借助高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提升學(xué)生的多元能力

文 /黃美蝦

引 言

傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)弱化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師更多地關(guān)注學(xué)生做題的質(zhì)量與考試分?jǐn)?shù)。實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更好地促進(jìn)學(xué)生多方面能力的發(fā)展，更好地培養(yǎng)學(xué)生多元能力。將實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展與學(xué)生核心素養(yǎng)的提升相結(jié)合，能增強(qiáng)學(xué)生多樣的化學(xué)體驗(yàn)，讓他們迸發(fā)出個(gè)性思維火花[1]。借助實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的多元能力，其實(shí)就是改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，讓學(xué)生盡可能地展示自己，將教師講授理論知識(shí)的時(shí)間變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生經(jīng)歷真實(shí)和豐富的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，使學(xué)生積累實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。借助實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的能力，首先要求教師改變學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的態(tài)度，教師要讓學(xué)生參與到課堂實(shí)驗(yàn)中；其次，教師要盡可能地開(kāi)發(fā)真實(shí)的、有意義的、有創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)，改變?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中只注重學(xué)生的動(dòng)手操作能力而缺少對(duì)學(xué)生深入思考的引導(dǎo)的狀況。

一、借助實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力

當(dāng)前，大部分高中生的化學(xué)觀察能力不強(qiáng)，主要是觀察不到內(nèi)核知識(shí)。究其原因，一方面，他們自主觀察的意識(shí)不強(qiáng)，不知道在生活中找尋相關(guān)的化學(xué)現(xiàn)象；另一方面，他們沒(méi)有養(yǎng)成細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣，做實(shí)驗(yàn)時(shí)關(guān)注的往往是實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而不是實(shí)驗(yàn)過(guò)程。其實(shí)，觀察能力是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基本能力，在觀察中，學(xué)生能發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，看到新的現(xiàn)象，進(jìn)而激發(fā)新的思考興趣。在觀察的同時(shí)，學(xué)生鍛煉了自己的分析、判斷、推理、運(yùn)用等能力[2]。換言之，觀察促進(jìn)了學(xué)生其他能力的發(fā)展。日常教學(xué)中，教師可將觀察能力與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)結(jié)合起來(lái)，讓實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生觀察能力的發(fā)展，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

以蘇教版高中化學(xué)必修1專題3“氯氣及氯的化合物”一課為例，教師可以借助實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生探究氯水中的成分。首先，教師給每組學(xué)生發(fā)一個(gè)密封的塑料瓶，里面充滿純凈的Cl2。其次，教師指導(dǎo)學(xué)生將水通過(guò)注射器注入瓶中，引導(dǎo)他們觀察新制氯水的顏色。再次，教師指導(dǎo)學(xué)生向新制氯水中滴加石蕊試液，這時(shí)學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)氯水先變紅，后又褪色了。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生看到同一種事物在不同時(shí)間內(nèi)顏色發(fā)生了變化，激發(fā)起探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的化學(xué)原因的興趣。在此基礎(chǔ)上，教師再設(shè)置一個(gè)類似的魔術(shù)實(shí)驗(yàn)：取一張紅色紙條，一半保持干燥，一半用水潤(rùn)濕，然后把紙條放入裝有干燥氯氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。學(xué)生發(fā)現(xiàn)濕潤(rùn)的紅色紙條褪色，而干燥的有色紙條沒(méi)有褪色。這時(shí)，學(xué)生會(huì)探究氯水的成分及漂白性的物質(zhì)是什么。觀察是重要的自主探究活動(dòng)，不同的學(xué)生面對(duì)同樣的實(shí)驗(yàn)，會(huì)從不同的角度進(jìn)行觀察，進(jìn)而得到不一樣的結(jié)論，這能推動(dòng)他們的深入思考。在學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生明白應(yīng)觀察什么，觀察的目標(biāo)是什么，還要引導(dǎo)學(xué)生記錄現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力。記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)他們進(jìn)行深入思考。當(dāng)然，教師也要給學(xué)生留出充足的時(shí)間，讓他們盡可能地發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的一些奧秘。

二、借助實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)

要想提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，教師要注重突出學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生自主地思考問(wèn)題，也就是說(shuō)，要培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)。在高中化學(xué)教學(xué)中，教師可借助實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，引導(dǎo)他們進(jìn)行深入思考[3]。

以蘇教版高中化學(xué)必修1專題3第2單元“離子反應(yīng)”一課為例，教師可以設(shè)置不同溶液的導(dǎo)電性探究實(shí)驗(yàn)。教師可準(zhǔn)備相關(guān)的實(shí)驗(yàn)藥品與器材，并將學(xué)生分成若干小組，每個(gè)組的桌子上都放5支250mL燒杯，分別裝著150mL濃度均為0.1mol/L的鹽酸、醋酸溶液、氫氧化鈉溶液、氯化鈉溶液、氨水。之后，學(xué)生在5種溶液中分別放入相同規(guī)格的石墨電極，當(dāng)接通電源時(shí)，他們會(huì)看到5只燈泡都亮起來(lái)，接著他們發(fā)現(xiàn)鹽酸、氯化鈉、氫氧化鈉溶液對(duì)應(yīng)的燈泡較亮，醋酸、氨水對(duì)應(yīng)的燈泡較暗。此時(shí)，學(xué)生會(huì)提出問(wèn)題：為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象？是不是不同的電解質(zhì)的電離能力大小是不一樣的？接下來(lái)，教師鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象提出一些問(wèn)題，目的是讓學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，揭開(kāi)化學(xué)知識(shí)的本質(zhì)。

