省评优课实验设计的比较与思考

摘要：从实验方案改进和教学效果角度对一次省评优课上9节“氮肥的生产与使用”同课异构课的实验设计进行了观察与比较；提出了对实验教学的认识与思考。

关键词：氮肥的生产与使用；同课异构；实验设计；比较；思考

文章编号：1005–6629（2015）3–0018–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

2014年10月底，江苏省中小学教研室在无锡辅仁高级中学举行了省高中化学优秀课评比暨观摩活动。27名选手分三组上课，课题分别是苏教版《化学1》和《化学2》的“溶液配制及分析”、“氮肥的生产和使用”和“微粒之间的相互作用”。“氮肥的生产和使用”属于元素化合物知识范畴，课堂实验多，有演示实验、也有分组实验；可以改进创新，也可以做微型实验。9位选手都在实验上做足了文章，呈现出一道道亮丽的风景线，精彩纷呈，令人拍手叫好。笔者有幸参加现场观摩，连续听了同一课题的9节课。本文对同课异构课“氮肥的生产和使用”从实验设计的视角进行比较，并提出个人的思考。

1 课堂实验设计的观察与比较

实验是化学教学永恒的主题。在教学中，选手们普遍安排了4个实验：氨气极易溶于水、浓氨水与浓盐酸反应、氯化铵受热分解以及氯化铵和氢氧化钙固体混合共热制取氨气。有的实验采用教材上的传统装置，更多的实验作了改进和创新，除仪器、药品及用量以外，还从趣味化、微型化、生活化、绿色化、开放化等方面着眼，使操作更加简便，现象更加明显。既开阔了学生视野，又增长了知识，还激活了思维，真正体现了“用教材教，而不是教教材”的教学理念[1]。笔者通过观察，就上述4个实验的不同设计作了比较。

1.1 实验1：氨气极易溶于水

9号选手按传统装置演示完毕后，给出图1装置，层层启发，激活学生思维，深刻理解“压强差”原理。5号选手引导学生利用圆底小烧瓶、针管、圆珠笔芯、橡皮塞和医用酒精塑料瓶等器材完成微型化的喷泉实验（图2），现象很“刺激”，学生体验深刻，情绪高涨。大多数选手利用矿泉水瓶（或小试管）和注射器来改进实验（图3），令人叫绝的是，2号选手事先备有一个相同的瓶盖，向其中滴加少量水和酚酞，然后打开充满氨气的矿泉水瓶瓶盖，套上准备好的瓶盖并振荡，迅速听到了响声，瓶子立即瘪了下去，同时看到了红色溶液（图4），现象震撼，学生们不由地欢呼起来。3号选手独具匠心，设计了“白玫瑰”变色的系列实验（图5），课前先将“白玫瑰”用酚酞溶液浸泡并晾干，放进充满神秘气体的瓶中无变化，取出后喷一些蒸馏水也无变化，再把它重新放入瓶中，立即变成了娇艳的“红玫瑰”。令人没想到的是，该选手在课堂中间再次拿了出来，“红玫瑰”又变白了，引发学生深度思考，巧妙过渡到浓氨水的分解，这一连串实验操作蕴含着丰富的学科知识，趣味性浓，极大地激发了学生的探究欲望。1号选手向充满氨气的550mL矿泉水瓶中用注射器慢慢注入0.8mL水来设计实验，很好地诠释了教材“常温常压下，1体积水中大约可溶解700体积氨气”，有了“量”的思想，从化学实验的学习中培养学生的量化意识，无疑是一个非常好的途径。

1.2 实验2：浓氨水与浓盐酸反应

将分别沾有浓氨水和浓盐酸的两根玻璃棒互相靠近，是该实验的传统方法。而2、6、8号三位选手将分别充满氨气和氯化氢气体的两个集气瓶对接产生白烟，两个集气瓶可横向对接，也可竖着对接（图6）。其中2号选手采用魔术形式，巧妙抽取两瓶间的玻璃纸，不露声色，观赏性强。6号选手让学生上台配合演示，师生互动，反响热烈。5号选手大胆创新，将浓氨水与浓盐酸从两端注入中间分别装有棉花的直玻璃管中（图7），进一步引导学生观察白烟产生的位置，从微观角度说明分子运动是物质固有的属性。7号选手别具一格，利用Y形管来演示该反应，易操作，无污染（图8）。此外，还可在培养皿一侧滴入1滴浓盐酸，另一侧滴入1滴浓氨水，二者不要接触，立即盖上表面皿并不再打开，观察现象。再把整套装置颠倒过来，观察培养皿底部生成物的颜色和状态（图9）[2]。

1.3 实验3：氯化铵受热分解

多数选手直接加热试管中的氯化铵固体，操作简便，现象明显。7号选手利用玻璃锤加热氯化铵固体，简洁，无污染。3号选手利用U型管、球形干燥管、Y形管和试管等仪器来改进实验（图 10），既说明氯化铵分解得到氨气和氯化氢，又验证氨气和氯化氢能化合生成氯化铵，一举两得。4号选手和3号选手异曲同工，用直玻璃管代替U型管，用量更少，更加简单化。

1.4 实验4：氯化铵固体和氢氧化钙固体混合共热制氨气

选手们都让学生动手，安排分组实验。大多数使用塑料袋事先装有少量氯化铵与氢氧化钙固体的混合物，实验时揉搓袋子，观察现象。6号选手让学生利用医用药瓶和小气球来完成该实验（图11）；2号选手使用的是一次性手套代替塑料袋；8号选手选择可封口的塑料袋，能夹住湿润的蓝色石蕊试纸，方便气体检验，也减少污染（图12）；1号选手在一半学生进行该实验的同时安排另一半学生验证氯化铵与草木灰的反应，一次活动，完成两个操作，丰富了实验内容，节省了实验时间。

