優(yōu)化實驗教學與提高學生實驗能力的方法初探

蔡奕紅 董炎權(quán)

【摘要】實驗在化學教學中處于重要地位，但在化學實驗課堂中，實驗儀器不足導致學生只能進行小組實驗，教師不提供裝置只利用圖示來講解原理的現(xiàn)象時有發(fā)生。本課題在常規(guī)課堂中，很多教師利用一個課時進行講解，沒有充分挖掘教材，對學生的實驗技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不足，本文展示“簡單實驗任務單人完成，拓展實驗小組討論探究”的教學模式，對實驗教學的常態(tài)做大膽的改變，旨在更好地強化實驗教學，讓每個學生提高實驗技能與創(chuàng)新能力，真正參與到科學探究過程，理解氣體制取的一般思路。

【關鍵詞】初中化學;實驗教學;實驗技能與創(chuàng)新;實驗能力;二氧化碳制取研究

實驗是學生學習化學、進行科學探究的重要途徑。實驗不僅能激發(fā)學生的學習興趣，保持學生的學習熱情，還能幫助學生理解晦澀難懂的理論知識，提高學生的實驗操作能力與創(chuàng)新能力。筆者將以 “二氧化碳制取的研究（第二課時）”一課為例，初步探究優(yōu)化實驗教學與提高學生實驗能力的方法。

一、教學內(nèi)容及教學現(xiàn)狀分析

（一）教學內(nèi)容分析

本課題是選自人民教育出版社九年級上冊第六單元課題2“二氧化碳制取的研究”的第二課時。在《義務教育教科書教師教學用書》中明確提出本課題需用2個課時進行講解。在第一課時中，學生已經(jīng)基本掌握了實驗室制取二氧化碳的方法，初步掌握了實驗室氣體制取的一般思路，因此第二課時的教學重點是培養(yǎng)學生實驗操作和創(chuàng)新技能。通過本節(jié)課的學習，學生能學會在實驗室中制取某種氣體的一般思路和方法，如實驗裝置的設計、制取氣體的步驟、氣體的檢驗和驗滿的方法等。

（二）教學現(xiàn)狀分析

初中化學的教學過程中，一部分是理論知識的講述，一部分是通過實踐操作進行分析。講練結(jié)合才能使學生對知識有更加深刻的理解，逐步學會自主探究，鍛煉思維能力。但在實際操作中，常常出現(xiàn)教師“講”實驗，學生“看”實驗的實驗教學方式，教師為了講實驗而講實驗，學生機械的記住實驗現(xiàn)象和結(jié)論，不解其中原理，學生在機械的學習過程中逐漸散失對實驗的興趣，實驗操作技能也沒有得到充分的訓練，學生缺乏親自參與到實驗的機會。當然，也有部分教師采用“小組合作”的方式完成學生實驗，通常以“2個人”為一組的方式合作完成實驗，但是，對于大部分初三的學生來說，學生有足夠的能力來獨立完成初中階段的8個常規(guī)實驗，因此在實際教學過程中，2名學生間或相互推諉，或合作完成一個實驗步驟（如1人拿試管，另一人拿膠頭滴管進行滴加液體），學生不懂如何正確的分工導致實驗效果不佳，課堂秩序混亂的現(xiàn)象時有發(fā)生。

二、教學思想與創(chuàng)新點

（一）教學思想

實驗教學是師生交往，積極互動共同發(fā)展的過程。實驗教學不僅要重結(jié)論，更要重過程。重視實驗教學的過程，強調(diào)學生探索實驗的經(jīng)歷和獲得成功實驗的體驗。

（二）創(chuàng)新點

實驗教學采用常規(guī)實驗學生獨立完成，拓展實驗任務小組討論探究的方式，對實驗教學的常態(tài)做了大膽的改變，優(yōu)化實驗教學，讓每位同學提高實驗技能與創(chuàng)新能力;同時采取多種策略提高學生實驗的成功率，幫助學生獲得實驗成功的體驗;除此之外還采取以問題為導向的模式進行小組討論與探究，使學生真正參與到科學探究過程。

