用实验灌溉学生的“素养之树”

摘 要：发展学生的核心素养是素质教育的趋势。对化学学科而言，要培养学生的实践能力和创新精神，实验是一个非常重要的途径。但许多教师在教学时往往只是机械式地“讲、做、评”，对实验环节的讲解也是照搬书本，长此以往会使学生的学习热情逐渐消退。为此，教师在教学中应该充分利用好实验环节，丰富实验手段，让学生在实验中求知、创新。

关键词：意外实验;趣味实验;探究实验;情境实验

作者简介：黄宇杰（1986—），男，江苏省苏州市吴中区胥口中学。

化学作为一门基础学科，承担着培养学生核心素养的重任。受应试教育观念的影响，许多化学教师仍倾向于机械式地教授知识，喜欢把结论直接灌输给学生，再通过反复练习来巩固学生的知识。这种教育方式会使学生的学习热情逐渐消退，不利于培养学生的学科素养。

如何让学生既能学好化学又能保持较高的学习热情，是值得化学教师探索的一个难题。在笔者看来，教师应从知识的多元性、内容的深度和广度、思维的培养等方面入手，让学生学会主动学习、深度学习。学生只有真正明白蕴含在知识中的原理，才能将知识记在心里，并学以致用。在化学教学中，实验教学是非常重要的一部分。化学是以实验为基础的学科，大部分结论都是从实验中总结出来的。通过实验，我们还能创造出许多新的物质。因此，教师需要认真打磨实验环节，丰富实验教学的方法，让学生在实验中思考、探索。以下是笔者就实验教学提出的感想，以供借鉴。

一、在“意外”中捕捉实验之趣

在化学实验中，往往会出现一些跟理论实验现象不相符的“意外”现象。每当出现这些现象时，学生都会发出惊叹，这说明学生的内心其实是有疑问的。然而很多教师在发现这种情况后第一反应就是用客观原因解释，比如药品不好了，仪器不好了，等等。然后把固定的正确结论告诉学生，让学生背下来。在笔者看来，其实这些“意外”现象，恰恰能够激发学生的好奇心，如果教师此时能够以此为切入点，让学生继续研究下去，对学生提升学习能力以及深入理解知识是非常有帮助的[1]。

例如，在某一年中考实验考查中有一组实验：分别将打磨过的铝片放入硫酸铜溶液中和未打磨过的铝片放入氯化铜溶液中。金属与盐溶液反应这个知识点学生已经学过，所以在做此实验之前，笔者先让学生自行预测实验现象。学生预测的实验现象为打磨过的铝片和硫酸铜溶液接触后铝片表面出现红色物质，溶液颜色逐渐变淡;未打磨的铝片放入氯化铜溶液中应该没有现象，因为铝片表面的氧化铝致密而结实，可以防止内部的铝和氯化铜接触。然后笔者让学生自行实验，没过一会儿，学生发出一声声疑问式的惊叹声，实验的现象好像与他们预想的不太一样。笔者提醒学生不要着急，认真观察实验现象并做好记录。听到教师的提醒，学生就知道这个实验内有乾坤，于是观察得更认真了。实验结束后，学生得出实际现象：打磨过的铝片和硫酸铜溶液发生了反应，打磨处出现了红色物质，并伴随有小气泡产生，而未打磨部分没有现象;另一片未打磨的铝片和氯化铜溶液竟然也发生了反应，铝片表面生成了疏松的红色物质并伴有气泡产生。

面对这些“意外”现象，学生们的兴趣被激发出来了，笔者趁热打铁，先让学生自己归纳总结，找出两个实验的不同之处。同学们的讨论声此起彼伏，讨论过后他们总结如下：第一组实验为什么只有打磨处出现红色物质而不是整块铝片，可能是因为铝片表面的氧化铝致密而结实，很难全部打磨掉，所以只有打磨处的少许铝片与硫酸铜溶液发生了反应。至于为什么打磨处有气泡，可能是因为产生了气体，根据质量守恒定律，反应前烧杯中有铝片，硫酸铜和水三种物质，存在的元素有Cu、Al、S、O、H五种，所以产生的气体可能是H2或O2。第二组实验为什么出现了和理论截然不同的实验现象，通过和第一组实验进行对比，问题应该出现在硫酸铜和氯化铜两种反应物中的阴离子上。学生能够分析到这一步，笔者已经非常满意了，通过这个实验，学生的探究能力得到了进一步加强，教学目的已经达到。笔者先是肯定了学生的结论，然后继续补充说明：第一组产生的气泡是氢气，因为硫酸铜溶液呈酸性，存在许多H+，所以与铝片发生了反应。第二组实验反应能够发生，问题的确出在氯化铜的阴离子上面，Cl-对金属氧化膜有一定的腐蚀作用，而硫酸铜中的SO42-对氧化膜有一定的保护作用。通过解释，同学们恍然大悟，显然这些“意外”现象能让学生积极思考，变被动为主动，进而提升学习效率。