2 对实验教学的认识与思考

2.1 保证实验时间，落实有效探究

长期以来，受高考、课时安排的冲击以及教师观念的影响，实验时间无法得到保证，实验教学的开展面临重重困难。平时教学中把分组实验变成了演示实验，以讲实验题代替了做实验，“无兴趣激发，无思维碰撞”。只有在公开课和评优课中才能见到久违的精彩实验，学生兴奋，好奇。让他们动手实验和体验探究活动，不仅仅是为了激发他们对化学学习的兴趣，更重要的是增进其对科学的情感，理解科学的本质。即使在这样的课堂上，我们也常常因时间关系或为了完成知识的传授任务而匆忙推进预设的环节，“剥夺”学生的实验时间，匆匆过场，导致学生观察不细，思考不深，停留在热闹的表象上，缺少了真正有效的思考、探究与表达。

因此，在实验前，一定要指导学生做好预习工作，明确实验目的；实验时，把学生的注意力引导到所要观察的主要现象上，使学生明白看什么、怎么看；然后边演示边提出一系列问题，集中学生的注意力，让学生把现象和知识有机地结合起来。给予学生充分的时间，引导他们认真观察，积极思考，做好必要的记录。学生有能力完成的事情，就大胆地、放心地把机会留给他们，哪怕耽搁一些时间，但有效的动手和动脑一定会促进他们深入思考问题，抓住事物的本质与规律，对知识理解的系统性、逻辑性和抽象性会更强。

2.2 纠正实验操作，规范实验行为

实际教学中，学生实验操作能力的缺失，教师对操作技能和操作细节的漠视，让人感到加强实验教学的迫切性和规范实验操作的重要性。教师演示实验的示范成为学生独立操作的依据，学生通过模仿获得基本的实验操作技能，在模仿和迁移过程中，逐步获得综合实验能力。因此，教师操作必须准确、规范。教师还需明确交代实验步骤、实验器材的规范使用和化学药品的性质等，让学生发现自学中的不足甚至错误，形成一定的安全意识。

在分组实验的课堂上，“取用固体或倾倒液体时试剂瓶上的标签没有对准手心”、“滴加液体时胶头滴管插入试管中”、“加热时手握在试管夹的短柄位置”、“给固体加热时试管口向上倾斜”、“直接用手拿取试纸”等错误操作比比皆是，此时，教师一定要走下讲台，巡视学生的实验状况，对个别操作不当及时加以说明并纠正和演示。每个学生的性格和接受能力都不同，教师还要善于观察，适时指导，增加学生之间的合作与讨论，最大限度的完善学生的规范操作，提高实验技能。

2.3 借助实验载体，达成知识建构

学生知识与能力的获得主要不是依靠教师进行强制性的灌输，而是在教师的指导下主动探索、主动思考和亲身体验出来的。苏霍姆林斯基说过：“在人的心灵深处都有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者和探索者”。实验是学习科学探究方法及培养初步科学探究能力的重要途径。化学教师要结合学科特点，利用各种实验，让学生动手动脑，感知和思考，建构知识体系。

元素化合物知识多，关系复杂。如果仅靠教师口传心授，学生获得的知识相对零散，系统性较差，缺乏足够的理解，往往停留在认识的浅层次。如果让学生亲身实验，激发参与意识，学会观察、记录、分析、讨论和解释实验结果，使观察能力和思维能力结合起来，进而生成知识，让实验成为知识生成的载体，想必获得的知识是完整的、深刻的。实验过程中，教师可以营造温馨的氛围，适时的点拨和赏识评价，给学生自信与信任；还可以拓展生成资源，升华知识，打破实验单纯为巩固和验证知识的局限。

2.4 运用实验分析，培养科学思维

实验教学可以为学生创造有利的条件，使学生积极参与到探究活动的过程中，拓展思维的深度和广度，提升思维品质。在表演味较浓的评优课上，学生往往会迎合教材和教师，说出缺乏独立思考的结论，这就要求教师善于捕捉信息，积极追问，引发学生的思考和分析。

实验设计始终贯穿问题的设计和思维的碰撞，学生提问，是最佳选择。教师不能完全按照预先设计好的路线进行实验教学，要给学生主动质疑、主动提问的机会。让学生自主实验，自我感知，主动思考与探究。在操作中培养观察能力和对比能力，在结果讨论中培养逻辑思维能力和知识迁移能力，效果远比演示和讲解的好。实验教学不仅仅是简单试管实验和仪器装置的整合，重要的是思维的整合。实验往往是显性的，肉眼可以观察的，但科学思维是隐性的，科学实验始终要与科学思维为伴。

2.5 注重实验教学，增强情感体验

建构主义认为，学习者要想完成对所学知识的意义建构，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验，而不是仅仅聆听教师关于这种经验的介绍和讲解。因此，在实验教学中应注重学生情感形成的体验过程，让学生在一次次的情感体验中形成浓厚的科学兴趣、实事求是的科学态度、乐于探究和勇于质疑的科学精神。

化学来源于生活，生活中又处处体现化学知识。从日常生活中熟知的物品（如矿泉水瓶）入手进行系列实验设计，可以拉近学生与化学科学间的距离，激发他们好奇心，从而提高他们学习化学的兴趣。设计分组实验时可引入小组合作与竞争机制，提高学生参与热情；演示实验让学生来操作，教师点评示范，通过角色互换来增强学生情感体验。

参考文献：

[1] 朱建兵.关于铝热反应实验三种改进方法的比较与思考[J].化学教学，2013，（4）：56～57.

[2] 赵研.运用实验探究发展学生对物质间转化的认识[J].教学仪器与实验，2013，（4）：3～6.