傳統(tǒng)教學(xué)中，教師設(shè)置實(shí)驗(yàn)只是為了讓學(xué)生驗(yàn)證教材中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與一般結(jié)論。事實(shí)上，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師更要注重培養(yǎng)學(xué)生不斷思考的習(xí)慣。筆者曾對(duì)高中生的化學(xué)學(xué)習(xí)方式做了一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)查。大多數(shù)學(xué)生說(shuō)，學(xué)習(xí)化學(xué)就是將教師課堂講解的知識(shí)慢慢消化，再做一些題目進(jìn)行適當(dāng)?shù)撵柟?。這說(shuō)明，學(xué)生都忽略了提問(wèn)這個(gè)環(huán)節(jié)。學(xué)生要有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力，能圍繞教材、講義等提出自己的問(wèn)題，這樣才能達(dá)到事半功倍的效果。大多時(shí)候，教師備課主要依據(jù)學(xué)生的作業(yè)情況、課堂反應(yīng)情況，如果學(xué)生多提問(wèn)，教師就可以根據(jù)提問(wèn)的情況開(kāi)展課堂教學(xué)。實(shí)驗(yàn)既給學(xué)生帶來(lái)了更直觀的認(rèn)知，也給學(xué)生提供了動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)多了，其發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題也就多了，對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解也就更深刻了。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

創(chuàng)新思維是高階思維的一種，是學(xué)生重要的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，創(chuàng)新能力意味著擁有了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力、表達(dá)自己觀點(diǎn)的能力，也意味著個(gè)性化解決問(wèn)題的能力。當(dāng)前，創(chuàng)新能力是學(xué)生比較缺少的能力，這一方面是由他們的學(xué)習(xí)方式?jīng)Q定的，另外一方面是由教師過(guò)度地關(guān)注知識(shí)點(diǎn)的講解與考試結(jié)果的教學(xué)方式造成的。教師可以借助實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生需要剖析每個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的本質(zhì)原因，思考實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用到哪些知識(shí)，能解決哪些問(wèn)題等。這些思考的過(guò)程就是學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新的過(guò)程，是能力不斷發(fā)展的過(guò)程。

以蘇教版高中化學(xué)必修2專題7第2單元“硝酸”一課為例，教師先用如圖1的實(shí)驗(yàn)，帶領(lǐng)學(xué)生探究銅和稀硝酸的反應(yīng)。

圖1

教師演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生觀察到集氣瓶中收集到無(wú)色的氣體，由此說(shuō)明銅與稀硝酸反應(yīng)生成了一氧化氮。這時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生思考：這個(gè)實(shí)驗(yàn)是否嚴(yán)謹(jǐn)？通過(guò)這個(gè)現(xiàn)象是否可以得出銅與稀硝酸反應(yīng)生成了一氧化氮？學(xué)生經(jīng)過(guò)思考認(rèn)為理由不足，原因是二氧化氮能和水反應(yīng)生成一氧化氮。教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)還存在哪些缺點(diǎn)，并讓他們提出一些改進(jìn)的辦法。學(xué)生經(jīng)過(guò)討論，把裝置改成如圖2所示，實(shí)驗(yàn)步驟如圖2中的①②③。

圖2

通過(guò)步驟①制備氣體；步驟②蓋上橡膠帽防止氣體與空氣接觸；步驟③拔去注射器的橡膠帽，把活塞往里拉吸入少量的空氣后，快速蓋上橡膠帽。這時(shí)，學(xué)生可以觀察到針筒里無(wú)色氣體變?yōu)榧t棕色，說(shuō)明銅與稀硝酸反應(yīng)生成了一氧化氮。這個(gè)裝置不僅簡(jiǎn)便易操作，還能節(jié)約藥品，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，同時(shí)更能減少氮氧化物對(duì)環(huán)境造成的污染。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)過(guò)程來(lái)看，教師將學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造潛能，讓他們的能力得到了進(jìn)一步發(fā)展。

