基于化學實驗的有效教學研究

江蘇蘇州市吳江經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)實驗初中（215200） 黃浣清

《義務(wù)教育化學課程標準（2011 年版）》明確指出要讓學生有更多的機會主動地體驗科學探究的過程，在“做科學”的探究實踐中逐步形成終身學習的意識和能力。實驗是化學科學探究最有力的法寶，但在現(xiàn)實課堂教學中很多實驗探究或流于形式；或?qū)嶒灧桨柑^于理想化，缺乏科學性；或為了實驗而實驗，缺乏探究性和針對性；或現(xiàn)代信息化技術(shù)使用不當，導致實驗教學低效。學生的動手實踐能力、分析思維能力、科學探究能力、自主創(chuàng)新能力等學科素養(yǎng)沒有得到實質(zhì)性的發(fā)展。因此，作為一線化學教師，要根據(jù)化學課程標準及本校學生的特點，積極改變現(xiàn)狀，合理有效地利用學校的各種課程資源，適度增加教材上沒有安排的化學實驗，或通過研究，不斷優(yōu)化、創(chuàng)新教材上已有的化學實驗，使得實驗的效果更加明顯，提高化學教學的有效性。

一、適度增補實驗，化解教學難點

在化學課堂教學過程中若能針對學生接受比較困難的知識點或不容易理解和掌握的地方適時地增補一些有針對性的實驗，則會對突破教學難點、清除學習障礙有非常積極的作用。

【案例1】關(guān)于鹽的性質(zhì)，上教版化學九年級下冊P53 是這樣描述的：“在金屬活動性順序表中，除非?；顫姷慕饘偻?，排在前面的金屬一般可以將位于其后面的、比它不活潑的金屬從它們的鹽溶液中置換出來。”

教材中沒有配套的圖片，也沒有對應的實驗，一遍讀下來，學生覺得索然無味，似懂非懂，教學效果欠佳。針對這種情況，筆者設(shè)計了如下增補實驗：

［實驗操作］鋅和硫酸銅溶液反應實驗（如圖1）。學生以小組為單位，先在培養(yǎng)皿中放入一張濾紙，然后剪幾片鋅片放在上面，再在鋅片周圍滴加硫酸銅溶液。

圖1

［實驗現(xiàn)象］鋅片周圍慢慢開出紅色的“花”。

［課堂反饋］隨著一陣陣驚嘆聲，學生的眼睛都在發(fā)光，他們興致高漲，課堂上呈現(xiàn)出一片生機盎然的景象。

設(shè)計意圖：用精彩紛呈的實驗現(xiàn)象吸引學生的眼球，充分發(fā)揮學科特色，讓學生在學習過程中感受化學之美，從而發(fā)自內(nèi)心地喜歡化學、愛上化學。

［趁熱打鐵］呈現(xiàn)銅和硝酸銀反應的圖片（如圖2）。學生再次被震撼到，化學反應現(xiàn)象如同烙印般深深地刻在腦海中。

圖2

［復習鞏固］配制農(nóng)藥波爾多液（用熟石灰和硫酸銅溶液進行配制，如圖3）可否在鐵制容器中進行？

圖3

［學生回答］不可。因為Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4。

［史料回顧］這正是我國的濕法冶金，早在西漢時期《淮南萬畢術(shù)》一書中就有記載。

設(shè)計意圖：理論聯(lián)系實際，學以致用。

雖然在上冊講到金屬的性質(zhì)時已經(jīng)展示過“鐵樹開花”的圖片（如圖4），但由于反應速率太慢，要想在課堂上短時間內(nèi)看到明顯的反應現(xiàn)象根本無法實現(xiàn)。為此，筆者進行了如下改進：

圖4

［實驗改進］在一個250 mL 的燒杯中加入約半燒杯硫酸銅溶液，然后將一片打磨好的鐵片（寬度略小于燒杯直徑）伸入其中，幾秒后取出，鐵片表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)。實驗立竿見影，效果甚佳。

［反思體會］特殊問題特殊對待，在演示實驗時，明顯、快速的實驗現(xiàn)象更有說服力。

二、優(yōu)化教材實驗，提升實驗功效

（一）創(chuàng)新實驗方案

實驗教學中不要一味地“按方抓藥”，要有改進和創(chuàng)新的意識和勇氣。有了這種意識和勇氣，才有不斷實踐、探索的動力，才能讓智慧火花迸發(fā)，才能讓創(chuàng)新思維萌動、生長，最終孕育出新的成果，而實驗方案也才能日臻完善。

【案例2】探究“微粒間的空隙”時，上教版化學九年級上冊P63 是按圖5 來操作的：取一根約30 cm 長的一端封口的細玻璃管，先往玻璃管中加入滴有紅墨水的水至玻璃管容積的1/2，再滴入無水酒精，使其充滿玻璃管。用手指堵緊開口端，顛倒數(shù)次，觀察液面的變化情況。

圖5

該實驗在八年級物理課中教師已經(jīng)演示過了，化學課上再來演示一遍毫無新意。因此，筆者對該實驗進行了改進（如圖6）：在A、B 兩個玻璃容器中分別加入滴有紅墨水的水和無水酒精。A：先加水至中線，再加滿酒精。B：先加酒精至中線，再加滿水。用手指堵住管口，顛倒相同的次數(shù)，比較觀察液面的變化情況。

