创新教学设计彰显实验效能

邱联妹

摘要：实验教学是化学学科教学的重要组成部分，针对实验教学中存在的问题，教师从改进实验装置、增加实验内容、完善实验步骤等方面进行创新改良，从而彰显实验教学效能。通过对碳酸氢铵热分解实验装置的改进、淀粉中滴加碘水实验的研究、浓硫酸吸水性验证实验的设计、蛋白质的盐析和变性实验的完善等4个实验教学案例，介绍了对提升课堂实验教学效能进行的探索和实践。

关键词：碳铵热分解实验；淀粉与碘作用；浓硫酸吸水性验证；蛋白质盐析和变性；实验创新

文章编号：1005-6629（2017）8-0062-03

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

2011年版义务教育化学课程标准在关于课程性质中指出“化学是一门以实验为基础的学科，在教学中创设以实验为主的探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣。”现行各种版本的化学教材均包含有大量与知识教学相关的演示实验或学生实验，旨在令学生通过实验获得直接感官体验，既能完成对已有知识的验证，又能在实验过程中发现新问题进而探索新知识。实验教学在学科知识的学习中发挥着重要的辅助教学功能。

然而在实际教学中，若依据教材原有设计进行实验教学，有时会出现实验过程产生污染、实验现象不明显或者实验结果对相关知识佐证效果不理想，甚至引发学生对知识的正确性产生疑虑等情况。为了获得满意的实验教学效果，教师在教学实施过程中可对某些实验教学设计进行合理的创新改良甚至增加一些与知识点密切相关的实验内容。以下案例是对部分初中化学实验教学内容进行创新改良的探索与实践，以期与各位同仁一起探讨创新和优化实验教学设计的切入角度和思路，为提升课堂实验教学效能服务。

1改进实验装置，彰显探究过程

在实际教学中，若教材所提供进行实验的装置不能达到课堂教学的要求，难以顺利完成知识传递或者给实验展示带来一些负面的影响时，教师应当根据学生现有的知识水平和学习能力，对实验装置进行合理的创新和改进。

案例1碳铵热分解实验

沪教版初中化学教材第一章第1节在“观察与思考”部分设置如下情境：‘小仓库中堆放着化肥碳铵，经过一个夏天，仓库管理员发现包装袋中化肥在未使用的情况下变少，请同学探究原因”。为了向学生介绍碳酸氢铵热稳定性差，受热易分解的性质是造成上述情况出现的原因，教材设计了将碳酸氢铵置于蒸发皿中用酒精灯加热的实验，如图1。

实际上，若用图1装置进行实验，除了能闻到碳酸氢铵受热分解产生的氨气所具有的浓烈气味外，分解产物水和二氧化碳根本无法从实验现象上体现出其产生与存在，故学生难以认同分解反应的发生，反而受先人为主的物理学科思维定势影响，认为这是由于碳酸氢铵受热后发生了“升华”造成的结果。此外，产生的氨气直接进入空气，污染了教室环境，既不利于师生身体健康，也在化学教学伊始就给学生留下“进行化学实验会造成污染、使人不适”的不良印象。

改进后的图2装置利用止水夹和液封导管的方法对实验装置进行密封处理，能有效避免氨气逸出污染教室环境。实验过程中若需要闻氨气的气味，可随时打开止水夹进行体验。通过观察试管壁上出现水珠，试管中有气体进入石灰水，使石灰水變浑浊的现象，能使学生体验到新物质水和二氧化碳的生成，有利于教师顺利引导学生得出碳酸氢铵受热易分解的性质，进而否定由于“升华”作用导致碳铵减少的猜想。

相比于图1的装置，图2装置虽然略显复杂，但通过实际教学尝试发现，由于学生在物理学科中已经接触过试管、铁架台、酒精灯等仪器的使用，通过生物学科学习已经掌握二氧化碳气体能使石灰水变浑浊的性质，因此利用图2装置进行实验，学生是完全能够接受和理解的。

2进行试剂处理，凸显实验现象

突出而明显的实验现象能使学生印象深刻，增强知识的直观性和可信度，有利于化学概念的形成。与其因实验现象不明显而需教师通过语言刻意进行描述修补或强行灌输，不如在不违反科学原理的基础上对实验材料进行预处理或调整，让学生获得真实的即视感，通过实际感官刺激获知物质的变化来得令人信服和有效。

