用實驗灌溉學(xué)生的“素養(yǎng)之樹”

摘 要：發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是素質(zhì)教育的趨勢。對化學(xué)學(xué)科而言，要培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神，實驗是一個非常重要的途徑。但許多教師在教學(xué)時往往只是機械式地“講、做、評”，對實驗環(huán)節(jié)的講解也是照搬書本，長此以往會使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情逐漸消退。為此，教師在教學(xué)中應(yīng)該充分利用好實驗環(huán)節(jié)，豐富實驗手段，讓學(xué)生在實驗中求知、創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：意外實驗;趣味實驗;探究實驗;情境實驗

作者簡介：黃宇杰（1986—），男，江蘇省蘇州市吳中區(qū)胥口中學(xué)。

化學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重任。受應(yīng)試教育觀念的影響，許多化學(xué)教師仍傾向于機械式地教授知識，喜歡把結(jié)論直接灌輸給學(xué)生，再通過反復(fù)練習(xí)來鞏固學(xué)生的知識。這種教育方式會使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情逐漸消退，不利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

如何讓學(xué)生既能學(xué)好化學(xué)又能保持較高的學(xué)習(xí)熱情，是值得化學(xué)教師探索的一個難題。在筆者看來，教師應(yīng)從知識的多元性、內(nèi)容的深度和廣度、思維的培養(yǎng)等方面入手，讓學(xué)生學(xué)會主動學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)。學(xué)生只有真正明白蘊含在知識中的原理，才能將知識記在心里，并學(xué)以致用。在化學(xué)教學(xué)中，實驗教學(xué)是非常重要的一部分?；瘜W(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，大部分結(jié)論都是從實驗中總結(jié)出來的。通過實驗，我們還能創(chuàng)造出許多新的物質(zhì)。因此，教師需要認真打磨實驗環(huán)節(jié)，豐富實驗教學(xué)的方法，讓學(xué)生在實驗中思考、探索。以下是筆者就實驗教學(xué)提出的感想，以供借鑒。

一、在“意外”中捕捉實驗之趣

在化學(xué)實驗中，往往會出現(xiàn)一些跟理論實驗現(xiàn)象不相符的“意外”現(xiàn)象。每當出現(xiàn)這些現(xiàn)象時，學(xué)生都會發(fā)出驚嘆，這說明學(xué)生的內(nèi)心其實是有疑問的。然而很多教師在發(fā)現(xiàn)這種情況后第一反應(yīng)就是用客觀原因解釋，比如藥品不好了，儀器不好了，等等。然后把固定的正確結(jié)論告訴學(xué)生，讓學(xué)生背下來。在筆者看來，其實這些“意外”現(xiàn)象，恰恰能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心，如果教師此時能夠以此為切入點，讓學(xué)生繼續(xù)研究下去，對學(xué)生提升學(xué)習(xí)能力以及深入理解知識是非常有幫助的[1]。

例如，在某一年中考實驗考查中有一組實驗：分別將打磨過的鋁片放入硫酸銅溶液中和未打磨過的鋁片放入氯化銅溶液中。金屬與鹽溶液反應(yīng)這個知識點學(xué)生已經(jīng)學(xué)過，所以在做此實驗之前，筆者先讓學(xué)生自行預(yù)測實驗現(xiàn)象。學(xué)生預(yù)測的實驗現(xiàn)象為打磨過的鋁片和硫酸銅溶液接觸后鋁片表面出現(xiàn)紅色物質(zhì)，溶液顏色逐漸變淡;未打磨的鋁片放入氯化銅溶液中應(yīng)該沒有現(xiàn)象，因為鋁片表面的氧化鋁致密而結(jié)實，可以防止內(nèi)部的鋁和氯化銅接觸。然后筆者讓學(xué)生自行實驗，沒過一會兒，學(xué)生發(fā)出一聲聲疑問式的驚嘆聲，實驗的現(xiàn)象好像與他們預(yù)想的不太一樣。筆者提醒學(xué)生不要著急，認真觀察實驗現(xiàn)象并做好記錄。聽到教師的提醒，學(xué)生就知道這個實驗內(nèi)有乾坤，于是觀察得更認真了。實驗結(jié)束后，學(xué)生得出實際現(xiàn)象：打磨過的鋁片和硫酸銅溶液發(fā)生了反應(yīng)，打磨處出現(xiàn)了紅色物質(zhì)，并伴隨有小氣泡產(chǎn)生，而未打磨部分沒有現(xiàn)象;另一片未打磨的鋁片和氯化銅溶液竟然也發(fā)生了反應(yīng)，鋁片表面生成了疏松的紅色物質(zhì)并伴有氣泡產(chǎn)生。

