基于化学实验的有效教学研究

江苏苏州市吴江经济技术开发区实验初中（215200） 黄浣清

《义务教育化学课程标准（2011 年版）》明确指出要让学生有更多的机会主动地体验科学探究的过程，在“做科学”的探究实践中逐步形成终身学习的意识和能力。实验是化学科学探究最有力的法宝，但在现实课堂教学中很多实验探究或流于形式；或实验方案太过于理想化，缺乏科学性；或为了实验而实验，缺乏探究性和针对性；或现代信息化技术使用不当，导致实验教学低效。学生的动手实践能力、分析思维能力、科学探究能力、自主创新能力等学科素养没有得到实质性的发展。因此，作为一线化学教师，要根据化学课程标准及本校学生的特点，积极改变现状，合理有效地利用学校的各种课程资源，适度增加教材上没有安排的化学实验，或通过研究，不断优化、创新教材上已有的化学实验，使得实验的效果更加明显，提高化学教学的有效性。

一、适度增补实验，化解教学难点

在化学课堂教学过程中若能针对学生接受比较困难的知识点或不容易理解和掌握的地方适时地增补一些有针对性的实验，则会对突破教学难点、清除学习障碍有非常积极的作用。

【案例1】关于盐的性质，上教版化学九年级下册P53 是这样描述的：“在金属活动性顺序表中，除非常活泼的金属外，排在前面的金属一般可以将位于其后面的、比它不活泼的金属从它们的盐溶液中置换出来。”

教材中没有配套的图片，也没有对应的实验，一遍读下来，学生觉得索然无味，似懂非懂，教学效果欠佳。针对这种情况，笔者设计了如下增补实验：

［实验操作］锌和硫酸铜溶液反应实验（如图1）。学生以小组为单位，先在培养皿中放入一张滤纸，然后剪几片锌片放在上面，再在锌片周围滴加硫酸铜溶液。

图1

［实验现象］锌片周围慢慢开出红色的“花”。

［课堂反馈］随着一阵阵惊叹声，学生的眼睛都在发光，他们兴致高涨，课堂上呈现出一片生机盎然的景象。

设计意图：用精彩纷呈的实验现象吸引学生的眼球，充分发挥学科特色，让学生在学习过程中感受化学之美，从而发自内心地喜欢化学、爱上化学。

［趁热打铁］呈现铜和硝酸银反应的图片（如图2）。学生再次被震撼到，化学反应现象如同烙印般深深地刻在脑海中。

图2

［复习巩固］配制农药波尔多液（用熟石灰和硫酸铜溶液进行配制，如图3）可否在铁制容器中进行？

图3

［学生回答］不可。因为Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4。

［史料回顾］这正是我国的湿法冶金，早在西汉时期《淮南万毕术》一书中就有记载。

设计意图：理论联系实际，学以致用。

虽然在上册讲到金属的性质时已经展示过“铁树开花”的图片（如图4），但由于反应速率太慢，要想在课堂上短时间内看到明显的反应现象根本无法实现。为此，笔者进行了如下改进：

图4

［实验改进］在一个250 mL 的烧杯中加入约半烧杯硫酸铜溶液，然后将一片打磨好的铁片（宽度略小于烧杯直径）伸入其中，几秒后取出，铁片表面覆盖一层红色的物质。实验立竿见影，效果甚佳。

［反思体会］特殊问题特殊对待，在演示实验时，明显、快速的实验现象更有说服力。

二、优化教材实验，提升实验功效

（一）创新实验方案

实验教学中不要一味地“按方抓药”，要有改进和创新的意识和勇气。有了这种意识和勇气，才有不断实践、探索的动力，才能让智慧火花迸发，才能让创新思维萌动、生长，最终孕育出新的成果，而实验方案也才能日臻完善。

【案例2】探究“微粒间的空隙”时，上教版化学九年级上册P63 是按图5 来操作的：取一根约30 cm 长的一端封口的细玻璃管，先往玻璃管中加入滴有红墨水的水至玻璃管容积的1/2，再滴入无水酒精，使其充满玻璃管。用手指堵紧开口端，颠倒数次，观察液面的变化情况。

图5

该实验在八年级物理课中教师已经演示过了，化学课上再来演示一遍毫无新意。因此，笔者对该实验进行了改进（如图6）：在A、B 两个玻璃容器中分别加入滴有红墨水的水和无水酒精。A：先加水至中线，再加满酒精。B：先加酒精至中线，再加满水。用手指堵住管口，颠倒相同的次数，比较观察液面的变化情况。