三、教學目標

（一）教學目標

通過進行制取CO2的實驗，初步形成實驗室中制取氣體的基本思路和方法，提高實驗基礎能力;通過實驗儀器的選擇和比較，學會辨證的看待事物，應用理論原則解決實際問題;通過實驗與問題討論，師生間、學生間合作學習，研究性學習，培養(yǎng)求實、創(chuàng)新、合作的科學品質(zhì)，體驗探究成功的樂趣，激發(fā)探究欲。

（二）評價目標

通過對實驗預習單的點評與交流，發(fā)展將化學事實與理論模型之間的關聯(lián)和合理匹配認識水平;通過對裝置的選擇和連接，氣密性檢查方法的交流與分析，發(fā)展實驗能力的水平和解決實際問題的能力水平;通過對獨立完成制取二氧化碳并檢驗和驗滿的操作，發(fā)展學生實驗基礎能力;通過對改進裝置的討論與點評，發(fā)展指出所建模型的局限性的能力和發(fā)展評價和優(yōu)化方案能力。

四、教學課堂實錄

（一）環(huán)節(jié)1：復習導入

【學習任務1】匯報與交流制取CO2具體過程。

【評價任務1】發(fā)展將化學事實與理論模型之間的關聯(lián)和合理匹配認識水平。

【課前要求學生完成預習單，利用多媒體投影學生的導學案】

師：上節(jié)課我們學習了二氧化碳制取的研究，了解了實驗室制取氣體的基本思路。下面我們一起回顧上節(jié)課的內(nèi)容。

【引導學生核對、檢查預習單內(nèi)容】

【引導學生總結(jié)實驗室制取氣體的一般思路，板書】

藥品選擇→裝置選擇→制取氣體

【設計意圖及教學反思】簡單的預習單讓學生回憶起基本思路，為接下來的學生實驗打下基礎，提高實驗的成功率。

（二）環(huán)節(jié)2：獨立組裝儀器，小組討論探究氣密性檢查方法

【學習任務2】獨立組裝裝置和討論探究檢查氣密性的方法。

【評價任務2】發(fā)展實驗能力的水平和解決實際問題的能力水平。

【教師提前準備了不同的儀器供給學生自由選擇，限時1.5分鐘;】

學生組裝裝置的存在的問題：①將導管與橡膠管相連接;②集氣瓶沒有蓋上玻璃片;

組裝出的裝置有兩種，如圖1和圖2所示。

師：在開始實驗前我們需要檢查裝置的氣密性，如何檢查裝置的氣密性呢？

生：將導管放入水中，用手握緊試管，觀察到試管口有氣泡產(chǎn)生則證明裝置氣密性良好。

師：非常好，那帶長頸漏斗的發(fā)生裝置（如圖2），應如何檢查裝置的氣密性呢？請每4人為一組，利用桌面上的儀器（注射器、止水夾等），討論并動手實驗，總結(jié)裝置檢查氣密性的方法。限時3分鐘。

【學生小組探究裝置氣密性的檢查方法，并發(fā)言總結(jié)小組研究成果】

生1：將導管放入水中，再將長頸漏斗上端用玻璃片蓋住，用手緊握錐形瓶，觀察導管口是否有氣泡冒出。小組內(nèi)嘗試了之后發(fā)現(xiàn)不能成功，小組內(nèi)討論認為因為錐形瓶的體積比較大，手的溫度不足以使其中的空氣受熱膨脹，另外，玻璃片蓋住的方式不能保證整個裝置是密閉狀態(tài)。

生2：往長頸漏斗中加水，若能形成穩(wěn)定的水柱，則說明氣密性良好。同時我們在進行操作過程發(fā)現(xiàn)，往長頸漏斗加水之前，需要用止水夾夾住橡膠管，使整個裝置處于密閉狀態(tài)。

