巧借實驗提升高中生化學(xué)素養(yǎng)

劉莉

摘要：很多化學(xué)方程式和化學(xué)定理都是根據(jù)實驗推論、推導(dǎo)出來的.因此，化學(xué)實驗是化學(xué)學(xué)科的重要組成部分.目前，化學(xué)學(xué)科非常注重對于高中生化學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng).那么何不借助實驗這一個重要要素呢？據(jù)此主要探討了利用實驗提升學(xué)生素養(yǎng)的方式.

關(guān)鍵詞：化學(xué)素養(yǎng);化學(xué)實驗;高中化學(xué)

中圖分類號：G632文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2022）03-0116-03

眾多調(diào)查顯示，學(xué)生對化學(xué)實驗有著濃厚的興趣，他們非常渴望在化學(xué)課堂上開展化學(xué)實驗，想親自探索知識的奧秘.因此，借助實驗推進化學(xué)課程教學(xué)是一個不錯的方法，它很容易被廣大學(xué)生接受.

1 制作化學(xué)實驗?zāi)Ｐ?/p>

化學(xué)很多知識都圍繞著分子、原子展開.化學(xué)選修——有機化學(xué)更是如此.對于這種微觀粒子，我們沒有辦法切實的看到它的形狀，難以理解它們的結(jié)構(gòu)和比例關(guān)系.那么，教師就可以引導(dǎo)學(xué)生們動手做出實驗?zāi)Ｐ?，將這種微觀粒子放大，接受起來更容易.

例如高中化學(xué)“有機化合物”這一節(jié)的教學(xué).

教師事先讓學(xué)生們拼團購買制作球棍模型的材料，以備上課需要.這時，為了讓學(xué)生了解碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳叁鍵的成鍵類型，教師和學(xué)生們一起動手制作出它們的空間構(gòu)型.碳碳單鍵：碳原子與其他4個原子形成四面體結(jié)構(gòu).碳碳雙鍵：形成雙鍵的碳原子及與之直接相連的原子處于同一平面上.碳碳三鍵：形成鍵的碳原子及與之直接相連的原子處于同一直線上.為了加深學(xué)生的理解和記憶，隨后讓學(xué)生們繼續(xù)制作出甲烷、乙烯和乙炔這三個有機物的模型.學(xué)生們發(fā)現(xiàn)，甲烷呈現(xiàn)的是一個正四面體的形狀，乙烯呈現(xiàn)的是一個平面的形狀，乙炔是一個直線的形狀.學(xué)生形成了豐富的直觀印象.倘若，教師一直跟學(xué)生講單鍵、雙鍵和三鍵的定義，學(xué)生沒有辦法理解這三種成鍵方式的差別，自然更難以想象其他有機物的空間形狀.制作化學(xué)模型，學(xué)生可以把微觀的事物變得宏觀，通過觀察的方式可以提升自己的空間想象力，這也是化學(xué)思維的重要組成部分.

2 創(chuàng)新設(shè)計化學(xué)實驗

創(chuàng)新設(shè)計化學(xué)實驗的初衷是節(jié)約化學(xué)資源、傳播綠色環(huán)保的理念，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識.最開始，教師可以帶著學(xué)生們思考如何創(chuàng)新改進化學(xué)實驗.慢慢的，教師引導(dǎo)學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計化學(xué)實驗，給予學(xué)生表現(xiàn)的舞臺.

例如，高中化學(xué)“鐵、銅的獲取與應(yīng)用”這一節(jié)的教學(xué).教師為了培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，設(shè)置了兩個教學(xué)任務(wù)：1.認識鐵及其化合物的性質(zhì)，能以Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化為例，理解變價金屬元素的氧化還原反應(yīng)實質(zhì).2.能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的氫氧化亞鐵的制備探究方案，進行實驗探究，培養(yǎng)科學(xué)研究的精神.教師和學(xué)生按照課本上的方案一同進行了氫氧化亞鐵的制備.教師向NaOH溶液中滴加FeSO4.學(xué)生觀察到，溶液很快由灰綠色變成了紅褐色，很難觀察到白色沉淀.教師向?qū)W生們提問，這是為什么呢？我們有沒有辦法改進這個實驗?zāi)?？學(xué)生思考之后給出了結(jié)論，二價鐵具有很強的還原性，很快會變成三價鐵，所以很難觀察到具體、明顯的實驗現(xiàn)象，要想辦法防止亞鐵離子被氧化.所以應(yīng)當(dāng)抑制二價鐵的還原性，不妨在溶液中加入一定量的鐵粉.可是鐵粉本身也是有顏色的，也會影響對于沉淀的觀察和分析.可以在溶液中加入半透膜，防止鐵粉和氫氧化亞鐵沉淀混合在一起.學(xué)生從化學(xué)原理出發(fā)，提出了實驗創(chuàng)新的方法.這是學(xué)生們善于思考而得出的最終結(jié)論.