面對這些“意外”現(xiàn)象，學(xué)生們的興趣被激發(fā)出來了，筆者趁熱打鐵，先讓學(xué)生自己歸納總結(jié)，找出兩個實驗的不同之處。同學(xué)們的討論聲此起彼伏，討論過后他們總結(jié)如下：第一組實驗為什么只有打磨處出現(xiàn)紅色物質(zhì)而不是整塊鋁片，可能是因為鋁片表面的氧化鋁致密而結(jié)實，很難全部打磨掉，所以只有打磨處的少許鋁片與硫酸銅溶液發(fā)生了反應(yīng)。至于為什么打磨處有氣泡，可能是因為產(chǎn)生了氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前燒杯中有鋁片，硫酸銅和水三種物質(zhì)，存在的元素有Cu、Al、S、O、H五種，所以產(chǎn)生的氣體可能是H2或O2。第二組實驗為什么出現(xiàn)了和理論截然不同的實驗現(xiàn)象，通過和第一組實驗進行對比，問題應(yīng)該出現(xiàn)在硫酸銅和氯化銅兩種反應(yīng)物中的陰離子上。學(xué)生能夠分析到這一步，筆者已經(jīng)非常滿意了，通過這個實驗，學(xué)生的探究能力得到了進一步加強，教學(xué)目的已經(jīng)達到。筆者先是肯定了學(xué)生的結(jié)論，然后繼續(xù)補充說明：第一組產(chǎn)生的氣泡是氫氣，因為硫酸銅溶液呈酸性，存在許多H+，所以與鋁片發(fā)生了反應(yīng)。第二組實驗反應(yīng)能夠發(fā)生，問題的確出在氯化銅的陰離子上面，Cl-對金屬氧化膜有一定的腐蝕作用，而硫酸銅中的SO42-對氧化膜有一定的保護作用。通過解釋，同學(xué)們恍然大悟，顯然這些“意外”現(xiàn)象能讓學(xué)生積極思考，變被動為主動，進而提升學(xué)習(xí)效率。

二、在趣味中體驗實驗之真

受應(yīng)試教育觀念的影響，教師通常更喜歡讓學(xué)生記背化學(xué)實驗，這種做法背離了化學(xué)實驗的本質(zhì)。要學(xué)好化學(xué)，筆者認為需要讓學(xué)生在真實的實驗中領(lǐng)悟化學(xué)知識，這樣學(xué)生在追尋化學(xué)真諦的路上，學(xué)習(xí)興趣會越來越高，進而就會主動學(xué)習(xí)，這樣能極大地提高學(xué)習(xí)效率。當然，如果實驗中再增加一些趣味性，那就更加能激發(fā)學(xué)生的求知欲了[2]。

在蠟燭燃燒實驗中有一步是將一根粗玻璃管置于火焰中，這時會看到有白色物質(zhì)從玻璃管的另一端被引出來，但是由于白色物質(zhì)比較少，并且學(xué)生坐得比較遠，所以他們看得不是很清楚。這些白色物質(zhì)到底是什么？是白煙還是白霧？同學(xué)們一頭霧水。為了進一步探究，筆者準備了一支大號的玻璃針筒，把針筒伸入火焰中并拉動栓塞，這時學(xué)生可以清楚地看到針筒中出現(xiàn)了大量的白色物質(zhì)，這時筆者再把抽出的白色物質(zhì)慢慢推入火焰中，大家發(fā)現(xiàn)這些白色物質(zhì)可以燃燒。白色物質(zhì)是白煙還是白霧？筆者把用完后的針筒展示給學(xué)生看，針筒內(nèi)部沒有變潮濕，說明是白煙。通過討論，學(xué)生得出結(jié)論：白煙是火焰中的石蠟蒸氣遇冷變成的石蠟顆粒。這樣，通過一支小小的針筒，把平時不明顯的現(xiàn)象放大，會讓學(xué)生對知識的記憶更加深刻。