二、在趣味中体验实验之真

受应试教育观念的影响，教师通常更喜欢让学生记背化学实验，这种做法背离了化学实验的本质。要学好化学，笔者认为需要让学生在真实的实验中领悟化学知识，这样学生在追寻化学真谛的路上，学习兴趣会越来越高，进而就会主动学习，这样能极大地提高学习效率。当然，如果实验中再增加一些趣味性，那就更加能激发学生的求知欲了[2]。

在蜡烛燃烧实验中有一步是将一根粗玻璃管置于火焰中，这时会看到有白色物质从玻璃管的另一端被引出来，但是由于白色物质比较少，并且学生坐得比较远，所以他们看得不是很清楚。这些白色物质到底是什么？是白烟还是白雾？同学们一头雾水。为了进一步探究，笔者准备了一支大号的玻璃针筒，把针筒伸入火焰中并拉动栓塞，这时学生可以清楚地看到针筒中出现了大量的白色物质，这时笔者再把抽出的白色物质慢慢推入火焰中，大家发现这些白色物质可以燃烧。白色物质是白烟还是白雾？笔者把用完后的针筒展示给学生看，针筒内部没有变潮湿，说明是白烟。通过讨论，学生得出结论：白烟是火焰中的石蜡蒸气遇冷变成的石蜡颗粒。这样，通过一支小小的针筒，把平时不明显的现象放大，会让学生对知识的记忆更加深刻。

在教学“燃烧与灭火”这一课时，笔者同样用到了蜡烛。笔者在网上买了一支吹不灭的蜡烛。在课堂上，笔者点燃蜡烛，让一名学生来吹，吹了几次也没有吹灭。其他学生大笑起来，但在大笑之余心里不禁产生疑问：为什么这支蜡烛吹不灭呢？笔者拿出了蜡烛的包装说明书并说出配料，学生在听到灯芯处有镁粉后恍然大悟，有学生回答出蜡烛吹不灭的原因：“因为镁粉的燃点较低，吹灭蜡烛的时候，灯芯周围的温度仍旧高于镁粉的燃点，满足了镁粉燃烧的条件，所以蜡烛又烧了起来。”其他学生表示赞同。笔者继续问道：“哪位同学帮老师想个简单的办法把这支蜡烛吹灭？”同学们饶有兴致地讨论起来，提出了几种方法都不行。此时一位学生灵机一动，提出在点燃蜡烛后马上吹应该一吹就灭。笔者让这位学生来试一试，蜡烛果然灭了。同学们鼓起掌来，这位学生很有成就感，解释道：“刚点燃蜡烛时，因为蜡烛周围的温度并不是很高，此时把蜡燭吹灭，灯芯周围的温度没有达到镁粉的燃点，所以蜡烛不会复燃。”同学们恍然大悟[3]。这些趣味实验，不但增加了学生的学习热情，更培养了他们探索化学真谛的精神。DE4E082A-1B7B-4707-9179-7533D3920AF0

三、在探究中领略实验之妙

笔者之前在参加STEM教师培训时，收获很多。通过培训，笔者认识到学生只有在深入透彻地理解知识后，才能够真正感受到知识的力量。在化学教学中，教师可以利用探究实验来达到这一目的，让学生在探究中理解知识、运用知识，并且能够在探究实验中感受到化学的奇妙之处。

在化学学习中，有一个常识：在密闭容器中进行实验时，如果产生了气体，那么容器中的压强会增大。气体越多，压强越大。教师通过反复强调可以让学生加强记忆，但是大部分学生只是在题目中感受这个变化过程，理解并不深入。如何让学生真正感受这种变化，我们能否通过简单实验来得到两者的关系呢？笔者在讲到密闭容器中气体和压强的关系时，会做一个比较好玩的探究实验：火箭升空。原理很简单，把药品放入塑料胶卷盒中盖好，盖子朝下倒放在地上。随着胶卷盒内反应的进行，产生的气体越来越多，盒内的压强也就越来越大，到达一定程度时，压强就会将盖子弹掉，盒身会被弹到空中。在上这节课时笔者会把学生带到操场上，先讲清楚实验原理，然后在胶卷盒中放入半片泡腾片，加入五毫升水，立刻盖好，倒放在地上。10秒钟后，就听到“嘭”的一声，盒子被弹到空中。同学们高兴地鼓起掌来。接着，笔者把泡腾片的配料表传给学生，问道：“通过配料表，你们找到其中的原理了吗？”学生很快得出答案：“因为泡腾片中含有碳酸氢钠和柠檬酸，药片溶于水后两者发生反应，会产生大量的二氧化碳，使装置内压强增大，气压把胶卷盒弹到空中。”笔者继续问道：“同学们是否可以根据所学的知识让‘火箭升空？”学生们回答：“可以用大理石和稀盐酸、镁条和稀盐酸、纯碱和稀盐酸、小苏打和稀盐酸等。”然后笔者把药品提供给学生（为了实验安全，笔者把稀盐酸换成了柠檬酸和白醋），让学生自己去实践。学生以小组为单位选择不同的药品进行实验，但是结果却不尽相同，有些小组几秒钟盒子就被弹起，有些小组等了近一分钟才弹起，而且弹得很低，还有些小组没有出现任何现象，升空失败。笔者继续发问：“为什么会出现不同的实验现象，有哪些因素会影响这个实验？”同学们再次讨论起来，总结出影响因素有固体反应物的聚集形态、反应物的量、酸的浓度及金属的活泼性等。笔者表示肯定。最后，笔者提出了一个终极挑战：哪个小组能够让“火箭”在倒计时30秒钟的时候顺利升空，那个小组就是最后的胜利者。笔者拿出了提前准备好的药品：大理石、碳酸钙粉末、小苏打、泡腾片、镁条、白醋、柠檬酸和水等。每个小组讨论后派代表选择相应的药品。十分钟测试实验开始，此时的气氛达到高潮，同学们有的出主意，有的动手做，连在操场上上体育课的学生也凑过来看热闹。笔者也在小组之间游走，为他们出谋划策。十分钟到了，每个小组都拿出了他们认为最接近30秒的药品配比。有拿一小段镁条和白醋的，也有拿小苏打和柠檬酸的，还有拿泡腾片和柠檬酸的。比赛开始，有的小组盒子20秒不到就弹掉了，有的小组等了近一分钟才弹掉，尖叫声与叹息声此起彼伏。最终有一个小组用了四分之一片泡腾片和稀释过的柠檬酸进行实验，以35秒的成绩获得了胜利。小组成员欢呼雀跃。通过这个探究实验，同学们真切地感受到了气体和压强的关系。

