例谈中学化学课堂教学中的实验创新*

吴永才

（常州市教育科学研究院 江苏 常州 213001）

2014年12月，江苏省教育学会化学教学专业委员会年会在扬州中学教育集团树人学校隆重而又顺利地举行了。本次年会的主要活动有开幕式、专家报告、说课交流、专题论坛和闭幕式等，其中说课交流共分三个组进行，研讨主题分别是复习课教学研究、微课与化学教学整合研究和基于实验创新的课堂教学研究， 有来自全省13 个大市推荐的16 位老师进行了说课， 笔者有幸应邀对来自扬州、徐州、盐城、淮安和泰州的5 位老师的说课在闭幕式上作点评，聆听了老师们的说课，深受启发，引发了笔者的冷思考和行为跟进，反思和总结他人经验，反省和提升个人经验，笔者对中学化学课堂教学中如何进行实验创新有了一些切身的理解、思考和认识，现结合课例从以下三个方面来阐述。

一、经验与分享

化学新课程改革旨在进一步提升学生的科学素养，科学探究是化学新课程改革的突破口，实验探究是科学探究在化学教学中的具体化，实验创新是中学生科学素养的主要内容，也是中学化学课堂教学的重要方面。本组5 位老师基于“实验创新”设计、实施和评价课堂教学，分别选取了“金属钠的性质与应用”、“二氧化硫的性质与应用”、“全塑性二氧化碳的制取研究”、“水和酒精混合、中和反应实验改进”和“二氧化碳的奇妙变化”为课题，展示了5 节优秀课例，5 位老师的积极探索和努力，有模仿、也有改造，有生成（如做了不想做的或没想到做的事情）、也有突破（如做了不能做或不敢做的事情）， 大致情况可概括为以下三个方面：一是人家没做的，他（或她）做了；二是人家做过的，他（或她）想办法做得更好；三是人家做得好的，他（或她）努力从新的角度和方式来做，尤其是提出新颖、奇特的想法和做法。事实上，5 位老师主要从“反应体系和化学变化、适当的仪器装置和必要的安全措施、合理的实验步骤和规范的操作技术”［1］等实验教学中主要涉及的几个方面进行了研究，大家在实验创新方面推介的经验和成果，笔者概述为以下五个方面，与大家分享。

1．形式的变化

形式是指事物内在要素的结构或表现方式， 实验可从不同角度分为多种形式，如演示实验和分组实验，演示可以是教师、可以是学生、也可以由教师和学生共同完成，分组实验中学生可以或操作、或观察、或记录、或汇报等；又如自主实验和合作实验，自主实验注重的是学生独立思考和完成， 合作实验注重的是相互协作和交流；再如探究性实验、验证性实验、课内实验、课外实验、视频实验和趣味实验（如魔术、家庭小实验）等。

2．思想的渗透

思想是指客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果，是人类一切行为的基础；思想也是一个人的行为方式和情感方式的重要体现，正确的思想对客观事物的发展起促进作用。实验创新需要有先进的观念、正确的思想作指导，教学的过程是一个从想明白到做正确的过程；思想的渗透是指教师要将哲学思想和学科思想等有机融合， 将思想有效渗透、落实在教学过程之中，如“量变引起质变”、“事物具有两面性”、“宏观与微观结合”、“定性与定量结合”、“结构决定性质”等思想的渗透，又如基于“先学后教”的翻转课堂、基于“生活”的实验设计、基于“绿色化学”的微型设计和基于“控制变量”的对照实验等。

3．原理的迁移

化学实验一般包括实验目的、实验原理、实验装置、实验药品、实验步骤、实验现象和实验结论等多个方面，而实验原理是具有普遍意义的基本规律，是在大量观察、实践的基础上，经过归纳、概括而得出的，既能指导实践，又必须经受实践的检验。实验创新中原理的迁移，从心理学来看，是指一种学习对另一种学习的影响，有正迁移和负迁移、有顺向迁移和逆向迁移、有水平迁移（横向）和垂直迁移（纵向）、也有一般迁移和特殊迁移等。如大理石与盐酸反应迁移到鸡蛋壳与醋酸反应来制取CO2，又如镁和CO2的反应迁移到镁和SO2的反应来探究SO2的氧化性，再如将Cl2的漂白迁移到SO2的漂白等。

4．装置的改进

5 位老师的实验创新， 集中体现在对教材实验的改进、对教师经验的超越（如对扬州中学王金龙老师的实验创新设计进行了赏析、利用和开发）和对学生问题的解决（如对学生提出的多种装置进行了评析和改进）等方面，尤其是重视对实验装置的改进，包括仪器的选择与组合和仪器新用途的开发等，如从“全塑性”的角度选择和设计装置来制取CO2，又如将烧杯和漏斗组合进行钠和水反应的实验探究，利用U 型管探究过氧化钠和CO2的反应，再如利用针筒和小药瓶进行SO2的性质实验等。