生3：往長頸漏斗加水，沒過長頸漏斗下端，將注射器裝在導管右端，向內(nèi)打氣，若長頸漏斗內(nèi)液面上升，則說明氣密性良好;向外抽氣，若長頸漏斗下端有氣泡產(chǎn)生，則說明氣密性良好。

師：以上檢查裝置氣密性的方法是不同的，這些方法的原理是否一樣呢？

生：這些方法都是利用氣壓變化來驗證。向內(nèi)打氣氣壓變大，使得水柱上升;向外抽氣使得氣壓變小，因此會有氣泡產(chǎn)生。

【引導學生總結(jié)裝置氣密性檢查的原理】先創(chuàng)造一個密閉的體系，通過改變氣體的量或溫度從而改變氣壓，通過氣壓的變化帶來的來檢驗裝置的氣密性。

【設計意圖及教學反思】儀器組裝這個學習任務難度系數(shù)并不高，可以嘗試放手讓學生獨立完成。通過獨立連接裝置，大部分學生能注意到導管需伸入集氣瓶底部，長頸漏斗沒過液面等細節(jié)，實驗操作技能得到一定的提升。帶有長頸漏斗的裝置氣密性檢驗這個學習任務對于大部分學生來說是由難度的，因此可作為小組討論探究的問題，通過提醒利用注射器、止水夾等儀器的方法，給予學生真實的情境進行小組合作探究，利用真實的儀器進行操作，能有效提高學生的實驗能力。

（三）環(huán)節(jié)3：學生獨立實驗——制取二氧化碳

【學習任務3】獨立制取氣體并進行檢驗和驗滿。

【評價任務3】發(fā)展實驗能力的水平。

【播放演示視頻】教師提前錄制演示實驗視頻，讓學生清晰的了解實驗的操作和步驟，在學生開始實驗之前讓學生觀看并模仿，提高學生的實驗成功率。

【教師講解實驗注意事項】

【PPT上圖文并茂展示實驗步驟】

【學生進行實驗】限時7分鐘。

師：請問同學們有沒有順利完成實驗？請你在學案中給自己的實驗操作打分。

【總結(jié)】實驗室制取氣體的一般思路：藥品選擇→裝置選擇→制取氣體

【設計意圖及教學反思】制取二氧化碳這個學習任務對于大部分的學生來說難度系數(shù)中等，學生雖能掌握，但流暢度較低，實驗技能稍有欠缺，可以嘗試大膽放手讓學生獨立完成，充足的練習機會才能保證學生的實驗技能的提升。教師可通過觀看實驗視頻、指明注意事項、圖文展示實驗步驟等多個步驟幫助學生明確實驗步驟，理清實驗思路，點明注意的細節(jié)，減少學生犯錯的幾率，使更多的學生獲得實驗成功的體驗，保持化學學習的興趣，在實踐中提高實驗能力。

（四）環(huán)節(jié)4：小組討論探究——實驗改進與反思

【學習任務4】評價和優(yōu)化方案;

【評價任務4】發(fā)展指出所建模型的局限性的能力和發(fā)展評價和優(yōu)化方案能力。

師：圖7裝置相比圖8裝置有什么優(yōu)點？

生：圖7可以通過控制加入的稀鹽酸的量從而控制產(chǎn)生氣體的量。

師：圖7還可以進行怎樣的改進呢？請你根據(jù)老師提供的實驗裝置進行小組討論，小組內(nèi)討論并利用此裝置進行二氧化碳的制取實驗，實驗結(jié)束后由2名代表來講解該裝置有什么優(yōu)勢，能夠解決什么問題？