圖6

［我問你答］（1）在這個對比實驗中，A、B 容器內(nèi)哪個形成的空柱長？為什么？（2）該容器細頸部分的作用是什么？

設(shè)計意圖：通過改進后的實驗對比，讓學生深刻體會到原來空柱的長短還跟酒精和水的添加順序有關(guān)。引導學生根據(jù)酒精和水密度上的差別，結(jié)合微粒的運動，進一步分析形成的空柱長短不一的原因，從而激活學生的思維。

［反思體會］稍做改變就能帶來不一樣的教學效果，讓學生通過切身體驗深刻意識到平時做實驗要更加嚴謹、細心，做個有心人。

（二）加強學科滲透

俗話說“理化不分家”，復習課上，在探究復分解反應的實質(zhì)時，筆者從物理實驗室借來了電流表，助力溶液導電性實驗。

【案例3】探究氫氧化鋇溶液和稀硫酸反應過程中溶液導電性的變化。

［實驗器材］電流表、直流電源、微型磁力攪拌器、兩根碳棒及若干導線、反應容器。

［活動與探究］如圖7 所示，往裝有一定量氫氧化鋇溶液的容器中加入稀硫酸，邊加邊攪拌。觀察反應過程中電流表指針的變化情況。

圖7

［實驗現(xiàn)象］隨著稀硫酸的加入，電流表的讀數(shù)由大到小，最后接近“0”；繼續(xù)加入稀硫酸，電流表的指針回轉(zhuǎn)，電流又逐漸變大。

［學生板演］H2SO4+Ba（OH）2＝BaSO4↓+2H2O。

［交流討論］從微觀角度分析上述實驗中溶液導電性強弱變化的原因。

［資料小貼士］溶液導電性的強弱是由溶液中自由移動的離子的濃度決定的。

［學生分析］稀硫酸和氫氧化鋇溶液反應，生成了BaSO4沉淀和H2O，使得溶液中自由移動的離子數(shù)目大大減少，離子濃度降低，所以溶液的導電性逐漸減弱。

［教師追問］后來溶液的導電性為什么又逐漸增強了呢？

［學生分析］因為稀硫酸過量后，溶液中可自由移動的離子的濃度增大，所以溶液的導電性又逐漸增強。

［教師提問］這屬于哪種基本反應類型？

［學生回答］復分解反應。

［教師提問］結(jié)合復分解反應的條件，說說復分解反應的實質(zhì)是什么。

［學生回答］是溶液中的陰陽離子結(jié)合生成沉淀、氣體或水。

設(shè)計意圖：注重學科之間的密切聯(lián)系，打破學科之間的界限，更好地為學生的學習服務(wù)。

［反思體會］本實驗中為了控制稀硫酸的滴加速率，可借助酸式滴定管（高中化學實驗常用）來滴加，效果更好。

（三）使用高精儀器

數(shù)字化實驗是指以真實實驗為基礎(chǔ)，通過各種傳感器采集實驗數(shù)據(jù)之后交由計算機分析處理，明確地展示實驗現(xiàn)象，揭示實驗規(guī)律的實驗系統(tǒng)。常見的化學傳感器有很多，如溫度傳感器、壓強傳感器、濕度傳感器、pH 傳感器、電導率傳感器、氧氣傳感器、二氧化碳傳感器等。

【案例4】上述稀硫酸和氫氧化鋇溶液的反應實驗，可以引入電導率傳感器來檢測反應過程中溶液電導率的變化。

［實驗器材］電導率傳感器、計算機及相應配套軟件、數(shù)據(jù)采集器、磁力攪拌器、酸式滴定管、100 mL燒杯。

［實驗裝置］如圖8。

圖8

［實驗過程］將電導率傳感器插入裝有20 mL氫氧化鋇溶液的燒杯中，打開磁力攪拌器，調(diào)節(jié)磁子轉(zhuǎn)速。點擊程序中的“采集”按鈕，待程序開始采集數(shù)據(jù)后用酸式滴定管往燒杯中加入0.02 mol/L的稀硫酸溶液。

［實驗結(jié)果］如圖9。

圖9

設(shè)計意圖：數(shù)字化實驗給學生煥然一新的感覺，讓學生感受到原來化學實驗也能這么“高大上”，不僅激發(fā)了學生的學習興趣，開闊了學生的眼界，而且促進了學生科學素養(yǎng)的提高。

［反思體會］數(shù)字化實驗為科學探究提供了技術(shù)支撐；清晰連貫的圖像準確描述了實驗過程中溶液電導率的變化，真正做到用客觀數(shù)據(jù)說話，值得在中學中進一步推廣。

化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學，新課程倡導以實驗為載體引導學生進行科學探究，但并不是說在課堂教學中只要進行了科學探究，就一定能達到理想的教學效果。在化學實際教學中，我們還應注意一些細節(jié)上的問題，比如分組實驗前，應先仔細檢查實驗儀器是否齊全，藥品是否變質(zhì)；對于學生提出來的新的實驗方案，應給予肯定，并在第一時間提供相應的實驗物資，以幫助學生有效開展實驗；在演示實驗現(xiàn)象不明顯的情況下，可適時借助多媒體技術(shù)等手段進行相應的改進；等等。我們要在教學實踐和反思中不斷總結(jié)，使化學實驗的功能最大化，使實驗成為提高化學課堂教學有效性的有力手段。