化学教学中实验素材选取的策略

张鹏云

化学实验是科学探究活动的中心环节，富有成效的探究活动源于对实验素材的合理选用。化学新课程标准指出：生活中存在着大量与化学有关的素材，教学中可以根据学生的具体情况和教学需要收集、筛选和使用素材。因此，如何合理选取学校内的、生活中的、社区及所在地区的化学实验素材，将其转化为可供学生探究活动的教学资源，是化学教师努力探索的方向。

一、化学实验素材的取向

化学实验素材就是指有利于实现化学教学目标，在实验探究活动的设计、实施和评价过程中，可利用的各种实验材料的总称。化学实验素材的选取应体现化学的学科特点。

1.人文化。化学是学生人文素养的重要组分;由于各个地区的经济条件、地域特色各不相同，因此实验素材的选取要体现当地的文化及地域特点，发挥地域优势。

2.生活化。化学就在身边、化学与生活密不可分，社会生活中存在着大量化学实验素材，要从化学的视角发现素材，加以提炼并有效利用。

3.简约化。化学实验素材的选取应尽可能地用较短的时间、较少的人力和物力，实现较理想的实验效果。

4.绿色化。体现绿色化学的理念，在实验素材用量少、污染小、易操作、安全环保的同时，达到实验所要求的可见度。

二、化学实验素材选取的策略

1.化学实验素材准备要充足，体现丰富性实验素材是学生进行科学探究的必备条件，是科学探究成功的基石，没有它的支持就会使实验教学陷人“巧妇难为无米之炊”的窘境。因此，化学教师一定要根据实验教学的需要，准备好实验素材。

（1）整理现有实验素材。学校实验室里经常有不少用过的旧材料、旧仪器弃置一旁，对此要善于搜集、整理，并加以充分利用，变废为宝，充分发挥化学实验素材的效能。如，实验室中底部破有小洞的试管，可以装上大理石置于装有稀盐酸的广口瓶中制取二氧化碳，便于控制反应的发生或停止，而且节约药品。要避免使充足的实验材料被闲置在实验室里而不能物尽其用。如，笔者在整理实验室时发现了一瓶多年未启封的无水乙醇，后来学生做细铁丝在氧气中燃烧的分组实验时需要用火柴梗引燃铁丝，但在实验室里没有找到火柴，笔者让学生用之前发现的无水乙醇代替火柴梗做实验：利用无水乙醇的表面张力，使细铁丝的螺旋状一端蘸满无水乙醇，点燃后伸入集满氧气且瓶底装少量水的集气瓶中，很快观察到细铁丝被引燃，剧烈燃烧、火星四射。学生操作起来很方便，可有效防止因火柴梗燃烧消耗瓶内大量的氧气而导致实验失败。此外，值得一提的是实验素材的盘架化策略，就是将做某个实验所需的配套实验素材放置在一个塑料盒或托盘内，與之相关的一些小配件也要存放在一起，以备下次做同一实验时使用，具有取用方便、高效快捷的特点，能有效减轻教师准备实验素材的强度。

（2）置备必需实验素材。学校的教学经费非常有限，而且需要开支的地方很多，如何使有限的经费实现效益的最大化，就涉及到合理统筹规划的问题。为使学校更好地了解化学实验教学的需求，化学教师需要在每个学期结束时，对实验素材进行分类清理，如H2O2溶液、KMnO4、蒸馏水、酒精、酸、碱、盐、pH试纸等实验药品都是易耗品，长颈漏斗、试管烧杯集气瓶、量简、胶头滴管等玻璃仪器是易损品，还有一些其他的实验素材如实验标本、分子模型、实验挂图等也是容易损坏的。对于损坏的实验仪器能修理的要及时修理，不能修理的要给予报废处理;对实验所需的易耗品、易损品、特殊实验材料等，要根据教学的需要列出购置清单，及时添置，做到有备无患。

