林麗璇

(同安第一中學(xué)，福建 同安 361100)

一、問題的提出

實施新課程以來，由于多媒體技術(shù)引進課堂，不少教師在教學(xué)中將實驗視頻替代學(xué)生實驗，致使中學(xué)化學(xué)實驗存在學(xué)生動手實驗機會減少、學(xué)生動手實驗?zāi)芰ο陆档默F(xiàn)象，這一現(xiàn)象在高中學(xué)段體現(xiàn)更為明顯。雖然教學(xué)要求培養(yǎng)高中生的實驗設(shè)計能力和實驗探究能力，教師在有限的實驗課中也盡力讓學(xué)生的實驗設(shè)計能力和探究實驗?zāi)芰Φ玫教岣?，但高中學(xué)生往往停留在“照方抓藥”的層面，實驗的設(shè)計和結(jié)論的得出基本依賴教師的指導(dǎo)，或者是學(xué)生雖有思考和設(shè)計實驗的熱情，但常常因為沒有相應(yīng)的化學(xué)實驗基本觀念的支持而無從下手。因此，在探究實驗中，教師如何引導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生形成化學(xué)實驗觀念，應(yīng)用基本觀念解決探究實驗的問題，則是解決上述問題的關(guān)鍵。

二、中學(xué)化學(xué)實驗的基本觀念

化學(xué)實驗基本觀念是指學(xué)生通過化學(xué)實驗，在深入理解化學(xué)學(xué)科特征的基礎(chǔ)上所獲得的對化學(xué)實驗的概括性的認識。諾貝爾物理學(xué)獎獲得者馮·勞厄曾經(jīng)說過，“教育所給予人們的無非是當一切已學(xué)過的東西都忘記后所留下來的東西”。教師在培養(yǎng)學(xué)生實驗技能的同時，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實驗基本觀念，中學(xué)實驗中主要的實驗基本觀念有:

1.對比實驗觀念。對比實驗是指設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對比結(jié)果的比較分析，來探究各種因素與實驗對象的關(guān)系。如要探究濃度對Zn和HCl酸反應(yīng)速率的影響，我們可以取相同質(zhì)量相同表面積的兩份Zn粒分別投入同溫度、同體積但濃度分別為1mol·l－1和 0.1mol·l－1的兩份鹽酸中，對比觀察產(chǎn)生氣泡的快慢。

2.空白實驗觀念?？瞻讓嶒炇窃诓患訕悠返那闆r下，用測定樣品相同的方法、步驟進行定量分析，把所得結(jié)果作為空白值，從樣品的分析結(jié)果中扣除。如在探究乙酸乙酯的水解實驗時，可以設(shè)計三個實驗，一個是加稀硫酸，一個加氫氧化鈉溶液，一個不加作為空白值，對比實驗結(jié)果。

3.控制變量實驗觀念(單一變量實驗法)。控制變量是指每次只改變其中一個因素，通過控制其他因素不變，從而研究被改變的因素對事物的影響。如比較Mg和Al的金屬活動性，可以用等質(zhì)量等表面積的鎂條和鋁片分別投入等濃度等體積等溫度的鹽酸中，觀察反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡快慢。這里只控制了一個變量，即鎂條和鋁片兩個不同物質(zhì)，其它條件完全相同。

4.重復(fù)實驗觀念(平行實驗觀念)。一個科學(xué)結(jié)論的得出，必須經(jīng)過多次重復(fù)的實驗才能得到確切的結(jié)論，比如探究濃度、溫度、催化劑等對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，只通過一次實驗顯然無法得出提高濃度一定可以促進化學(xué)反應(yīng)速率的結(jié)論，只有在重復(fù)實驗中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)的規(guī)律才具有較高的可信度。

5.定量實驗觀念。比如配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液、酸堿中和滴定等，每一步都要求非常精確，至始至終都要讓學(xué)生感覺到操作時的“吝嗇”。

6.綠色化學(xué)觀念。綠色化學(xué)觀念是指設(shè)計沒有污染或者盡可能小污染的實驗方案，并且該方案能實現(xiàn)原子利用率的最大化。例如實驗室制硫酸銅有多種實驗方案:(方案1)Cu與濃硫酸共熱;(方案2)Cu先與O2反應(yīng)，生成CuO再與稀硫酸反應(yīng)。顯然，方案2更符合綠色化學(xué)觀念，不僅生產(chǎn)過程無污染，且制備相同質(zhì)量的硫酸銅所耗藥品較少。在中學(xué)化學(xué)實驗中，也可以將不少教材中的實驗改為微型實驗，如探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有關(guān)實驗，為了節(jié)約藥品，可以將試管實驗改為點滴板的實驗。