图6

［我问你答］（1）在这个对比实验中，A、B 容器内哪个形成的空柱长？为什么？（2）该容器细颈部分的作用是什么？

设计意图：通过改进后的实验对比，让学生深刻体会到原来空柱的长短还跟酒精和水的添加顺序有关。引导学生根据酒精和水密度上的差别，结合微粒的运动，进一步分析形成的空柱长短不一的原因，从而激活学生的思维。

［反思体会］稍做改变就能带来不一样的教学效果，让学生通过切身体验深刻意识到平时做实验要更加严谨、细心，做个有心人。

（二）加强学科渗透

俗话说“理化不分家”，复习课上，在探究复分解反应的实质时，笔者从物理实验室借来了电流表，助力溶液导电性实验。

【案例3】探究氢氧化钡溶液和稀硫酸反应过程中溶液导电性的变化。

［实验器材］电流表、直流电源、微型磁力搅拌器、两根碳棒及若干导线、反应容器。

［活动与探究］如图7 所示，往装有一定量氢氧化钡溶液的容器中加入稀硫酸，边加边搅拌。观察反应过程中电流表指针的变化情况。

图7

［实验现象］随着稀硫酸的加入，电流表的读数由大到小，最后接近“0”；继续加入稀硫酸，电流表的指针回转，电流又逐渐变大。

［学生板演］H2SO4+Ba（OH）2＝BaSO4↓+2H2O。

［交流讨论］从微观角度分析上述实验中溶液导电性强弱变化的原因。

［资料小贴士］溶液导电性的强弱是由溶液中自由移动的离子的浓度决定的。

［学生分析］稀硫酸和氢氧化钡溶液反应，生成了BaSO4沉淀和H2O，使得溶液中自由移动的离子数目大大减少，离子浓度降低，所以溶液的导电性逐渐减弱。

［教师追问］后来溶液的导电性为什么又逐渐增强了呢？

［学生分析］因为稀硫酸过量后，溶液中可自由移动的离子的浓度增大，所以溶液的导电性又逐渐增强。

［教师提问］这属于哪种基本反应类型？

［学生回答］复分解反应。

［教师提问］结合复分解反应的条件，说说复分解反应的实质是什么。

［学生回答］是溶液中的阴阳离子结合生成沉淀、气体或水。

设计意图：注重学科之间的密切联系，打破学科之间的界限，更好地为学生的学习服务。

［反思体会］本实验中为了控制稀硫酸的滴加速率，可借助酸式滴定管（高中化学实验常用）来滴加，效果更好。

（三）使用高精仪器

数字化实验是指以真实实验为基础，通过各种传感器采集实验数据之后交由计算机分析处理，明确地展示实验现象，揭示实验规律的实验系统。常见的化学传感器有很多，如温度传感器、压强传感器、湿度传感器、pH 传感器、电导率传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器等。

【案例4】上述稀硫酸和氢氧化钡溶液的反应实验，可以引入电导率传感器来检测反应过程中溶液电导率的变化。

［实验器材］电导率传感器、计算机及相应配套软件、数据采集器、磁力搅拌器、酸式滴定管、100 mL烧杯。

［实验装置］如图8。

图8

［实验过程］将电导率传感器插入装有20 mL氢氧化钡溶液的烧杯中，打开磁力搅拌器，调节磁子转速。点击程序中的“采集”按钮，待程序开始采集数据后用酸式滴定管往烧杯中加入0.02 mol/L的稀硫酸溶液。

［实验结果］如图9。

图9

设计意图：数字化实验给学生焕然一新的感觉，让学生感受到原来化学实验也能这么“高大上”，不仅激发了学生的学习兴趣，开阔了学生的眼界，而且促进了学生科学素养的提高。

［反思体会］数字化实验为科学探究提供了技术支撑；清晰连贯的图像准确描述了实验过程中溶液电导率的变化，真正做到用客观数据说话，值得在中学中进一步推广。

化学是一门以实验为基础的科学，新课程倡导以实验为载体引导学生进行科学探究，但并不是说在课堂教学中只要进行了科学探究，就一定能达到理想的教学效果。在化学实际教学中，我们还应注意一些细节上的问题，比如分组实验前，应先仔细检查实验仪器是否齐全，药品是否变质；对于学生提出来的新的实验方案，应给予肯定，并在第一时间提供相应的实验物资，以帮助学生有效开展实验；在演示实验现象不明显的情况下，可适时借助多媒体技术等手段进行相应的改进；等等。我们要在教学实践和反思中不断总结，使化学实验的功能最大化，使实验成为提高化学课堂教学有效性的有力手段。