四、借助手持技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中內(nèi)化認(rèn)知的能力

手持技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)一樣，都是高中生學(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中可以使用的重要資源。將手持技術(shù)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，能讓實(shí)驗(yàn)更便捷、更直觀、更實(shí)時(shí)、更準(zhǔn)確。教師在教學(xué)過(guò)程中根據(jù)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)及學(xué)生接受認(rèn)知的能力融入手持技術(shù)，能完成當(dāng)前條件下無(wú)法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)，也能讓學(xué)生進(jìn)一步了解先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，獲得科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，提升他們內(nèi)化認(rèn)知的能力。手持技術(shù)，即數(shù)字化手持技術(shù)實(shí)驗(yàn)，又稱為掌上實(shí)驗(yàn)室，是由計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)相結(jié)合的新型數(shù)字化實(shí)驗(yàn)手段。一般來(lái)說(shuō)，它是由數(shù)據(jù)采集器、傳感器和配套的軟件組成的定量采集和處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)。如果教師將一些抽象的認(rèn)知以手持技術(shù)的方式呈現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生就更容易理解，也容易將這些認(rèn)知內(nèi)化為自己的素養(yǎng)。

以高中化學(xué)選擇性必修1中的“強(qiáng)酸與強(qiáng)堿中和滴定”一課為例，學(xué)生在理解“為什么可以選用甲基橙或酚酞作指示劑”時(shí)有較大的障礙。教師除了引導(dǎo)學(xué)生以0.1mol/L的NaOH溶液滴定20.00mL濃度為0.1mol/L的鹽酸為例，計(jì)算滴加19.98mL的NaOH和20.02mL的NaOH時(shí)溶液的pH值，還可以利用手持技術(shù)，直觀地畫出滴定過(guò)程中pH值的變化。將這個(gè)過(guò)程直接展示在學(xué)生的面前，會(huì)給學(xué)生帶來(lái)更強(qiáng)的視覺(jué)沖擊效果，加深學(xué)生的印象。

又如，“化學(xué)平衡移動(dòng)的勒夏特列原理”對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)很抽象的概念，學(xué)生很難理解“減弱這種改變”的具體含義。教師可以通過(guò)研究壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響來(lái)讓學(xué)生初步理解“減弱這種改變”。以N2O4(g，無(wú)色)?2NO2(g，紅棕色)為例，教師可以在課前做實(shí)驗(yàn)并錄像，在課上給學(xué)生反復(fù)播放，使學(xué)生直觀感受“減弱這種改變”。圖3是實(shí)驗(yàn)中的3張對(duì)比圖。

圖3

從針筒中氣體的顏色變化可以明顯地看出，減小壓強(qiáng)，平衡向生成二氧化氮的方向（氣體的物質(zhì)的量增加的方向）移動(dòng)，但達(dá)到新平衡時(shí)二氧化氮的濃度還是比舊平衡低，即“減弱這種改變”。

之后，教師再借助手持技術(shù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理解，如圖4所示。

圖4

從圖4中的壓強(qiáng)變化可以更直觀地看出，在其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡向壓強(qiáng)減小的方向（氣體的物質(zhì)的量減小的方向）移動(dòng)，但達(dá)到新平衡時(shí)的壓強(qiáng)比舊平衡的壓強(qiáng)大，即“減弱這種改變”。教師借助手持技術(shù)，很好地突破了勒夏特列原理這個(gè)難點(diǎn)，幫助學(xué)生快速掌握了這一抽象的知識(shí)。

五、借助實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)

化學(xué)學(xué)習(xí)不僅僅是讓學(xué)生學(xué)習(xí)課本中的知識(shí)，獲得一定的解題能力，還要讓學(xué)生形成多元的能力與多方面的責(zé)任意識(shí)。比如，教師可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中向?qū)W生滲透環(huán)保的重要性及如何提高環(huán)保意識(shí)，這也是學(xué)生核心素養(yǎng)的一部分。

以蘇教版高中化學(xué)必修1專題4“濃硫酸的性質(zhì)”一課為例，教師設(shè)置實(shí)驗(yàn)“蔗糖與濃硫酸”的碳化反應(yīng)，先展示傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置，在實(shí)驗(yàn)前引導(dǎo)學(xué)生思考這樣的實(shí)驗(yàn)裝置有何弊端。學(xué)生想到，在敞口燒杯中進(jìn)行的反應(yīng)會(huì)因?yàn)槎趸虻漠a(chǎn)出影響教室的空氣質(zhì)量。他們提出能否在帶有單孔橡膠塞的錐形瓶中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。還有的學(xué)生提出，既然需要排出二氧化硫，能不能在原先實(shí)驗(yàn)的裝置末端增加氫氧化鈉溶液作為尾氣處理裝置。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透環(huán)保意識(shí)，并鼓勵(lì)學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、解決問(wèn)題，能夠培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生能直觀地獲得認(rèn)知，在建構(gòu)知識(shí)體系的同時(shí)，發(fā)展多元能力。

結(jié) 語(yǔ)

隨著素質(zhì)教育的不斷深化，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)向提升學(xué)生的多元能力，即教師關(guān)注的是學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的能力發(fā)展，而不是最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，教師要簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)知識(shí)原理講解,重點(diǎn)拓展學(xué)生的思維能力，指導(dǎo)學(xué)生從具體的細(xì)節(jié)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而提升他們對(duì)化學(xué)知識(shí)的掌握和應(yīng)用水平。