣球的原因——實(shí)驗(yàn)中氣球既可以防氣體逸出又可以緩沖氣壓。可是學(xué)生又發(fā)現(xiàn)新問題——電子秤的示數(shù)是略有減小的。教師引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么電子秤的示數(shù)會發(fā)生變化？“質(zhì)量守恒定律”還成立嗎？用電子秤和托盤天平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別有什么優(yōu)缺點(diǎn)？學(xué)生積極思考、查找資料、互相交流，得出“有氣體參與或有氣體生成的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)該在密閉容器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，才能驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律”“質(zhì)量守恒定律是成立的、可靠的”等結(jié)論，發(fā)展了學(xué)生的質(zhì)疑精神與實(shí)事求是的科學(xué)探究精神。

通過改變實(shí)驗(yàn)儀器或裝置進(jìn)行探究，可以讓學(xué)生一步步尋找事實(shí)真相，逐漸加深對定律的理解，從而形成對化學(xué)知識的理性認(rèn)識和深刻理解。

又如，在第六章第二節(jié)“金屬與稀鹽酸反應(yīng)”中，課本將鋁、鐵、銅分別放入三支試管觀察。如果教師在課堂教學(xué)時(shí)組織學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)會需要清洗很多試管，也不方便對比，我們可以利用可樂瓶底作為反應(yīng)裝置，可樂瓶底有多個(gè)凹槽，可同時(shí)進(jìn)行不同的反應(yīng)。加入同種稀鹽酸，在凹槽分別加入不同的金屬，這樣，學(xué)生可對比感受不同金屬與同濃度的酸反應(yīng)的劇烈程度、產(chǎn)熱情況，等等，對金屬的活動性有更直接、更感性的認(rèn)識。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置或儀器優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理、過程、誤差、評價(jià)、判析的體驗(yàn)，使學(xué)生對化學(xué)概念、理論等科學(xué)知識有更深刻的理解與掌握。

三、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)問題情境，啟發(fā)學(xué)生縝密實(shí)驗(yàn)思維

化學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)步驟的陳述大多言簡意賅，只羅列實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、現(xiàn)象記錄、結(jié)論與事實(shí)等，對實(shí)驗(yàn)過程的分析、啟迪、延伸沒有過多的分析，因此，教師要在教學(xué)設(shè)計(jì)上下功夫。在教學(xué)實(shí)施中我們采取創(chuàng)設(shè)問題情境的方法啟迪學(xué)生的思維，以強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)過程體驗(yàn)達(dá)到優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。例如第八章第三節(jié)“認(rèn)識酸跟堿的中和反應(yīng)”中，實(shí)驗(yàn)表格只有兩項(xiàng)，“操作步驟”和“觀察到的現(xiàn)象”。

為了理順學(xué)生思路，我們增添“結(jié)論”和“問題”兩項(xiàng)，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象創(chuàng)設(shè)問題情境，由淺入深導(dǎo)出結(jié)論，或由結(jié)論進(jìn)一步提出問題，以培養(yǎng)學(xué)生縝密的實(shí)驗(yàn)思維。①中溶液變紅，溶液顯堿性;②中溶液由紅色變無色，堿性消失，溶液可能為中性或酸性;③中可能出現(xiàn)兩種現(xiàn)象，無色溶液立刻變紅，說明原溶液顯中性，加堿后顯堿性，另一種情況無色溶液過一段時(shí)間才變紅，說明原溶液顯酸性，與加入的堿反應(yīng)完后，堿過量，溶液才顯堿性;④溶液由紅色變無色，堿性消失，再次驗(yàn)證酸堿已發(fā)生反應(yīng)。教師此時(shí)再追問：溶液里有哪些物質(zhì)？學(xué)生做出以下猜想：猜想一，生成物與鹽酸;猜想二，生成物與氫氧化鈉;猜想三，只有生成物。根據(jù)在酚酞環(huán)境下溶液為無色的現(xiàn)象，得出溶液應(yīng)不顯堿性的結(jié)論，排除猜想二;驗(yàn)證猜想一和猜想三只需要用酸堿指示劑區(qū)分酸性和中性溶液即可。教師引導(dǎo)學(xué)生對驗(yàn)證的方法進(jìn)行討論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。教師再問，為什么能用“在酒精燈火焰加熱烘干沾有反應(yīng)后溶液的玻璃棒”驗(yàn)證生成物的真實(shí)存在？由于加熱后鹽酸揮發(fā)，若出現(xiàn)白色固體，說明酸堿反應(yīng)有新物質(zhì)產(chǎn)生，鹽酸是不影響生成物氯化鈉的鑒別的。教師在問題情境中一步步引導(dǎo)學(xué)生的思維走向深入，若僅僅把實(shí)驗(yàn)中溶液顏色的變化作為引起學(xué)生的興趣處理而沒做進(jìn)一步的探究，便沒能體現(xiàn)教材編寫的深層次意圖，學(xué)生失去了通過實(shí)驗(yàn)加深思考的體驗(yàn)，沒能形成探究酸堿反應(yīng)是否發(fā)生和反應(yīng)后物質(zhì)成分的方法。