3 引進學(xué)生實際生活

值得肯定的是，理論知識的產(chǎn)生背景是生活實際.所以理論知識可以很容易的和我們的生活接軌.在化學(xué)學(xué)習(xí)中引進實際生活，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情.

例如蘇教版高中化學(xué)“化學(xué)能與電能”這一節(jié)的教學(xué).教師在新課導(dǎo)入時就嘗試引進學(xué)生的生活實際.教師說，“在我們在日常生活中，無時無刻都需要用電，那么電到底是怎么產(chǎn)生的呢？化學(xué)能和電能之間有什么關(guān)系呢？同學(xué)們在家里有沒有觀察過遙控器里的電池，或者是老式手機里面那種大的、方塊的電池.有沒有比較淘氣的學(xué)生呢？誰曾經(jīng)把遙控器里的堿性電池扣下來，拆開過？看看里面到底是什么東西.其實，這就是本節(jié)課我們所需要學(xué)習(xí)的干電池，蓄電池和鋰離子電池.”在這些電池內(nèi)部，無時無刻都在進行一些化學(xué)反應(yīng).也就是常說的氧化還原反應(yīng).在氧化還原反應(yīng)中，電子從比較活潑的金屬負極，通過外電路流向較不活潑的金屬正極，所以就產(chǎn)生了電能.教師從生活中的常見電池出發(fā)，引進了本節(jié)課原電池和原電池的構(gòu)成條件，然后再開展有關(guān)的化學(xué)實驗.這時，教師在一個燒杯中倒入稀硫酸溶液，插入鐵片和銅片，用導(dǎo)線連接起來，學(xué)生們會對實驗現(xiàn)象非常感興趣.如果教師在教學(xué)開端沒有探討化學(xué)和生活的聯(lián)系，學(xué)生們一聽到“原電池”、“氧化還原反應(yīng)”這幾個化學(xué)專業(yè)名詞，會覺得這節(jié)課的學(xué)習(xí)非常困難.看到實驗中的鋅片、銅片和導(dǎo)線，可能覺得更加困難了.所以，引進實際生活，在潛移默化中降低了知識的難度，學(xué)生會更容易接受.教師的課堂實驗開展得會更為順利.

4 合理設(shè)計實驗分組

有時，在一個實驗中，有1～3個甚至是多個變量.那么，全班就可能要進行3～4個化學(xué)實驗.教師需要對全班的同學(xué)進行一個科學(xué)的分組，才能夠滿足對照實驗的要求.為了保證實驗開展效率，教師要選擇切實可行的方式.

還是以高中化學(xué)“鐵、銅的獲取及應(yīng)用”這一課的教學(xué)為例.這節(jié)課，教師總共要進行5個實驗.第1個實驗：用氫氧化鈉檢驗亞鐵離子;第2個實驗：用氯水和KSCN檢驗亞鐵離子;第3個實驗：用氫氧化鈉來檢驗三價鐵離子;第4個實驗：用KSCN檢驗三價鐵離子;第5個實驗：用氫氧化鈉檢驗銅離子.如果每個學(xué)生每個實驗都做的話，可能會浪費大量的課堂時間和大量的化學(xué)資源.沒有必要，因此教師根據(jù)學(xué)生們的意愿，將全班同學(xué)分為5個組，分別進行5個實驗.每個小組在做實驗時還需要記錄實驗現(xiàn)象.首先要寫出實驗的化學(xué)方程式，然后記錄出詳細的實驗現(xiàn)象.比如，在二價鐵離子的溶液中加入KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，但加入氯水溶液立即變成血紅色.用一個實驗的時間，全班同學(xué)可以完成5個實驗，剩下的時間可用于理論知識的學(xué)習(xí)，這樣的課堂安排會更為緊湊.有時，對于一些比較困難的實驗，單獨一個學(xué)生沒有辦法完成實驗，教師在分組還需要考慮每個學(xué)生的動手情況.每組都分配1～2個動手情況比較好的學(xué)生，再加入幾個動作能力不是很好的學(xué)生.讓這樣優(yōu)秀的同學(xué)充分發(fā)揮引導(dǎo)作用，帶領(lǐng)學(xué)生一起努力，一起進步.實驗完成后，教師還可以小組為單位組織學(xué)生們反思、總結(jié).組內(nèi)成員在實驗過程中有沒有犯什么錯誤？為什么會犯這些錯誤？今后進行同類實驗時，應(yīng)該按照什么樣的步驟開展？在操作時需要考慮什么問題？等等.

5 改進演示實驗

教師通過改進實驗設(shè)計常常能夠提高演示試驗的有效性、為訓(xùn)練學(xué)生的觀察力創(chuàng)造了比較新鮮直觀的感性材料，從而引導(dǎo)學(xué)生走進創(chuàng)新的空間，并能啟迪學(xué)生獨立思考和創(chuàng)造的思想.而教師通過創(chuàng)新演示試驗、不僅可以讓學(xué)生了解相關(guān)的有機化學(xué)基礎(chǔ)知識，同時更提供了一種教育示范作用，以此訓(xùn)練學(xué)生不迷信書本，敢于用科學(xué)的方式實現(xiàn)創(chuàng)造的精神.