案例2淀粉与碘作用

上教版初中化学教材第八章第1节关于淀粉的教学中，教材设计了向土豆、红薯、粉丝和面包等含淀粉的食物中滴加碘水，通过观察变蓝的现象，得出淀粉能与碘作用呈现蓝色的性质。而实际操作时却发现碘水除了与面包作用明显出现蓝色以外，碘水和土豆、红薯之类的显色并不明显，往往需要高浓度碘水或者等待一段时间后才会有微蓝色出现。造成这一情况的原因是土豆、红薯中淀粉含量大约在20%左右，并且淀粉中有高达75%的抗性淀粉，具有致密的结构和部分结晶结构，因此对碘水作用不敏感，导致实验现象不明显。要解决这一问题其实只要进行极为简单的试剂预处理。在实验前将土豆或者红薯之类待检验的物质放入水中加热（不要煮沸）片刻，取出冷却备用即可。水中加热操作破坏了土豆、红薯中抗性淀粉的结构，有利于碘水与直链淀粉接触。用预处理过的土豆或红薯进行实验，不仅显色速度快而且蓝色非常明显。

3增加实验内容，辅助知识认知

虽然化学教材中安插了大量的实验素材，但也未能做到个个知识点均安排实验加以论证。若教师在实际教学中产生实验辅助教学的需求，而教材上并未提供，那教师不妨自行合理增加实验内容，辅助新知识的认知形成。

案例3浓硫酸吸水性验证

上教版初中化学教材中指出浓硫酸、生石灰、氢氧化钠固体因各自具有吸水性或与水反应的性质能被用作干燥剂。其中通过课本中安排了“氢氧化钠置于空气中潮解”实验，“生石灰与水反应放热煮鸡蛋”实验向学生呈现了其可作为干燥剂的原因，但浓硫酸具有吸水性的知识教材仅是通过向学生展示浓硫酸作为干燥器中的干燥剂，而未安排实验验证。由于浓硫酸吸水后在外观上未发生任何变化，故若不通过性质实验验证，实际上是很难让学生感知浓硫酸的吸水性。为了解决该问题，我们增设如下实验（见图3）。endprint

在一只倒扣的大烧杯中放置一个装有热水的小烧杯，很快大烧杯内壁出现一层白色水雾，此时放人一只装有浓硫酸的小烧杯，很快白雾消失。但拿出装有浓硫酸的小烧杯后，大烧杯内壁又出现一层白雾，再放入装有浓硫酸的小烧杯，很快白雾又消失。这个实验设计简单，但浓硫酸干燥的效果十分明显，能有效地论证浓硫酸具有吸水性。

4完善实验步骤，厘清概念关系

课堂实验教学的目的是通过实验探究帮助学生形成清晰而正确的概念，若实验探究不能帮助学生建立新概念反而引起学生对知识产生质疑时教师应当完善实验设计，增加后续验证性操作，达成实验探究教学的目的。

案例4蛋白质盐析与变性

上教版初中化学教材第八章第3节关于蛋白质特性教学在“活动与探究”中设计如下实验：

[实验1]取两支盛有鸡蛋清的试管，分别加入蒸馏水及饱和硫酸铵溶液，觀察鸡蛋清在水中是否容易溶解，饱和硫酸铵溶液对蛋白质的溶解性有什么影响。

[实验2]取三支试管，各加入3mL鸡蛋清溶液，将其中一支试管的鸡蛋清溶液加热，向另一支试管的鸡蛋清溶液中加入少量乙酸铅溶液，在第3支试管的鸡蛋清溶液中加几滴浓硝酸，微热，观察各发生什么变化。

教材设计实验的本意是通过实验探究让学生了解蛋白质的盐析和变性的概念，以及两者之间的区别。然而实验操作的结果从学生视角看来，除了在蒸馏水中鸡蛋清溶解以外，其余情况下蛋白质均以沉淀形式出现。由于无法区分产生的沉淀之间存在的差别，容易导致盐析和变性两个不同概念的传授出现障碍和辨析困难。

针对这种情况，我们应对实验方案进行完善，增加后续操作：向以上实验出现的沉淀中再加人一定量的水并振荡，振荡后发现蛋白质在饱和硫酸铵溶液中形成的沉淀在加水后沉淀消失，但其余情况加水后沉淀并不消失。两种情况一对比，学生就很容易理解蛋白质盐析和变性之间的区别，形成正确的概念。

5结束语

教材是依据课程标准的要求编写的核心材料，为教学实践提供素材，但不是教学材料的全部，而且，教材只是知识技能传递的媒介，教师不只是教材的被动使用者，更是教学材料的积极开发者。在教学实践中，教师应根据学科课程目标，合理使用教材，创新教学设计，对实验教学内容进行适当调整和补充，使得实验教学更符合学生认知规律，让学生的潜能得到最大程度的开发，彰显课堂实验教学的最高效能。endprint