在教學(xué)“燃燒與滅火”這一課時，筆者同樣用到了蠟燭。筆者在網(wǎng)上買了一支吹不滅的蠟燭。在課堂上，筆者點燃蠟燭，讓一名學(xué)生來吹，吹了幾次也沒有吹滅。其他學(xué)生大笑起來，但在大笑之余心里不禁產(chǎn)生疑問：為什么這支蠟燭吹不滅呢？筆者拿出了蠟燭的包裝說明書并說出配料，學(xué)生在聽到燈芯處有鎂粉后恍然大悟，有學(xué)生回答出蠟燭吹不滅的原因：“因為鎂粉的燃點較低，吹滅蠟燭的時候，燈芯周圍的溫度仍舊高于鎂粉的燃點，滿足了鎂粉燃燒的條件，所以蠟燭又燒了起來。”其他學(xué)生表示贊同。筆者繼續(xù)問道：“哪位同學(xué)幫老師想個簡單的辦法把這支蠟燭吹滅？”同學(xué)們饒有興致地討論起來，提出了幾種方法都不行。此時一位學(xué)生靈機一動，提出在點燃蠟燭后馬上吹應(yīng)該一吹就滅。筆者讓這位學(xué)生來試一試，蠟燭果然滅了。同學(xué)們鼓起掌來，這位學(xué)生很有成就感，解釋道：“剛點燃蠟燭時，因為蠟燭周圍的溫度并不是很高，此時把蠟燭吹滅，燈芯周圍的溫度沒有達到鎂粉的燃點，所以蠟燭不會復(fù)燃。”同學(xué)們恍然大悟[3]。這些趣味實驗，不但增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，更培養(yǎng)了他們探索化學(xué)真諦的精神。DE4E082A-1B7B-4707-9179-7533D3920AF0

三、在探究中領(lǐng)略實驗之妙

筆者之前在參加STEM教師培訓(xùn)時，收獲很多。通過培訓(xùn)，筆者認識到學(xué)生只有在深入透徹地理解知識后，才能夠真正感受到知識的力量。在化學(xué)教學(xué)中，教師可以利用探究實驗來達到這一目的，讓學(xué)生在探究中理解知識、運用知識，并且能夠在探究實驗中感受到化學(xué)的奇妙之處。

在化學(xué)學(xué)習(xí)中，有一個常識：在密閉容器中進行實驗時，如果產(chǎn)生了氣體，那么容器中的壓強會增大。氣體越多，壓強越大。教師通過反復(fù)強調(diào)可以讓學(xué)生加強記憶，但是大部分學(xué)生只是在題目中感受這個變化過程，理解并不深入。如何讓學(xué)生真正感受這種變化，我們能否通過簡單實驗來得到兩者的關(guān)系呢？筆者在講到密閉容器中氣體和壓強的關(guān)系時，會做一個比較好玩的探究實驗：火箭升空。原理很簡單，把藥品放入塑料膠卷盒中蓋好，蓋子朝下倒放在地上。隨著膠卷盒內(nèi)反應(yīng)的進行，產(chǎn)生的氣體越來越多，盒內(nèi)的壓強也就越來越大，到達一定程度時，壓強就會將蓋子彈掉，盒身會被彈到空中。在上這節(jié)課時筆者會把學(xué)生帶到操場上，先講清楚實驗原理，然后在膠卷盒中放入半片泡騰片，加入五毫升水，立刻蓋好，倒放在地上。10秒鐘后，就聽到“嘭”的一聲，盒子被彈到空中。同學(xué)們高興地鼓起掌來。接著，筆者把泡騰片的配料表傳給學(xué)生，問道：“通過配料表，你們找到其中的原理了嗎？”學(xué)生很快得出答案：“因為泡騰片中含有碳酸氫鈉和檸檬酸，藥片溶于水后兩者發(fā)生反應(yīng)，會產(chǎn)生大量的二氧化碳，使裝置內(nèi)壓強增大，氣壓把膠卷盒彈到空中。”筆者繼續(xù)問道：“同學(xué)們是否可以根據(jù)所學(xué)的知識讓‘火箭升空？”學(xué)生們回答：“可以用大理石和稀鹽酸、鎂條和稀鹽酸、純堿和稀鹽酸、小蘇打和稀鹽酸等?！比缓蠊P者把藥品提供給學(xué)生（為了實驗安全，筆者把稀鹽酸換成了檸檬酸和白醋），讓學(xué)生自己去實踐。學(xué)生以小組為單位選擇不同的藥品進行實驗，但是結(jié)果卻不盡相同，有些小組幾秒鐘盒子就被彈起，有些小組等了近一分鐘才彈起，而且彈得很低，還有些小組沒有出現(xiàn)任何現(xiàn)象，升空失敗。筆者繼續(xù)發(fā)問：“為什么會出現(xiàn)不同的實驗現(xiàn)象，有哪些因素會影響這個實驗？”同學(xué)們再次討論起來，總結(jié)出影響因素有固體反應(yīng)物的聚集形態(tài)、反應(yīng)物的量、酸的濃度及金屬的活潑性等。筆者表示肯定。最后，筆者提出了一個終極挑戰(zhàn)：哪個小組能夠讓“火箭”在倒計時30秒鐘的時候順利升空，那個小組就是最后的勝利者。筆者拿出了提前準備好的藥品：大理石、碳酸鈣粉末、小蘇打、泡騰片、鎂條、白醋、檸檬酸和水等。每個小組討論后派代表選擇相應(yīng)的藥品。十分鐘測試實驗開始，此時的氣氛達到高潮，同學(xué)們有的出主意，有的動手做，連在操場上上體育課的學(xué)生也湊過來看熱鬧。筆者也在小組之間游走，為他們出謀劃策。十分鐘到了，每個小組都拿出了他們認為最接近30秒的藥品配比。有拿一小段鎂條和白醋的，也有拿小蘇打和檸檬酸的，還有拿泡騰片和檸檬酸的。比賽開始，有的小組盒子20秒不到就彈掉了，有的小組等了近一分鐘才彈掉，尖叫聲與嘆息聲此起彼伏。最終有一個小組用了四分之一片泡騰片和稀釋過的檸檬酸進行實驗，以35秒的成績獲得了勝利。小組成員歡呼雀躍。通過這個探究實驗，同學(xué)們真切地感受到了氣體和壓強的關(guān)系。

