化學(xué)實驗教學(xué)改進(jìn)的實踐與思考

周曉蕓

一、學(xué)情分析及實驗構(gòu)思

本節(jié)實驗課是在復(fù)習(xí)階段開設(shè)的，學(xué)生已經(jīng)學(xué)完了滬教版化學(xué)九年級的內(nèi)容，建立了較完備的知識體系。在此階段，學(xué)生對化學(xué)的興趣從感性趨向于理性，但知識的重復(fù)講解與灌輸讓他們感覺到疲憊與枯燥。如何將教材中的一些實驗巧妙地串聯(lián)在課堂教學(xué)中？如何以激發(fā)學(xué)生積極性為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，將固有的實驗教學(xué)改進(jìn)為探究性的實驗教學(xué)？通過思考，筆者設(shè)計了本節(jié)實驗復(fù)習(xí)課?；诮滩?，筆者利用注射器，對教材中出現(xiàn)的實驗，比如“探究氣體溶解性與壓強(qiáng)的關(guān)系”“裝置氣密性檢查”“氫氧化鈉性質(zhì)探究”等，進(jìn)行挖掘、改進(jìn)注射器是常見的醫(yī)療用品，學(xué)生對它并不陌生。它有著密閉性好、體積可變、材質(zhì)透明、便于觀察、使用簡便、操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，常用在中學(xué)化學(xué)改進(jìn)與創(chuàng)新實驗中。

二、教學(xué)目標(biāo)

通過探究碳酸飲料中氣體的溶解性與壓強(qiáng)的關(guān)系，建構(gòu)對化學(xué)實驗中與氣壓變化有關(guān)的模型的認(rèn)知，促進(jìn)理化知識的融合；通過用注射器對裝置氣密性進(jìn)行檢查的實驗，強(qiáng)化鞏固模型認(rèn)知；通過設(shè)計對比實驗，證明二氧化碳與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的發(fā)生，滲透科學(xué)方法；對教材實驗進(jìn)行分析并改進(jìn)裝置，讓學(xué)生主動參與實驗探究活動，提高學(xué)生對復(fù)習(xí)課的興趣，體會科學(xué)探究的一般過程，增強(qiáng)科學(xué)思維能力，發(fā)展核心素養(yǎng)。

三、教學(xué)過程

1.創(chuàng)設(shè)問題情境

師：注射器是一種常見的醫(yī)療用具。早在15世紀(jì)，意大利人卡蒂內(nèi)爾就提出了注射器原理，一百多年來，它在醫(yī)學(xué)上發(fā)揮了重要作用。在化學(xué)實驗中，注射器同樣“身手不凡”。

師：請同學(xué)們觀察注射器。它有活塞，堵住一頭可以形成封閉體系；用活塞可以推拉抽取液體、氣體；刻度可以用于量取定量液體或氣體。小小的注射器在化學(xué)中到底有哪些作用呢？

設(shè)計意圖：通過對注射器的了解、觀察，學(xué)生的好奇心和探究欲望被激發(fā)，為接下來的學(xué)習(xí)做了良好的鋪墊。

2.活動探究1：探究氣體溶解性與壓強(qiáng)的關(guān)系

問題1：雪碧屬于碳酸飲料，溶解了大量的二氧化碳?xì)怏w。請思考，有哪些方法可以讓雪碧中的二氧化碳“現(xiàn)身”？

學(xué)生交流討論，有的說加熱，有的說振蕩，有的說打開瓶塞。

追問：還有什么方法呢？

生1：用注射器抽取瓶內(nèi)氣體。

師生結(jié)合提供的實驗器材共同思考、設(shè)計實驗。學(xué)生演示實驗并描述實驗現(xiàn)象。

實驗裝置如圖1。

實驗操作與現(xiàn)象：（1）抽取一定量雪碧注入具支試管中；（2）具支試管一端連接注射器；（3）推、拉注射器活塞；（4）拉活塞時，瓶內(nèi)氣壓減小，有氣泡生成；推活塞時，瓶內(nèi)氣壓增大，無明顯現(xiàn)象。

師生討論總結(jié)：通過推、拉注射器活塞可以改變裝置壓強(qiáng)；壓強(qiáng)增大，氣體的溶解性增大；壓強(qiáng)減小，氣體的溶解性減小。

設(shè)計意圖：溶解性是學(xué)生比較模糊而陌生的概念，教材對氣體溶解性也沒有過多描述。教師利用注射器拓展此探究實驗，讓學(xué)生可以直觀感受到氣體的溶解能力與壓強(qiáng)的關(guān)系。此實驗操作簡單，現(xiàn)象明顯，能促進(jìn)理化知識的融合。

3.活動探究2：裝置氣密性檢查

師：請回顧兩種常見的檢查裝置氣密性的方法，即手捂法（圖2）與液封法（圖3）。

問題2：兩種方法操作不同，現(xiàn)象也不同，它們是如何通過改變氣壓來完成實驗的？

學(xué)生交流討論。若氣密性良好，如圖2，手捂，瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大，氣泡冒出；如圖3，往長頸漏斗中加水，瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大，液柱上升。

