借助高中化学实验教学提升学生的多元能力

2022-03-04黄美虾

名师在线 2022年3期

文 /黄美虾

引言

传统的化学教学弱化了实验教学，教师更多地关注学生做题的质量与考试分数。实际上，实验教学能更好地促进学生多方面能力的发展，更好地培养学生多元能力。将实验的开展与学生核心素养的提升相结合，能增强学生多样的化学体验，让他们迸发出个性思维火花[1]。借助实验提升学生的多元能力，其实就是改变传统的教学方式，让学生尽可能地展示自己，将教师讲授理论知识的时间变为引导学生经历真实和丰富的实验探究过程，使学生积累实验经验。借助实验提升学生的能力，首先要求教师改变学生对实验的态度，教师要让学生参与到课堂实验中；其次，教师要尽可能地开发真实的、有意义的、有创新的实验，改变在实验教学中只注重学生的动手操作能力而缺少对学生深入思考的引导的状况。

一、借助实验，培养学生的观察能力

当前，大部分高中生的化学观察能力不强，主要是观察不到内核知识。究其原因，一方面，他们自主观察的意识不强，不知道在生活中找寻相关的化学现象；另一方面，他们没有养成细致观察实验的习惯，做实验时关注的往往是实验结果，而不是实验过程。其实，观察能力是学生学习化学的基本能力，在观察中，学生能发现新的问题，看到新的现象，进而激发新的思考兴趣。在观察的同时，学生锻炼了自己的分析、判断、推理、运用等能力[2]。换言之，观察促进了学生其他能力的发展。日常教学中，教师可将观察能力与实验创设结合起来，让实验促进学生观察能力的发展，进而提高实验教学的质量。

以苏教版高中化学必修1专题3“氯气及氯的化合物”一课为例，教师可以借助实验让学生探究氯水中的成分。首先，教师给每组学生发一个密封的塑料瓶，里面充满纯净的Cl2。其次，教师指导学生将水通过注射器注入瓶中，引导他们观察新制氯水的颜色。再次，教师指导学生向新制氯水中滴加石蕊试液，这时学生会发现氯水先变红，后又褪色了。在实验过程中，学生看到同一种事物在不同时间内颜色发生了变化，激发起探究实验现象产生的化学原因的兴趣。在此基础上，教师再设置一个类似的魔术实验：取一张红色纸条，一半保持干燥，一半用水润湿，然后把纸条放入装有干燥氯气的集气瓶中，观察现象。学生发现湿润的红色纸条褪色，而干燥的有色纸条没有褪色。这时，学生会探究氯水的成分及漂白性的物质是什么。观察是重要的自主探究活动，不同的学生面对同样的实验，会从不同的角度进行观察，进而得到不一样的结论，这能推动他们的深入思考。在学生观察实验现象时，教师要引导学生明白应观察什么，观察的目标是什么，还要引导学生记录现象，培养学生发现问题的能力。记录实验现象能进一步激发学生的学习兴趣，促进他们进行深入思考。当然，教师也要给学生留出充足的时间，让他们尽可能地发现实验中的一些奥秘。

二、借助实验，培养学生的问题意识

要想提高学生的学习能力，教师要注重突出学生的主体地位，让学生自主地思考问题，也就是说，要培养学生的问题意识。在高中化学教学中，教师可借助实验培养学生的问题意识，引导他们进行深入思考[3]。

以苏教版高中化学必修1专题3第2单元“离子反应”一课为例，教师可以设置不同溶液的导电性探究实验。教师可准备相关的实验药品与器材，并将学生分成若干小组，每个组的桌子上都放5支250mL烧杯，分别装着150mL浓度均为0.1mol/L的盐酸、醋酸溶液、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、氨水。之后，学生在5种溶液中分别放入相同规格的石墨电极，当接通电源时，他们会看到5只灯泡都亮起来，接着他们发现盐酸、氯化钠、氢氧化钠溶液对应的灯泡较亮，醋酸、氨水对应的灯泡较暗。此时，学生会提出问题：为什么会有这样的现象？是不是不同的电解质的电离能力大小是不一样的？接下来，教师鼓励学生根据观察到的现象提出一些问题，目的是让学生不断发现新的问题，揭开化学知识的本质。

传统教学中，教师设置实验只是为了让学生验证教材中的实验现象与一般结论。事实上，在实验教学中，教师更要注重培养学生不断思考的习惯。笔者曾对高中生的化学学习方式做了一个简单的调查。大多数学生说，学习化学就是将教师课堂讲解的知识慢慢消化，再做一些题目进行适当的巩固。这说明，学生都忽略了提问这个环节。学生要有发现问题的能力，能围绕教材、讲义等提出自己的问题，这样才能达到事半功倍的效果。大多时候，教师备课主要依据学生的作业情况、课堂反应情况，如果学生多提问，教师就可以根据提问的情况开展课堂教学。实验既给学生带来了更直观的认知，也给学生提供了动手操作的机会。这样，学生的学习体验多了，其发现的问题也就多了，对化学知识的理解也就更深刻了。