四、在情境中感受化学之实

化学是实验的学科，更是实践的学科。教学不能只拘泥于书本，应该基于实际情境，从科学、人文、社会、环境等日常生活中寻找合适的素材，这样才能引发学生的共鸣。当然，情境要真实合理，教师应根据不同的教学内容，有针对性地选取素材，从而使教学内容丰富多样，同时也让学生明白，化学源于生活，用于生活。

教师上复习课时总是千篇一律：知识点整理，习题练习，难度的进一步升级。这种枯燥的教学方式，不仅老师会无聊，学生也提不起劲。因此，笔者在进行复习课教学时会适时引入一些情境来增加学生的学习乐趣。在复习“离子的检验”这一部分内容时，笔者从家里拿了一瓶厕所清洁剂，让学生探究其中的有效成分。学生在看到这瓶厕所清洁剂后马上有了“生活感”，这不就是家里洗厕所的东西吗？笔者笑问道：“那你们知道它主要是洗什么东西的吗？”学生们一时答不上来，笔者接着普及：“其实厕所清洁剂主要用来清洗厕所中的尿垢、水锈等物质。尿垢中主要含钙镁离子形成的难溶性碳酸盐或难溶性碱等，而水锈中的主要成分是氧化铁。”同学们恍然大悟，笔者继续问道：“那你们知道厕所清洁剂为什么可以洗去这些污垢吗？这东西里面含有哪些成分呢？”同学们开始小组讨论，通过群策群力，他们总结道：“酸能同时和金属氧化物、碱、碳酸盐发生反应，所以清洁剂中应该含有酸性物质，即存在大量的H+。”实践是最好的老师。笔者为学生提前准备了一些实验药品，让学生根据所学知识，利用药品证明清洁剂中H+的存在。同学们根据实验桌上所提供的药品做起实验来。待实验做完后同学们以小组为单位说出检验方法，有用酸堿指示剂的，有用活泼金属的，有用碳酸盐的，最后笔者把学生的答案归纳起来做出总结，H+的检验便完成了。笔者继续提问：“这瓶厕所清洁剂的成分表中写的酸为无机酸，而我们用得比较多的无机酸是盐酸或者硫酸，请同学们继续来证明酸的种类。”同学们开动脑筋，答道：“盐酸和硫酸的主要区别在于阴离子，只要证明清洁剂中到底是存在Cl-还是SO42-就可以得出酸的成分了。”实验继续，同学们先取少量清洁剂加入硝酸钡溶液，发现没有现象，说明溶液中没有SO42-，不是硫酸。接着再另取少量清洁剂加入硝酸银溶液，结果产生了白色沉淀，说明有Cl-，得出该无机酸为盐酸。这一堂复习课，同学们上得格外起劲，既巩固了学生的知识，也让学生明白化学就在我们的实际生活中。

五、总结

要提升学生的学科素养，不能只靠背诵、做题等机械式的方法，这样无法体现化学的魅力。教师要通过不同的实验手段展示出化学奇妙的一面，让学生能够真正地亲近化学、走进化学、运用化学，进而达到立德树人的最终目标。

[参考文献]

王强.借助创新实验提升化学学科核心素养[J].中学化学教学参考，2021（1）：20-22.

陶理祥.化学教学中几个实验“意外”现象及应对[J].化学教学，2013（11）：61-63.

宋伟.对“蜡烛燃烧”探究实验的改进[J].中学化学教学参考，2021（3）：38-40.DE4E082A-1B7B-4707-9179-7533D3920AF0