（3）发掘生活中的实验素材。化学新课程标准指出，为确保实验教学的质量，在一些条件有限的学校，教师应指导学生利用生活中的废弃物素材制成简易的实验仪器，从日常生活中寻找可替代的化学试剂类素材，以培养学生资源利用的意识和实践能力。生活中蕴含着丰富的实验素材，现简要列举于表1。

化学实验素材无处不在，要因地制宜，依托本地区自然条件的优势，发掘具有本地乡土特色的实验素材，有利于把化学实验教学与培养学生的实践能力以及热爱家乡的情感有机地结合起来。

2.化学实验素材选取有结构，突出典型性教师选择和使用的化学实验素材，要能够体现化学实验教学内容的一系列现象，凸显出化学概念的本质，具有科学性;其次要符合学生的年龄特征和认知规律，具有可接受性;能够贴近学生的生活实际、激发学生探究的兴趣，具有趣味性。教师合理选用有结构的典型实验素材，主要体现在以下两个方面。

（1）有利于发现化学问题。学贵有疑。学问，首先是学会提问。有结构的实验素材往往有利于引发学生思考、质疑，发现和提出新的化学问题。对于这样的材料，容易激发学生探究的热情。例如，一次学生实验活动课上，笔者给各实验小组的学生提供了食醋、食盐、水镁条、火柴、砂纸、剪刀、磁铁、酒精灯、石棉网、坩埚钳、烧杯、三脚架、导线、电池、小灯泡等实验素材，然后问学生：当你看到这些实验素材后，想到了什么问题？学生异口同声地回答：金属镁具有哪些性质？笔者适时地引导学生根据提出的问题作出猜想，自主设计实验来探究金属的性质。科学探究始于问题，但问题的发现除了与学生已有的知识、经历、生活体验有关外，还与教师对于实验素材的合理选取密不可分。他们通过观察有结构的实验素材而提出问题，探究的兴趣浓厚，实验活动的参与度高。

（2）有利于实现探究学习的目标。一节课只有45min，分秒必争。漫无目的、杂乱无章的实验素材必然会浪费学生宝贵的课堂时间。典型的实验素材能够把学生的思维引向探究目标与学习重点。比如，学习CO2的性质时，笔者向学生提供了雪碧饮料、石灰水、石蕊溶液、导管、注射器、胶头滴管等实验素材，让学生收集瓶内气体并检验。有的学生先用注射器抽取雪碧瓶内气体，再通人澄清石灰水中观察现象;有的学生先在注射器内吸人2mL澄清的石灰水，再抽取雪碧瓶内气体，振荡后观察现象;还有的学生抽取瓶内气体通人紫色石蕊溶液观察现象等等。虽然学生设计的实验方案不尽相同，但都能观察到了明显的实验现象，成功地完成实验。由此可见，有结构的典型实验素材，能突出重点，直接指向探究的核心，引领学生沿着正确的轨道开展探究活动，从而实现教学目标。

3.化学实验素材呈现有规律，富有创新性化学实验的素材就意味着化学概念。实验素材的呈现要体现事物发展变化的规律及化学概念的层次性。素材呈现的次序也反映了学生思维发展的层次性。让实验素材按规律呈现，就能调节学生的注意力，调控课堂教学的节奏，推进科学探究的进程。

（1）呈现素材有序。化学实验教学中，要引导学生正确认识物质的性质及变化规律，揭示物质间内在的联系，就要从学生的实际出发，按照一定的逻辑顺序呈现实验素材。例如，在学习气体的制备时，笔者对实验素材的呈现作了如下设计。第一步呈现的是试管、锥形瓶、广口瓶单孔塞导管、集气瓶、毛玻璃片、烧杯、铁架台、水槽、水等，让学生组装一套制取氧气的简易装置并检查装置的气密性;第二步呈现的实验素材中增加了长颈漏斗、双孔塞、酒精灯、H2O2溶液、MnO2、火柴等，要求学生组装一套能够随时添加液体反应物制取O2的装置，收集并检验气体;第三步，在上述素材的基础上提供分液漏斗、注射器、多孔塑料板、止水夹等，让学生改进上一步的装置，要求能控制反应的发生或停止。按照学生的认知规律依次呈现实验素材，不仅增加了探究问题的深度，而且在具有一定规律的实验素材的驱动下，使学生的思维不断向前推进，整个实验的过程中，学生操作顺利，掌握了制取气体的方法，保证探究活动深人有效地开展。