例如，在進行氨與氯化氫反應(yīng)的演示實驗的過程中.第一步準(zhǔn)備好一根使用過的廢熒光燈管高約75cm.將pH試紙放在75cm長的玻璃紙膠帶上，然后放進這個小燈管里面，然后在燈管的兩端分別放置一個小棉塞，棉塞上分別涂有濃氨水和濃鹽酸溶液，過一會引導(dǎo)學(xué)生觀察發(fā)生的現(xiàn)象.pH試紙從邊緣向中心逐漸變?yōu)榧t色，另一邊向中心逐漸變?yōu)樽兯{色，但變化的速度不同，濃鹽酸邊緣冒出約1/3的白煙.這個演示實驗不僅可以觀察到氨與氯化氫的反應(yīng)，還可以觀察到氣體的運動速度和氣體的酸度.成功的演示實驗不僅起到了示范作用，還激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造精神和創(chuàng)造力.

6 改驗證性實驗為探索性實驗

現(xiàn)在的中學(xué)新課程，改變了過去教科書描述問題不夠全面的風(fēng)格、在許多科學(xué)實驗中，無法提供具體的現(xiàn)象、解釋和結(jié)果.相反，有些實驗設(shè)計為以問題或?qū)W習(xí)計劃的形式表達，學(xué)生必須根據(jù)實際研究填空、互動、回答問題.同時，他強調(diào)了學(xué)生對實踐研究活動的積極態(tài)度和獨立思考能力，從而促使學(xué)生把實踐考察與理性思考集合在一起.

所以在新課標(biāo)理念的引導(dǎo)下，更應(yīng)該充分發(fā)掘?qū)W校課程實踐中的科學(xué)探索精神實驗，或更多地把試驗性實踐變成了探索性實踐、在用心組織、潛心研究、創(chuàng)造新問題情境、引導(dǎo)學(xué)生探索和與學(xué)生共同探索學(xué)習(xí)，展示學(xué)生獲得科學(xué)知識的過程中.

例如在講原動力電池設(shè)計時，筆者首先給出了類似的一個題目：“家用手電筒中的動力電池、蓄動力電池、宇宙火箭中的高能動力電池是怎樣生成能量的.”具有物理化學(xué)基礎(chǔ)知識的學(xué)生很快就會發(fā)現(xiàn)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能.接著，讓學(xué)生使用了桌上供應(yīng)的一些藥物和各種物料：鐵塊、銅片、黑鉛棒、稀硫酸、硫酸銅晶體、水、蔗糖溶液、電流表、電線若干.需要學(xué)生設(shè)計原電池，驗證外部電路、內(nèi)電線上工作情況，并得到輸出電壓，觀測在該設(shè)備上工作時所形成的現(xiàn)象.很顯然，這是一項具有挑戰(zhàn)性、富于創(chuàng)新的實驗課題.通過學(xué)生對實驗藥物和材質(zhì)進行了嘗試選擇，并對實驗條件加以合理控制，對現(xiàn)象加以仔細觀察和記憶，然后再由學(xué)生們根據(jù)實驗實際情況，上述電池的電極材料、溶液組成、電極現(xiàn)象和電極反應(yīng)都涵蓋在了一起.

與其讓學(xué)生依葫蘆畫瓢的一邊閱讀一邊操作，還不如通過創(chuàng)造新情境和提供藥物和材料，讓學(xué)生學(xué)會仔細思考、操作，通過仔細觀察、詳細記憶，主動根據(jù)實踐現(xiàn)象進行分析，總結(jié)，從而構(gòu)成了創(chuàng)新性探究課，學(xué)習(xí)者的思維也被激發(fā).對于提高實踐才能和創(chuàng)造力的發(fā)揮，有著重大的含義.通過改變“試驗性”實驗為“探究性”實驗、不但能使學(xué)習(xí)者積極地進參加實踐、還能促使學(xué)習(xí)者了解實踐的根本原理，既“知其然”又“知其之所以然”，把情感認知提高到科學(xué)道德理性高程.“探究性”實驗同時還創(chuàng)造了理論指導(dǎo)實踐、在全新情景下處理全新問題的機會，從而培育了學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性思維能力.

總而言之，在化學(xué)課堂上安排實驗?zāi)軌蛴行У呢S富課堂形式.教師督促學(xué)生在課堂上動手、動腦、動口，一步一步的帶領(lǐng)學(xué)生認識化學(xué)現(xiàn)象，學(xué)習(xí)化學(xué)知識，幫助學(xué)生培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，最終形成較高的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng).

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