在实践中反思化学实验教学的设计策略

严 密

（浙江省衢州第二中学 浙江 衢州 324000）

化学学科的形成和发展展现出以实验为基础的自然科学的独特魅力，实验是化学教学永恒的主题。实验教学是实施化学教育的重要载体，亦是培养学生科学素养的重要手段。如何在化学教学中充分发挥化学实验的价值？这需要教师认真审视新课程赋予化学实验的丰富内涵和教学功能，在实验设计中融合对学生知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的培养。

一、于生活中寻找化学实验的素材——强调应用性

化学知识源于生活，具有鲜明的草根性和实用性。化学实验的设计，应力求贴近生活，从学生已有的生活经验出发，如“鸡眼膏”（水杨酸苯酚贴膏）的奥秘、如何去除漆包线表面的漆、水火也能相容（滴水点灯）、铁钉生锈、橘子会唱歌（水果电池）、鸡蛋渗析器、神奇的吸水树脂等。选择富含生活气息的实验素材，一方面可以提高学生学习化学的兴趣，使学生体味“生活处处是化学”，另一方面，也可让学生理论联系实际，做到学以致用。

案例1.补铁剂中的铁是几价的？（内容包含Fe2＋和Fe3＋的性质与相互转化）。该实验既可用于铁内容的教学，也可作氧化还原内容的补充实验，在教学中可设计如下问题，引导学生积极思考。

（1）补铁剂中的铁可能是几价铁？

（2）如何验证你的猜想？（检验 Fe2＋）

（3） 怎样使补铁剂中的Fe2＋转化为Fe3＋？ 如何验证？（检验 Fe3＋）

（4）资料表明，补铁剂和Vc一起服用效果更好，原因是什么？

反思：课堂中补铁剂的出场让学生们表示出极高的热情和强烈的求知欲。学生从补铁剂的包装发现了Fe2＋易氧化变质的特点，从检验 Fe2＋和 Fe3＋实验中掌握了不同价态铁离子的性质，从防止补铁剂变质的实验中获得了Fe2＋和Fe3＋之间相互转化的方法。该实验设计的意义在于不仅提供给学生从生活看化学的视角，而且让学生运用所学知识解决生活中的实际问题，同时还帮助学生了解饮食营养价值相关知识，让学生实实在在地体会到化学与生活的紧密联系。

二、从实验验证走向实验探究——凸显主体性

实验验证是根据已有的化学知识，依据教材提供操作步骤用实验来论证其准确性。由于教材中许多实验的方案和结论都是预定的，学生在做实验时往往只是“照方抓药”，机械被动地模仿，因而在拓展学生思维空间，增强实验主动性和培养创新能力等方面存在一定的制约。在教学过程中，教师若能把一些验证性实验，通过问题设计引导学生进行分析探究，不仅能更好地创设“教为主导，学为主体”的生态课堂，且有利于增强学习自信、激活创新能力，从而使学生保持生动活泼的学习状态。

案例2.卤代烃中卤素种类的鉴定。

［师］提出问题：如何确定卤代烃中的卤素种类？请同学们以1－溴丙烷为例，相互合作设计方案，鉴定其中的溴元素。

［生］分组讨论，根据已有知识设计方案，并预期可能观察到的现象。

方案1：取少量1－溴丙烷于试管中，滴加硝酸银溶液，有淡黄色沉淀产生。

方案2：取少量1－溴丙烷于试管中，加入氯水和CCl4，充分振荡，静置，液体分层且下层液体呈橙红色。

［生］动手实验。实验结果：方案1没有观察到淡黄色沉淀；方案2液体未出现分层现象，也没有明显颜色变化。预期的现象一个也没有出现，大大出乎学生的意料。学生原有的认知受到挑战，好奇心被激活。

［师］同学们设计的方案在什么环节中出了问题？（引导学生进行分析）

［生］交流讨论，得出结论：两个方案均用于检验Br－，而 1－溴丙烷为非电解质，溴元素不是以 Br－的形式存在；该物质为有机物，与CCl4互溶，不能用CCl4做萃取剂。要想检验1－溴丙烷中的溴元素，必须先设法将溴原子转化为Br－。

［师］如何才能将1－溴丙烷中的溴原子转化为Br－呢？请同学们求助课本寻找新方法。

［生］阅读教材，改进方案再次实验。

方案3：取少量1－溴丙烷于试管中，加入KOH水溶液或KOH乙醇溶液，加热。滴加硝酸银溶液，观察是否有淡黄色沉淀产生。

实验结果：试管中出现黑色沉淀。

预测的现象还是没有出现！同学们又惊奇又困惑：黑色沉淀又是什么呢？

［生］猜测：黑色沉淀可能是KOH溶液与硝酸银溶液反应生成；也可能是反应生成的醇类物质与硝酸银溶液反应生成。

［生］验证假设，开始第三次实验。硝酸银溶液加入醇类物质 （乙醇），无明显现象；硝酸银溶液加入KOH溶液，先产生白色沉淀，很快变为黑色沉淀。原来黑色沉淀是KOH参与反应生成的！但为什么反应一开始生成的白色沉淀会迅速变黑呢？

［师］解释：生成的白色沉淀为AgOH，不稳定，很快分解为黑色Ag2O沉淀。究竟怎么样才能看到淡黄色的AgBr沉淀？

［生］认真分析，提出新方案。

方案4：取少量1－溴丙烷于试管中，加入KOH水溶液溶液，加热。向试管中加入硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液。

