以學(xué)科興趣培養(yǎng)為目的的家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)初探

劉文 廖程和 呂旭東

【摘要】依據(jù)教材中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)原理或日常生活中與化學(xué)有關(guān)的現(xiàn)象設(shè)計(jì)家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力的同時(shí)亦能提升教師的專業(yè)素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)? ?學(xué)習(xí)興趣

【中圖分類號(hào)】G633.8

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1992-7711（2020）20-093-02

興趣是最好的老師，教育心理學(xué)指出學(xué)習(xí)興趣是一個(gè)人傾向于認(rèn)識(shí)、研究獲得某種知識(shí)的心理特征，是可以推動(dòng)人們求知的一種內(nèi)在力量。學(xué)生對(duì)某一學(xué)科有興趣，就會(huì)持續(xù)地專心致志地鉆研它，從而提高學(xué)習(xí)效果。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)通過實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等直接的感官刺激在揭示某一物質(zhì)性質(zhì)或化學(xué)原理的同時(shí)極易引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。因此引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。以教材的化學(xué)原理或化學(xué)實(shí)驗(yàn)為指導(dǎo)，從日常生活中挖掘化學(xué)實(shí)驗(yàn)素材，依據(jù)“原料易得、操作簡(jiǎn)單、安全環(huán)保、科學(xué)有趣”等原則，研究開發(fā)一系列家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)，能架構(gòu)從書本跨越生活的橋梁，將化學(xué)實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)室搬遷到日常生活中，在發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能的同時(shí)極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教師在一線教學(xué)中如何尋找家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方向，就此筆者做了一些初步探索，并提出了一些自己的想法，現(xiàn)歸納如下。

1.依據(jù)教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)

中學(xué)化學(xué)教材中有著豐富的實(shí)驗(yàn)素材，利用教材中的化學(xué)實(shí)驗(yàn)素材設(shè)計(jì)家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芴岣呒彝セ瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的效率。例如《化學(xué) 1（必修）》（人民教育出版社 2007年3月第3版）P56在【科學(xué)探究】部分設(shè)計(jì)了碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)探究實(shí)驗(yàn)，“在2支試管里分別加入少量Na2CO3和NaHCO3（各約1g）分別滴入幾滴水，振蕩試管，觀察現(xiàn)象。用手摸一摸試管底部，有什么感覺？”

在實(shí)際教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)碳酸氫鈉溶解過程中溶液溫度略微降低的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象學(xué)生無(wú)法通過手觸摸試管底部進(jìn)行感知和判斷，直接告訴學(xué)生碳酸氫鈉溶于水是吸熱的過程則沒有說服力，很多學(xué)生在課堂上表現(xiàn)出將信將疑的神情。為解決這一問題，筆者指導(dǎo)學(xué)生利用家用小蘇打設(shè)計(jì)《碳酸氫鈉溶解的熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)》，通過放大碳酸氫鈉用量，一部分學(xué)生反饋能通過觸摸感知溫度降低，還有部分學(xué)生仍然回答判斷不了。令我驚喜的是：有一部分學(xué)生想到用溫度計(jì)測(cè)定碳酸氫鈉溶解過程中溶液溫度的變化，這種從定性到定量的轉(zhuǎn)變就是學(xué)生思維能力提升的過程。而在用溫度計(jì)進(jìn)行定量測(cè)定的過程中有學(xué)生失敗了，因?yàn)榧矣盟y溫度計(jì)最小刻度是35℃，而室溫下自來水的溫度約為24.5℃，這就無(wú)法測(cè)出碳酸氫鈉溶解過程中溫度的降低現(xiàn)象。善于思考的同學(xué)總能找到解決問題的方法，很快就有同學(xué)想到改用量程更寬的電子溫度計(jì)，終于測(cè)出了2勺碳酸氫鈉溶解在半杯（約200mL）自來水中，溫度從24.5℃逐漸降為19.6℃。在整個(gè)家庭實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中，不僅學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題與解決問題的能力得到了提升，更體會(huì)到了學(xué)習(xí)的快樂與成就感。

根據(jù)教材實(shí)驗(yàn)筆者還引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)了《碳酸氫鈉的熱分解》、《消失的氣泡—碳酸鈉溶液與醋酸反應(yīng)》、《香蕉電池》（圖1）等家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

2.依據(jù)教材原理設(shè)計(jì)家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)