5．技术的运用

技术总是一把“双刃剑”，实验教学中技术的运用主要包括“用什么技术、什么时候用和用得怎么样”三个方面，5 位教师在实验创新时，或多或少地将技术应用于教学，如利用pH 计进行定量实验，又如利用PPT 进行实验过程的动态模拟，充分展示了真实而又清晰的实验过程，利用投影来放大实验现象和效果，再如利用微课、百度云盘等引导和促进学生的自主学习和个性化学习等。

二、案例与分析

［案例与分析1］金属钠的性质

本节课的执教者积极尝试了翻转课堂，课前让学生观看了6 个实验视频：①钠和水反应（烧杯）、②钠和水反应（塑料瓶）、③钠和氯气反应、④钠和硫粉反应、⑤钠的燃烧、⑥过氧化钠和水反应，要求学生完成相关的预习作业，根据学生的预习情况，在课中让学生带着思考和问题做了钠分别与氧气和水的反应，引导学生比较了钠在常温下和加热条件下与氧气反应的不同，认识到反应条件对化学反应的影响；引导学生根据钠和水反应的实验现象，从理论上分析了反应的本质；引导学生利用实验来发现钠的性质，学会从钠的原子结构的角度来分析钠的性质，进一步理解了物质的结构与性质的关系。在此基础上，执教者以钠和水反应、Na2O2分别和CO2、H2O 反应等实验为重点，以反应产物（如H2、O2）的检验和实验装置的改进为切入口， 引导学生利用烧杯和尖嘴玻璃管来完成钠和水的反应，利用U 型管来完成Na2O2和CO2的反应、将气体的制备和性质实验进行一体化设计，效果良好。

本节课的执教者基于视频实验和创新实验来进行教学，凸显了实验是学习和研究化学的重要方法，较好地处理了课前、课中和课后学习的关系。学生通过课前观看实验视频，了解了学习的目标和内容，激发了学习兴趣，诱发了探究欲望，引发了问题；学生通过亲身实验、实验评价和改进，有了主体的参与和理解。教师通过检测和了解学生完成预习作业的情况，基于学情（如学生的经验和问题）和内容（如学习的重点和难点）来调整和改进教学，引导学生从“看实验”到“做实验”，从产生问题到解决问题，促进了学生对知识的理解，培养了学生的创新意识、创新精神和创新能力。

［案例与分析2］二氧化硫的性质

本节课的执教者以白花变红色的“魔术”导入新课，实验形式的略有变化，较好地激发了学生的学习兴趣，也使学生产生了疑问，为后续学生打下了良好的基础。执教者自始自终地引导和要求学生利用实验来探究化学，先是探究了SO2的水溶性，利用矿泉水瓶演示了SO2在水中的变化，引导学生根据实验现象来进行猜想，利用实验桌上的试剂和仪器来完成验证实验，通过相互交流、讨论和解释，得出结论（SO2既可以溶于水，又可以与水反应）；然后，引导学生分别从物质分类的角度和氧化还原反应的角度来分析，来猜想SO2可能具有的化学性质，引导学生设计对比实验重点探究了SO2的还原性， 让学生利用实验来发现SO2与碘水、SO2水溶液与O2、H2O2等都能发生反应，由碘水迁移到氯水和溴水，让学生体验了从特殊到一般（归纳）、从一般到特殊（演绎）的过程；再引导学生由镁与CO2反应的事实来猜想SO2的性质，演示了镁在SO2中燃烧的实验， 让学生认识到SO2的氧化性；最后，让学生利用针筒和小药瓶探究了SO2水溶液和品红的反应，观察了将盛有SO2和品红的无色溶液的试管加热后发生的变化，让学生由“无色变红色、红色变无色”的现象认识到SO2的漂白性，与课的引入前后呼应，进而将SO2和氯水的漂白原理进行了对比和分析，有效促进了学生情意的发展和智能的发展。

本节课的执教者以问题为主线、以实验为手段来进行教学，较好地将学科知识（SO2的性质）寓于情境和问题之中，问题线索明显，环环相扣，引导学生充分利用实验来探究化学；较好地将学科观念、思想和方法（如分类观、绿色化学思想、对比方法等）渗透在教学过程之中，引导学生体验科学探究的过程（如提出问题→猜想假设→实验探究→得出结论等）， 体悟科学探究的方法（如比较、分析、归纳、演绎等），有效提升了学生的科学探究能力。