方案5：Ag2O沉淀可溶于硝酸，AgBr沉淀不溶于硝酸。直接在出现黑色沉淀的试管中滴加硝酸至黑色沉淀溶解。

［生］按照方案4、5实验，均看到试管中有淡黄色沉淀。

［师］请同学们归纳整理鉴定卤代烃中卤素种类的实验方案。

反思：在教学中不该一味由教师告诉学生该怎么做，而应通过教学情境的创设，鼓励他们多层次、多角度地观察、思考。学生不仅通过自主学习、讨论探究，亲身经历了发现问题→分析猜测→提出假设→设计方案→实验验证的探究历程；而且通过彼此之间的交流与合作，带来信息、资源和思想观点的共享，促进了彼此之间的情感交流，更进一步培养了与人交往的能力。

三、在实验教学中渗透“量”的意识——遵循科学性

“一种科学只有在成功地运用数学时，才算达到真正完善的地步。”化学学科正是借助对物质组成的定量研究，才逐渐摆脱了描述性的经验形态。传统化学实验多以定性为主，教师对实验的“量”少有重视，学生普遍缺乏“量”的意识。如学生实验中液体试剂的取用量通常为2～3mL，但多数学生不清楚向试管中倒多少液体才是2～3mL，若改用滴管取液亦不清楚1滴管液体的体积大约为多少。在实验中，学生也常常表现出对常见仪器规格不清、精密度把握不准，忽视浓度、温度、酸碱性等条件对反应的影响，错误地进行数据的采集和处理等诸多通病。因此教师在教学设计中要注意挖掘实验内容，注重渗透“量”的观念，才能更好体现化学在实验中培养学生的科学素养的特点。

案例3.强弱电解质的导电性实验。

教材选用相同条件（相同体积、相同浓度）下的HCl、CH3COOH、NaCl、NaOH 溶液和氨水进行导电性实验。教师演示实验，学生观察现象得到结论：灯泡亮的是电解质溶液，灯泡亮的程度可区分电解质的强弱。多数教师对该实验的理解就到此为止，而没有对实验中相同条件指什么，为何要采用相同条件的电解质溶液进行分析。

笔者对该实验做了改进，另外添加了两种溶液：相同体积、相同浓度CuSO4溶液和相同体积、不同浓度的HCl溶液，再进行溶液的导电性实验。学生通过对灯泡亮度的观察和实验条件的分析意识到电解质溶液导电能力的强弱不仅取决于自由移动的离子浓度，还与离子所带电荷数相关。而要进行强弱电解质的判别，必须要采用相同浓度、相同体积、相同电荷数的离子组成的溶液进行对比，因为只有这样，灯泡的亮度才只与电解质强弱有关。这是一种非常重要的科学方法——变量控制，是科学探究的重要环节。化学实验的现象往往纷繁复杂，影响实验的因素通常并不唯一，在这种情况下，只有对实验条件进行严格控制，才能从实验结果中获得科学事实，取得科学发现。

反思：近年来定量实验在高考中频繁出现，试题不但立足基础，更彰显能力，这由化学学科的特点决定，更是素质教育的必然要求。教师在实验教学中要让学生对量的重要性有深刻认识，适当增加定量实验，让学生获得“量”的概念，学会“量”的控制，形成从“宏观到微观”、“定性到定量”、“量变到质变”等科学的方法论和价值观。

四、革新旧有的实验手段——体现时代性

中学化学实验室仪器配备普遍落后，称质量只有托盘天平、量体积只有量筒、测溶液pH只有pH试纸……陈旧的实验手段，既不利于学生获得精确的实验数据，也难以激起学生学习的兴趣，对学生科学素养的养成非常不利。革新旧的实验手段，在实验中引入新兴技术不仅能让学生测得更准、看得更清，还能让学生了解先进的科学技术、获得科学的学习方法。

案例4.运用数字化信息系统研究酸碱中和滴定实验。

苏教版教材 《化学反应原理》中以一定浓度的NaOH溶液与盐酸反应为例研究中和滴定过程中溶液pH的变化，滴定过程中用pH计测定、记录溶液的pH。接近反应终点，每加一滴溶液测定并记录一次数据。滴定过程中锥形瓶瓶口小，pH计使用不便，且间隔一定NaOH溶液体积就要测定一次数据，整个实验时断时续耗时较长。

运用pH传感电极能较好避免上述问题。组装实验装置时，用烧杯代替锥形瓶置于磁力搅拌器上，pH传感电极下端玻璃球泡完全浸没在烧杯液面下，电极连接数据采集器，并与计算机相连，通过碱式滴定管向烧杯内未知浓度的盐酸中滴加NaOH溶液。实验过程中，同学们可通过实验软件系统实时监测反应过程中溶液pH的变化，点击绘图功能由计算机自动生成酸碱中和滴定曲线，通过观察滴定曲线发现滴定等当点前后存在显著的滴定突跃区域，并可在滴定曲线中寻找pH＝7时的NaOH溶液的滴定体积，计算得到待测盐酸的浓度。

反思：利用数字化信息系统开展实验教学，是运用现代化技术进行教学的手段。合理恰当地运用现代技术，能提高实验的可见度，增强实验的可信性，有效提高课堂效率。它不仅能改进传统化学实验，而且能更好地拓展学生的研究视界，进一步显现化学实验的教育功能。

其实化学实验教学中的设计策略远不止这些，教师在教学实践中要注重积累，及时反思，这不仅能帮助教师更新教学理念、提高执教能力、提升自身修养，更能借助实验有效地落实教学的三维目标，促成学生终身学习和终身发展。

［1］ 李霞，黄菲菲，钱杨义.运用手持技术探究酸碱中和滴定过程中电导率的变化［J］.化学教育，2011，（6）：57