四、在情境中感受化學(xué)之實

化學(xué)是實驗的學(xué)科，更是實踐的學(xué)科。教學(xué)不能只拘泥于書本，應(yīng)該基于實際情境，從科學(xué)、人文、社會、環(huán)境等日常生活中尋找合適的素材，這樣才能引發(fā)學(xué)生的共鳴。當然，情境要真實合理，教師應(yīng)根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，有針對性地選取素材，從而使教學(xué)內(nèi)容豐富多樣，同時也讓學(xué)生明白，化學(xué)源于生活，用于生活。

教師上復(fù)習(xí)課時總是千篇一律：知識點整理，習(xí)題練習(xí)，難度的進一步升級。這種枯燥的教學(xué)方式，不僅老師會無聊，學(xué)生也提不起勁。因此，筆者在進行復(fù)習(xí)課教學(xué)時會適時引入一些情境來增加學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣。在復(fù)習(xí)“離子的檢驗”這一部分內(nèi)容時，筆者從家里拿了一瓶廁所清潔劑，讓學(xué)生探究其中的有效成分。學(xué)生在看到這瓶廁所清潔劑后馬上有了“生活感”，這不就是家里洗廁所的東西嗎？筆者笑問道：“那你們知道它主要是洗什么東西的嗎？”學(xué)生們一時答不上來，筆者接著普及：“其實廁所清潔劑主要用來清洗廁所中的尿垢、水銹等物質(zhì)。尿垢中主要含鈣鎂離子形成的難溶性碳酸鹽或難溶性堿等，而水銹中的主要成分是氧化鐵?！蓖瑢W(xué)們恍然大悟，筆者繼續(xù)問道：“那你們知道廁所清潔劑為什么可以洗去這些污垢嗎？這東西里面含有哪些成分呢？”同學(xué)們開始小組討論，通過群策群力，他們總結(jié)道：“酸能同時和金屬氧化物、堿、碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)，所以清潔劑中應(yīng)該含有酸性物質(zhì)，即存在大量的H+。”實踐是最好的老師。筆者為學(xué)生提前準備了一些實驗藥品，讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，利用藥品證明清潔劑中H+的存在。同學(xué)們根據(jù)實驗桌上所提供的藥品做起實驗來。待實驗做完后同學(xué)們以小組為單位說出檢驗方法，有用酸堿指示劑的，有用活潑金屬的，有用碳酸鹽的，最后筆者把學(xué)生的答案歸納起來做出總結(jié)，H+的檢驗便完成了。筆者繼續(xù)提問：“這瓶廁所清潔劑的成分表中寫的酸為無機酸，而我們用得比較多的無機酸是鹽酸或者硫酸，請同學(xué)們繼續(xù)來證明酸的種類?！蓖瑢W(xué)們開動腦筋，答道：“鹽酸和硫酸的主要區(qū)別在于陰離子，只要證明清潔劑中到底是存在Cl-還是SO42-就可以得出酸的成分了?！睂嶒灷^續(xù)，同學(xué)們先取少量清潔劑加入硝酸鋇溶液，發(fā)現(xiàn)沒有現(xiàn)象，說明溶液中沒有SO42-，不是硫酸。接著再另取少量清潔劑加入硝酸銀溶液，結(jié)果產(chǎn)生了白色沉淀，說明有Cl-，得出該無機酸為鹽酸。這一堂復(fù)習(xí)課，同學(xué)們上得格外起勁，既鞏固了學(xué)生的知識，也讓學(xué)生明白化學(xué)就在我們的實際生活中。

五、總結(jié)

要提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，不能只靠背誦、做題等機械式的方法，這樣無法體現(xiàn)化學(xué)的魅力。教師要通過不同的實驗手段展示出化學(xué)奇妙的一面，讓學(xué)生能夠真正地親近化學(xué)、走進化學(xué)、運用化學(xué)，進而達到立德樹人的最終目標。

[參考文獻]

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