［案例与分析3］全塑性CO2制取的创新设计

本节课的执教者以 “同学们想不想在家中制取CO2？ ”导入新课，简洁明了、目标明确，引导学生从生活走进化学。先是让学生回忆已学的制取CO2的知识，让学生从PPT 展示的仪器中选择并设计制取CO2的装置，比较、分析了利用试管或锥形瓶作为反应容器来制取CO2的优缺点；然后，引导学生回归生活，利用生活中的塑料废弃品（如矿泉水瓶、输液瓶及输液管等）来组装制取CO2的装置，引导学生进行相互交流、评价和改进，各小组学生完善和利用改进装置来制取CO2；最后，展示了利用鳗鱼苗网、塑料水管、喷头等组装制取CO2的装置，拓宽了学生的视野，也拓展了学生的思维，引导和启发学生课后自制“全塑性”装置完成家庭小实验：选用生活中的“药品”（如贝壳或鸡蛋壳，白醋等）来制取CO2。

本节课的执教者基于学生已有的知识经验和生活经验来进行教学，不仅研究学生“知道了什么”，更重视研究“学生学会了什么”，从“全塑性”的角度引导、帮助学生比较、分析、交流和讨论了玻璃仪器和塑料用品的优缺点， 利用生活中各种塑料用品来制取CO2，引导学生从化学视角来提出问题、分析问题和解决问题，让学生从“想探究”到“会探究”到“愿探究”，让学生将探究从课内拓展到课外，将探究贯穿于学习、生活之中，有效提升了学生的学习能力和科学素养。

［案例与分析4］中和反应的实验改进

本节课内容，教材中有3 个实验（略），学生通过实验1 可从溶液酸碱性和温度的变化来判断中和反应的发生， 通过实验2 可以认识氢氧化钠与盐酸反应，反应物从有到无的变化过程，通过实验3 可以发现有“盐”生成（新物质生成）来证明中和反应的发生。本节课的执教者在研究、分析教材实验的基础上，结合教学实际情况，针对学生学习的难点（学生较难判断实验3 中的固体是什么），增补了实验：①用玻璃棒蘸取氢氧化钠溶液于酒精灯火焰上灼烧，再将玻璃棒伸入盛有少量无色酚酞溶液的试管中，观察现象。②用玻璃棒蘸取稀盐酸于酒精灯火焰上灼烧， 观察现象。③先用少量氢氧化钠溶与足量稀盐酸充分混合，将混合液分成两份， 其中一份滴加2～3 滴酚酞试液，再用玻璃棒从另一份溶液中蘸取混合液于酒精灯火焰上灼烧，再将玻璃棒伸入盛有少量无色酚酞溶液的试管中，观察现象。本节课的执教者有较好的问题意识、自我反思和改进意识，基于“学生立场”认识到学生在学习过程中面临的困难和问题，如为了证明中和反应的发生，若补充无水醋酸与氢氧化钠反应，再用无水硫酸铜来测定水，则学生接受新知识的信息量太大；若补充“焰色反应”或“氯离子的检验”，则学习内容既“超标”，又加重了学生的负担。因此，执教者设计了如上的对比实验，思维更加严谨，符合学生实际，也较好地遵循了学生的认知规律。

三、反思与展望

义务教育和高中阶段各学科的课程都从科学探究的角度规定了学生学习和发展的目标要求，《普通高中化学课程标准（实验）》明确指出：“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。”［2］化学课堂教学必然面临着许多选择，如是“做实验”、还是“看实验”，是“讲实验”、还是“做实验题”，不同的选择反映不同的教育理念，也会导致不同的学习结果；实验创新必将面临着许多进退两难而又亟待解决的实际问题，笔者期待广大化学教师进一步更新观念和转变方式，更好地处理好“观念与方法、形式与内容、课时与容量”等的关系，以更好地促进教育观念的更新、学习方式的转变、学生经验的成长和个性的发展。

实验创新是化学新课程改革的基本要求， 也是教师专业主动发展的根本需求， 更是实施和推进素质教育的理想追求；实验创新要视情而定，视机而动，视人而行。笔者期盼更多的化学教师以“人无我有、人有我优、人优我新、人新我奇”的创新态度和精神，大胆探索，开拓进取，追求卓越，以更好地彰显和发挥化学学科的特点和价值。借此机会，笔者对参加本次年会第三组说课交流的五位老师表示衷心的感谢和敬佩！

［1］宋心琦．化学实验教学改革建议之一［J］．化学教学，2012，（4）：3～4

［2］中华人民共和国教育部．普通高中化学课程标准 （实验）［M］．北京：人民教育出版社，2003