【小組討論探究】限時8分鐘。

【小組展示】

小組1：如圖9所示，用止水夾夾住橡膠管，氣體無法流出，通過控制固體和液體的接觸，從而控制反應的發(fā)生和停止。

小組2：如圖10所示，利用注射器來控制加入的稀鹽酸的量，從而控制產(chǎn)生氣體產(chǎn)生量進而控制反應的速度。

小組3：如圖11所示，利用分液漏斗來控制的稀鹽酸的量，稀鹽酸加的越多，反應的速度越快，從而控制反應的速度。

小組4：如圖12所示，裝置有多個導管，能夠同時進行多個實驗。還可以直接將固體從液體中抽離，直接停止反應，避免瓶內(nèi)氣壓過大。

【引導學生總結(jié)常見固液常溫型發(fā)生裝置的優(yōu)點】

【師】實驗改進可以滿足我們對實驗的要求，方便我們的實驗操作，生活中我們也可以利用生活中常見的物品對裝置進行改進和創(chuàng)新。

【設計意圖及教學反思】制作一個帶有隔板的固液常溫型發(fā)生裝置并不難，教師只需要在放入一個帶有小孔的隔板就可以給學生呈現(xiàn)一個真實的裝置，利用摸得著看得見的裝置進行操作，通過現(xiàn)象學生可以直觀的看到變化情況，對帶有隔板的裝置能夠控制反應的發(fā)生和停止這個內(nèi)容自然也就能夠充分理解。

（五）環(huán)節(jié)5：課堂小結(jié)

師：這節(jié)課我們主要學習實驗室制取氣體的一般思路是藥品選擇，裝置選擇和制取氣體，并對裝置的氣密性的方法進行探究和進行裝置優(yōu)化評價。

五、結(jié)束語

實驗教學在化學教學中有著舉足輕重的地位，筆者認為要將實驗的機會還給學生，讓每一位學生都能在實驗課中“有事做”“知道怎樣做”。實驗教學不能脫離真實的實驗環(huán)境，學生獨立完成部分實驗，小組形式進行探究實驗的實驗教學模式是本節(jié)課最大的亮點。本節(jié)課為實驗探究活動分配了大量的時間，充分保證學生的實驗效果，利用多種手段促使學生獲得良好的實驗體驗，增加學生實驗成功率。整個實驗探究過程將問題拋給學生，讓學生用腦思考，用手操作，用眼觀察，用心交流，用口表達，充分利用各種感官接受信息，讓學生在實驗探究中提高實驗能力，構(gòu)建起氣體制取的一般思路模型。當然，教學過程中也存在一定的不足，學生探究時的交流、討論不夠激烈，教師沒有設計好問題串，小組內(nèi)的學生水平層次接近。教師在今后的教學中應合理分組，設計問題串，做好問題的鋪墊，幫助學生理清思路，找到問題的關鍵點，從而觸發(fā)學生的興奮點，更好的參與到課堂中。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

[2]課程教材研究所.義務教育課程標準實驗教科書·化學（九年級，上冊）

[3]張瑞瑛.用問題引導促學生思維發(fā)展——以初中化學“二氧化碳制取的研究”教學為例[J].教育與裝備研究，2018（3）：28-31.

[4]黨博文.以實驗探究為主的初中化學翻轉(zhuǎn)課堂教學初探—以“二氧化碳的性質(zhì)”為例[J].中學化學教學參考，2017（11）：32-36.

[5]傅玫，陳士元.初中化學實驗準備的基本技能——以氧氣和二氧化碳實驗室制取為例[J].化學教與學，2017，10：87-88.

[6]胡巢生.“二氧化碳的實驗室制取和性質(zhì)”實驗活動設計[J].化學教學，2017，12：29-32.

[7]曹明華.試論二氧化碳制取與性質(zhì)的探究[J].成才之路，2018，21：63.

[8]陳立，張秀丹.化學核心素養(yǎng)下真實的化學學習——以“二氧化碳制取的研究”為例[J].中學化學教學參考，2018，16：29-30.