（2）呈现素材有趣。认知心理学家皮亚杰说：“一切有成效的工作必须以兴趣为先决条件。”来自身边的熟悉的实验素材，能拉近化学与生活的距离，激发学生学习化学的兴趣，体会到化学和日常生活密切相关。

如，制取CO2时，学生用一块废旧的尼龙网，将几块贝壳包裹起来，然后系在一根铜丝上，再将铜丝穿过胶塞（胶塞小孔涂上凡士林可起到润滑及密封作用），制气时只要上下移动铜丝可制取气体或使反应停止;学生还用输液器、饮料瓶、注射器、鸡蛋壳、食醋等生活中的实验素材完成了制取CO2的家庭小实验，并将录制的实验视频分享在校园网上与同学交流。直观、有趣且来源广泛的实验素材能极大地调动学生探究的热情，让学生积极主动地去获取知识。

4.化学实验素材操作有规则，具有实效性实验素材的操作要符合学生已有的化学知识、生活经验、操作能力，做到简单有效、循序渐进。一些化学实验素材的操作方法由来已久，深人人心，教师不能只停留在操作方法的重复与套用上，还要突出操作的简约性、有效性。

（1）素材操作要简便。对于复杂的、操作技能要求较高、具有一定难度的实验，需要教师对实验素材删繁就简、化难为易，做到取材便捷、装置简单、操作简便、安全环保，就能节约药品和时间，适合学生操作。比如用井穴板、微型试管、塑料滴管、Y形管、注射器等微型实验仪器代替常规实验仪器，学生便于操作且现象明显。例如，在氨分子运动实验中，分别在两只小烧杯中裝有浓氨水、滴有酚酞溶液的蒸馏水，再用大烧杯罩住观察现象;该实验中浓氨水的用量较大且没有密闭，造成氨气外逸而污染空气。可将实验操作简化为：在Y形管的两只侧管中分别加人适量酚酞试液、少量浓氨水，盖好胶塞，不久就能观察到酚酞溶液变红色，现象很明显。此外，利用操作简单的Y形管，还可探究MnO2对H2O2分解的催化作用、物质燃烧的条件等，从而增强了实验的对比性，增添了实验的趣味性，提高了实验的实效性。

（2）素材操作要精细。教师在指导学生进行实验时，对于实验的操作要创新设计，做到精准、有效，就能收到事半功倍的效果。做硫在氧气中燃烧的实验时，笔者为了让学生体会生成的SO2对空气的污染，精心设计了如下操作：

①在收集满氧气的集气瓶中预先装少量水、几小粒锌、几片洗净的鸡蛋壳、一片新鲜的树叶;燃烧匙里放少量硫粉，把用石蕊溶液染成紫色的小花系在燃烧匙下面，将燃烧匙穿过并固定在胶塞上。

②点燃硫粉，观察硫在空气中燃烧的现象;然后将燃烧匙伸入集气瓶中并塞紧胶塞，观察硫在氧气中燃烧的现象。

③等到火焰熄灭后，轻轻振荡集气瓶，可见小花由紫色变为红色后又褪色，锌粒和蛋壳表面有许多气泡产生，不久树叶变黄。看似简单的操作，却做到了精细、连贯，将教材中前后的知识联系起来，集氧气的性质、SO2对空气的污染、酸的性质、酸雨的危害等知识点于一体，学生参与实验的热情非常高，课堂气氛很活跃。

总之，教师要准备好实验素材，优化实验素材的结构，按照科学的规律呈现素材，运用熟练的操作技能，不断提高驾驭素材的能力，就能激发学生积极参与探究活动的兴趣，让学生体验化学实验的魅力。