追問：注射器也可以改變裝置壓強(qiáng)，它能幫助檢查氣密性嗎？

師生結(jié)合提供的實驗器材共同思考、設(shè)計實驗。學(xué)生演示實驗并描述實驗現(xiàn)象。

實驗裝置如圖4。

實驗操作與現(xiàn)象：推動注射器活塞，液柱上升；拉動注射器活塞，有氣泡生成。

師生討論總結(jié)：檢查裝置氣密性的方法，即將裝置密封（如液封）→改變裝置壓強(qiáng)（借助注射器）→判斷氣體或液體流動方向。

設(shè)計意圖：實驗室制備氣體是教材第二章的重難點(diǎn)，而裝置氣密性的檢查是其重要環(huán)節(jié)。活動1中，探究氣體溶解性與壓強(qiáng)的關(guān)系時，學(xué)生已經(jīng)初步建構(gòu)對化學(xué)實驗中與氣壓變化有關(guān)的模型的認(rèn)知，此時學(xué)生可自然而然想出借助注射器檢查裝置氣密性。在一連串實驗中，學(xué)生能直觀而清晰地感受到注射器是一種可以改變壓強(qiáng)的容器，鞏固與強(qiáng)化了模型建構(gòu)。

4.活動探究3：氫氧化鈉性質(zhì)探究

師：請回顧氫氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)。

問題3：如何驗證二氧化碳與氫氧化鈉的反應(yīng)？有哪些方法？如何用實驗證明？

學(xué)生交流討論，有的說通過反應(yīng)物氫氧化鈉或二氧化碳的減少或消失來驗證，有的說通過有新物質(zhì)碳酸鈉的生成來驗證。

實驗設(shè)計：通過二氧化碳體積的減少證明反應(yīng)發(fā)生。

實驗器材：注射器、雪碧（提供二氧化碳）、氫氧化鈉溶液、橡膠塞。

實驗操作：（1）用注射器從雪碧中抽取10毫升二氧化碳?xì)怏w。（2）再迅速抽取5毫升氫氧化鈉溶液。（3）將針孔用橡膠塞堵住，上下顛倒。

實驗現(xiàn)象：第1組的活塞移動至6ml；第2組的活塞移動至7ml；第3組的活塞移動至7ml；第4組的活塞移動至8ml。

追問：此實驗是否能證明二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)？嚴(yán)謹(jǐn)嗎？

有學(xué)生提出實驗不嚴(yán)謹(jǐn)，需要進(jìn)行對比實驗。

師生進(jìn)行對比實驗，將器材中的氫氧化鈉溶液換成水，操作不變，觀察現(xiàn)象：第1組的活塞移動至9ml；第2組的活塞移動至10ml；第3組的活塞移動至11ml；第4組的活塞移動至11ml。

總結(jié)：通過對比實驗現(xiàn)象，可以得出氫氧化鈉與二氧化碳發(fā)生反應(yīng)。

師：我們還可以通過新物質(zhì)碳酸鈉的生成來證明。

實驗裝置如圖5。

實驗操作：（1）用注射器向廣口瓶中注入氫氧化鈉溶液，振蕩；（2）再注入氯化鋇溶液，振蕩。

實驗現(xiàn)象：剛開始沒有明顯現(xiàn)象，注入氯化鋇溶液后變渾濁，二氧化碳與氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)。

設(shè)計意圖：通過對氫氧化鈉化學(xué)性質(zhì)再探究，學(xué)生能更好地掌握酸、堿、鹽之間的反應(yīng)這一教學(xué)難點(diǎn)。對于“氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應(yīng)”這一無明顯現(xiàn)象的實驗，筆者引導(dǎo)學(xué)生利用注射器活塞移動證明反應(yīng)發(fā)生。鮮明的對比現(xiàn)象，讓學(xué)生豁然開朗，難點(diǎn)不攻自破。此外，學(xué)生還從不同視角驗證了反應(yīng)的發(fā)生。一系列環(huán)節(jié)的設(shè)計，滲透了科學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)思維習(xí)慣，提升科學(xué)素養(yǎng)。

四、總結(jié)與反思

1.探究式教學(xué)，改變復(fù)習(xí)方式

這是一堂實驗探究課，也是一堂復(fù)習(xí)課。筆者通過一系列探究活動，挖掘和重組了教學(xué)內(nèi)容，丟棄了“單調(diào)、重復(fù)、枯燥”的復(fù)習(xí)課現(xiàn)狀；積極創(chuàng)設(shè)情境，開展多種實驗，采用師生共同參與探究的復(fù)習(xí)模式，激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，使學(xué)生積極主動獲取化學(xué)知識。這節(jié)課圍繞注射器，對“氣體溶解性與壓強(qiáng)關(guān)系”“裝置氣密性檢查”“酸、堿、鹽不同類型物質(zhì)間反應(yīng)”等分散在不同章節(jié)的知識點(diǎn)建立一個相對連貫完整的體系，從點(diǎn)到面，進(jìn)行了橫向與縱向復(fù)習(xí)。

2.突出實驗改進(jìn)，促進(jìn)創(chuàng)新能力發(fā)展

本節(jié)課的主角是注射器，充分利用注射器的多樣化功能，設(shè)計與改進(jìn)若干化學(xué)實驗，既調(diào)動了學(xué)生復(fù)習(xí)的積極性，也攻克了重難點(diǎn)，提高了化學(xué)課堂的教學(xué)效率。實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生動手實踐能力，還能拓展學(xué)生思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力；一系列探究環(huán)節(jié)，進(jìn)一步加深了學(xué)生對科學(xué)探究一般方法的理解，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)探究的方法，自主解決問題，使學(xué)生逐步形成良好的科學(xué)探究精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

（作者單位：江蘇省盱眙縣第二中學(xué)）