教師在高中化學(xué)教學(xué)中，如果能夠及時抓住教育時機，在平時教學(xué)中有意識滲透觀念教學(xué)，高中生的化學(xué)實驗觀念和嚴謹求實的科學(xué)精神自然而然就形成了。

三、通過探究實驗形成高中生的基本實驗觀念

1.教師要在言傳身教中形成化學(xué)實驗基本觀念

(1)教師自身要有相應(yīng)的化學(xué)實驗基本觀念。由于教學(xué)時間限制及題海戰(zhàn)術(shù)的固有思維，不少教師的化學(xué)實驗基本觀念比較淡薄。比如許多教師在演示溶液中Ba2+的檢驗時，只取一定量待測液，先往其中加入鹽酸，后加入BaCl2溶液，看到白色沉淀就得出結(jié)論，然而在整個演示實驗過程中并沒有采用蒸餾水作空白實驗?；瘜W(xué)教師自身沒有基本的實驗觀念，就不可能讓學(xué)生形成實驗觀念。我市與高校合作，利用暑假對一線化學(xué)教師開展實驗培訓(xùn)，提高教師的化學(xué)實驗技能，重塑教師的化學(xué)實驗基本觀念，是一種非常及時、非常有益的嘗試。

(2)教師要捕捉時機滲透化學(xué)實驗基本觀念。只有教師在教學(xué)中具有化學(xué)實驗基本觀念的意識，善于在教學(xué)中捕捉教學(xué)時機、設(shè)計教學(xué)情境，才能逐步培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀念。以魯科版高一必修2第二章第2節(jié)《化學(xué)反應(yīng)的快慢與限度》第1課時為例，本節(jié)課的知識與技能目標是了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念和影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)教材之前已接觸較多的化學(xué)反應(yīng)并積累一定的生活經(jīng)驗，能感受到化學(xué)反應(yīng)有快慢之分，容易理解影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。本節(jié)課如果只是簡單傳授知識，可以花較少的時間把知識傳授完，然后再配上大量練習(xí)來鞏固知識點，短時間內(nèi)學(xué)生的考試成績會不錯。如果把這節(jié)課設(shè)計成探究實驗課，則是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實驗觀念的一個非常好的機會。教師可以通過學(xué)生設(shè)計實驗方案，探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。提供的試劑是:表面積大致相同的鎂條和鋅粒、過氧化氫溶液(3%)、鹽酸(0.5mol·l－1，3mol·l－1)、氯化鐵溶液、塊狀碳酸鈣、碳酸鈣粉末、二氧化錳;提供的儀器有:試管、鑰匙、鑷子、膠頭滴管、酒精燈、試管夾、導(dǎo)管、水槽、量筒。上課前一天可以讓學(xué)生設(shè)計好實驗方案，形成書面實驗報告，并提醒學(xué)生注意對比實驗、空白實驗、控制單一變量、重復(fù)實驗等觀念在實驗方案中的應(yīng)用(學(xué)生在之前的實驗課中已初步形成這些觀念，但實際應(yīng)用還不熟練)，學(xué)生帶著這份實驗報告才能進實驗室做分組實驗。在實驗過程中，教師根據(jù)學(xué)生們的實驗報告書寫情況和探究實驗過程中出現(xiàn)的問題進行指導(dǎo)，學(xué)生及時進行修正，在設(shè)計實驗方案→修正實驗方案→實施實驗中，化學(xué)實驗基本觀念再一次得到強化。

2.學(xué)生要在探究實驗中形成化學(xué)實驗基本觀念

“聽的不如看了，看了不如做了?！边@是蒙臺梭利對幼兒教育的一句經(jīng)典名言，它同樣適用于高中生。要形成化學(xué)實驗基本觀念，僅靠教師知識的傳授和練習(xí)的強化鞏固效果不明顯，更重要的是通過教師潛移默化的啟發(fā)引導(dǎo)和學(xué)生的親身體驗逐步實現(xiàn)。它不是一天兩天能形成的，而是需要一定量時間和一定量活動的積累。教學(xué)中要讓學(xué)生積極參與到探究實驗中來，多參與實驗方案的設(shè)計和評價，在實驗過程中及時發(fā)現(xiàn)自己的不足并加以修正，這樣對化學(xué)實驗基本觀念的形成會有很大幫助。