教材中化學(xué)實(shí)驗(yàn)承載的功能主要為化學(xué)原理或物質(zhì)性質(zhì)的驗(yàn)證、學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練等，但也有部分化學(xué)原理并沒有設(shè)計(jì)相應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。引導(dǎo)學(xué)生借助生活中的一些藥品設(shè)計(jì)了相應(yīng)的家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)，作為教材實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，在豐富教材實(shí)驗(yàn)的同時(shí)能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在氧化還原反應(yīng)教學(xué)中設(shè)計(jì)的家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)《褪色的高錳酸鉀溶液》，把高錳酸鉀藥片溶解在水中得到紫紅色的溶液，再用Vc藥片（圖2）、醫(yī)用雙氧水消毒液（圖3）分別與高錳酸鉀溶液反應(yīng)，結(jié)果溶液褪色。褪色現(xiàn)象則是對(duì)高錳酸鉀強(qiáng)氧化性的最好詮釋。

在筆者的啟發(fā)下，學(xué)生還設(shè)計(jì)并完成了《海帶中碘元素的檢驗(yàn)》，實(shí)驗(yàn)中分別利用醫(yī)用過氧化氫消毒液和高錳酸鉀消毒片溶液做氧化劑，氧化干海帶浸泡液中的碘離子得到碘單質(zhì)，再用淀粉溶液檢驗(yàn)生成的碘單質(zhì)，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。成功的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)讓學(xué)生真切體會(huì)到了化學(xué)原理在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的指導(dǎo)意義，深化了對(duì)氧化還原反應(yīng)原理的理解。

3.依據(jù)日常生活現(xiàn)象設(shè)計(jì)家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)

日常生活中有許多現(xiàn)象與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，利用這些與化學(xué)知識(shí)有關(guān)的現(xiàn)象設(shè)計(jì)家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)，能讓化學(xué)與生活更好的融合。生活化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)，進(jìn)而使學(xué)生對(duì)與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題做出正確的價(jià)值判斷。

新能源是當(dāng)下社會(huì)研究的熱點(diǎn)，其中燃料電池更是成為了各大科研機(jī)構(gòu)的香餑餑，讓學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)燃料電池，能更好地感悟燃料電池背后樸素的化學(xué)原理，親手觸摸高科技背后的化學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的成就感。在筆者指導(dǎo)下學(xué)生選擇《簡(jiǎn)易氫氧燃料電池》進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。利用電解法制備氫氣與氧氣成了學(xué)生們的共同選擇，但在氣體儲(chǔ)存方面進(jìn)行過許多嘗試，比如利用活性炭吸附兩極產(chǎn)生的氣體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)操作較麻煩，效果也不理想，實(shí)驗(yàn)成功率低。在不斷的嘗試中有幾個(gè)學(xué)生選擇用面巾紙包裹石墨（直徑為2.0mm的鉛筆芯）電極，再用純堿溶液潤(rùn)濕面巾紙后進(jìn)行電解制備氫氣與氧氣（圖4），產(chǎn)生的氫氣與氧氣吸附在石墨電極周圍的面巾紙上，停止電解后利用氫氣與氧氣進(jìn)行燃料電池實(shí)驗(yàn)，二極管發(fā)光（圖5）?？吹蕉O管發(fā)光的現(xiàn)象，學(xué)生歡呼雀躍擊掌相慶。通過氫氧燃料電池家庭實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，學(xué)生不僅深切地體會(huì)了燃料電池的工作基本原理，更為可貴的是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維、動(dòng)手能力都得到了不斷的提升，對(duì)設(shè)計(jì)家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)越來越有興趣。

接著又有學(xué)生以《簡(jiǎn)易氫氧燃料電池》實(shí)驗(yàn)為模型，利用電解食鹽水溶液設(shè)計(jì)出了《簡(jiǎn)易氫氯燃料電池》。

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，離開了實(shí)驗(yàn)，化學(xué)將是無(wú)根之木、無(wú)源之水。只要教師熱愛生活，不斷嘗試和探索，就會(huì)發(fā)現(xiàn)生活中存在很多有趣的化學(xué)實(shí)驗(yàn)素材，利用這些素材引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不僅培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)科觀念和思維能力，同時(shí)也拓展了教師的教學(xué)策略和專業(yè)素養(yǎng)。所以，家庭化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開發(fā)研究值得一試！

【2018年安徽省教育科學(xué)研究項(xiàng)目“基于核心素養(yǎng)培育的生活中化學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JK18067）階段性研究成果?！?/p>