三、改进实验，培养学生的创新能力

创新思维是高阶思维的一种，是学生重要的化学学科素养。对学生来说，创新能力意味着拥有了发现问题的能力、表达自己观点的能力，也意味着个性化解决问题的能力。当前，创新能力是学生比较缺少的能力，这一方面是由他们的学习方式决定的，另外一方面是由教师过度地关注知识点的讲解与考试结果的教学方式造成的。教师可以借助实验提升学生的创新能力。在实验过程中，学生需要剖析每个实验现象背后的本质原因，思考实验中运用到哪些知识，能解决哪些问题等。这些思考的过程就是学生借助实验进行创新的过程，是能力不断发展的过程。

以苏教版高中化学必修2专题7第2单元“硝酸”一课为例，教师先用如图1的实验，带领学生探究铜和稀硝酸的反应。

图1

教师演示这个实验，让学生观察实验现象。学生观察到集气瓶中收集到无色的气体，由此说明铜与稀硝酸反应生成了一氧化氮。这时，教师引导学生思考：这个实验是否严谨？通过这个现象是否可以得出铜与稀硝酸反应生成了一氧化氮？学生经过思考认为理由不足，原因是二氧化氮能和水反应生成一氧化氮。教师进一步引导学生思考这个实验还存在哪些缺点，并让他们提出一些改进的办法。学生经过讨论，把装置改成如图2所示，实验步骤如图2中的①②③。

图2

通过步骤①制备气体；步骤②盖上橡胶帽防止气体与空气接触；步骤③拔去注射器的橡胶帽，把活塞往里拉吸入少量的空气后，快速盖上橡胶帽。这时，学生可以观察到针筒里无色气体变为红棕色，说明铜与稀硝酸反应生成了一氧化氮。这个装置不仅简便易操作，还能节约药品，使实验现象明显，同时更能减少氮氧化物对环境造成的污染。从这个实验改进过程来看，教师将学生作为实验教学的主体，激发了学生的创造潜能，让他们的能力得到了进一步发展。

四、借助手持技术，培养学生在实验中内化认知的能力

手持技术与现代信息技术一样，都是高中生学习化学的过程中可以使用的重要资源。将手持技术与实验相结合，能让实验更便捷、更直观、更实时、更准确。教师在教学过程中根据实验的特点及学生接受认知的能力融入手持技术，能完成当前条件下无法实现的实验，也能让学生进一步了解先进的科学技术，获得科学的学习方法，提升他们内化认知的能力。手持技术，即数字化手持技术实验，又称为掌上实验室，是由计算机和微电子技术相结合的新型数字化实验手段。一般来说，它是由数据采集器、传感器和配套的软件组成的定量采集和处理数据系统。如果教师将一些抽象的认知以手持技术的方式呈现出来，学生就更容易理解，也容易将这些认知内化为自己的素养。

以高中化学选择性必修1中的“强酸与强碱中和滴定”一课为例，学生在理解“为什么可以选用甲基橙或酚酞作指示剂”时有较大的障碍。教师除了引导学生以0.1mol/L的NaOH溶液滴定20.00mL浓度为0.1mol/L的盐酸为例，计算滴加19.98mL的NaOH和20.02mL的NaOH时溶液的pH值，还可以利用手持技术，直观地画出滴定过程中pH值的变化。将这个过程直接展示在学生的面前，会给学生带来更强的视觉冲击效果，加深学生的印象。

又如，“化学平衡移动的勒夏特列原理”对初学者来说是一个很抽象的概念，学生很难理解“减弱这种改变”的具体含义。教师可以通过研究压强对化学平衡移动的影响来让学生初步理解“减弱这种改变”。以N2O4(g，无色)⇌2NO2(g，红棕色)为例，教师可以在课前做实验并录像，在课上给学生反复播放，使学生直观感受“减弱这种改变”。图3是实验中的3张对比图。

图3

从针筒中气体的颜色变化可以明显地看出，减小压强，平衡向生成二氧化氮的方向（气体的物质的量增加的方向）移动，但达到新平衡时二氧化氮的浓度还是比旧平衡低，即“减弱这种改变”。

之后，教师再借助手持技术引导学生进行理解，如图4所示。

图4

从图4中的压强变化可以更直观地看出，在其他条件不变时，增大压强，平衡向压强减小的方向（气体的物质的量减小的方向）移动，但达到新平衡时的压强比旧平衡的压强大，即“减弱这种改变”。教师借助手持技术，很好地突破了勒夏特列原理这个难点，帮助学生快速掌握了这一抽象的知识。

五、借助实验，培养学生的环保意识

化学学习不仅仅是让学生学习课本中的知识，获得一定的解题能力，还要让学生形成多元的能力与多方面的责任意识。比如，教师可以在实验教学中向学生渗透环保的重要性及如何提高环保意识，这也是学生核心素养的一部分。

以苏教版高中化学必修1专题4“浓硫酸的性质”一课为例，教师设置实验“蔗糖与浓硫酸”的碳化反应，先展示传统的实验装置，在实验前引导学生思考这样的实验装置有何弊端。学生想到，在敞口烧杯中进行的反应会因为二氧化硫的产出影响教室的空气质量。他们提出能否在带有单孔橡胶塞的锥形瓶中进行实验。还有的学生提出，既然需要排出二氧化硫，能不能在原先实验的装置末端增加氢氧化钠溶液作为尾气处理装置。在实验教学中渗透环保意识，并鼓励学生利用所学知识改进实验、解决问题，能够培养学生学以致用的能力。同时，通过实验教学，学生能直观地获得认知，在建构知识体系的同时，发展多元能力。