借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生縝密地思考和推理，學(xué)生會深刻體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)求證的過程。學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)不僅是學(xué)習(xí)課本知識，更重要的是在不斷思考中清晰地認(rèn)識實(shí)驗(yàn)等客觀事物的步驟和方法，從而形成學(xué)習(xí)化學(xué)的科學(xué)方法和思維。

四、拓展探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度

探究式實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容，在化學(xué)課本的第一章第一節(jié)就有鋪墊，隨著學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生對“觀察與問題—假設(shè)與預(yù)測—實(shí)驗(yàn)與事實(shí)—解釋與結(jié)論—反思與評價(jià)—表達(dá)與交流”的探究模式有了深入的了解，尤其在學(xué)習(xí)完“酸堿鹽”內(nèi)容后，通過自主探究優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)機(jī)就很成熟了。教師此時(shí)要基于課本實(shí)驗(yàn)精心整合拓展探究內(nèi)容，讓學(xué)生在實(shí)踐探究過程中養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。例如設(shè)計(jì)“氫氧化鈉變質(zhì)專題”的實(shí)驗(yàn)探究，四個(gè)探究活動層層遞進(jìn)：①氫氧化鈉變質(zhì)的原因，變質(zhì)在什么情況下容易發(fā)生，應(yīng)如何保存氫氧化鈉;②如何判斷氫氧化鈉變質(zhì);③探究氫氧化鈉變質(zhì)的程度，是部分變質(zhì)還是全部變質(zhì);④如何除去變質(zhì)氫氧化鈉中的雜質(zhì)碳酸鈉。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)的步驟、實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象描述、實(shí)驗(yàn)的結(jié)論、交流討論等環(huán)節(jié)嚴(yán)謹(jǐn)，讓學(xué)生感受到對待實(shí)驗(yàn)探究不能隨意憑感覺臆斷，特別要注意對比加入不同試劑的優(yōu)缺點(diǎn)、加入試劑的先后順序差異、加入試劑的量對實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)現(xiàn)的影響，等等。這個(gè)基于課本并拓展整合的探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合地運(yùn)用了堿和非金屬氧化物、堿和指示劑、酸和鹽、堿和鹽、鹽和鹽等化學(xué)反應(yīng)的原理，通過實(shí)驗(yàn)鞏固相關(guān)知識點(diǎn)，發(fā)展了學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)精神、認(rèn)真負(fù)責(zé)科學(xué)態(tài)度，學(xué)生學(xué)會思考、尊重事實(shí)、敢于質(zhì)疑、樂于合作，從而提高化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。同時(shí)，在探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入離子的檢驗(yàn)、分離、提純等技能，鞏固和提高了學(xué)生對酸堿鹽知識掌握的深度和廣度，強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)探究的綜合能力，讓學(xué)生的認(rèn)知發(fā)生質(zhì)的飛躍，為接下來的高中學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化是筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐得出的結(jié)論，教師要本著教化學(xué)不僅是教知識、學(xué)生學(xué)化學(xué)不僅是學(xué)知識、必須將學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)培育放首位的原則，盡可能地利用好實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一平臺，激發(fā)學(xué)生興趣、啟迪學(xué)生思維，讓學(xué)生掌握方法、樹立積極的科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

注：本文系北海市教育科學(xué)規(guī)劃課題“基于學(xué)科核心素養(yǎng)的初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新實(shí)踐研究”的階段研究成果。

作者簡介：王曉玲（1972— ），女，大學(xué)本科學(xué)歷，高級教師，研究方向?yàn)槌踔谢瘜W(xué)教學(xué)研究;覃文軍（1969— ），女，大學(xué)本科學(xué)歷，高級教師，研究方向?yàn)槌踔谢瘜W(xué)教學(xué)研究。

（責(zé)編 劉小瑗）