以魯科版高一必修2第二章第2節(jié)《化學(xué)反應(yīng)的快慢與限度》第1課時為例。教師可以讓學(xué)生將設(shè)計好的實驗方案帶到實驗室，在實驗前教師先用實物投影儀展示學(xué)習(xí)小組的實驗方案，再讓學(xué)生代表說一說這樣設(shè)計的理由，最后讓全班同學(xué)對該實驗方案的優(yōu)劣進行點評。比如某學(xué)生設(shè)計的實驗方案是:取表面積大致相同的兩份鎂條分別放置于兩根試管中，再分別加入 0.5mol·l－1和 3mol·l－1鹽酸，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。該同學(xué)闡述設(shè)計理由后，教師讓全班同學(xué)對該方案進行點評，有的同學(xué)指出兩份鹽酸的體積未知，沒有控制單一變量，實驗結(jié)果可信度不夠，最后在學(xué)生的爭論中，確定正確的實驗方案。其它探究化學(xué)反應(yīng)速率影響因素的實驗方案也是這樣讓學(xué)生互相評價，最后選出最優(yōu)方案。新課程強調(diào)多元評價，在學(xué)生和學(xué)生互相評價，甚至是學(xué)生對教師的評價中，學(xué)生的思維得到啟發(fā)，參與熱情得到提升，大大提高課堂聽課效率。

3.學(xué)校要努力創(chuàng)設(shè)開放實驗室教學(xué)環(huán)境

我?；瘜W(xué)組近年來嘗試開展開放式實驗教學(xué)，這種教學(xué)模式又叫“開放實驗室”，指將實驗室或相關(guān)儀器等資源有目的、有組織地全部或部分對外開放，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，利用下午自習(xí)課時間或周末進入實驗室做實驗。學(xué)生做實驗之前，必須先確定實驗課題，填寫《探究實驗申請表》，內(nèi)容主要包括探究實驗內(nèi)容、實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗儀器與藥品、實驗主要步驟簡述等，指導(dǎo)教師對申請實驗的科學(xué)性、安全性、可行性、簡約性進行評估，實驗員審核通過后方可實施實驗。在做實驗時，指導(dǎo)教師和實驗員在旁指導(dǎo)，但學(xué)生為實驗主體，這時教師與學(xué)生關(guān)系是平等、和諧、融洽的，教師只是輔助學(xué)生完成實驗。學(xué)生實驗完成后及時填寫《探究實驗學(xué)生活動記錄表》，記錄實驗過程、小組自我評價和反思，指導(dǎo)教師最后進行點評并填寫《探究實驗學(xué)生活動定量評價表》，及時對學(xué)生的表現(xiàn)進行評價，對不按實驗規(guī)范要求操作的學(xué)生提出警告或者禁止參與開放實驗室活動，保證開放實驗室的安全。通過開放實驗室，教師可以和學(xué)生面對面的溝通交流，就實驗過程中出現(xiàn)的失誤進行剖析，及時地對學(xué)生進行化學(xué)實驗基本觀念的滲透。學(xué)生設(shè)計實驗的靈感很多來自于平時的習(xí)題，在習(xí)題中發(fā)現(xiàn)的問題可以通過實驗解決。

例如，某學(xué)生欲探究“滴入酚酞的氫氧化鈉溶液變紅后，再加入氯水褪色，褪色的原因是什么”這一實驗課題，他設(shè)計的實驗過程和結(jié)論如下:

第一步:取無色酚酞溶液、甲基橙溶液、石蕊試液、蒸餾水各1mL，分別加入1號、2號、3號、4號試管中。

第二步:用膠頭滴管取NaOH溶液約3mL依次滴入四份溶液當中。

第三步:用膠頭滴管取氯水逐滴滴入1號試管中，當加到溶液褪色時停止。

第四步:用膠頭滴管取氯水滴入2號試管，充分振蕩，發(fā)現(xiàn)了溶液由原來的橙黃色變?yōu)闊o色。

第五步:用膠頭滴管取氯水滴入3號試管，充分振蕩，發(fā)現(xiàn)了溶液由原來的黑色也變成了無色。

第六步:用膠頭滴管取氯水滴入4號試管，充分振蕩，發(fā)現(xiàn)了溶液由原來的無色變?yōu)闇\黃綠色。

第七步:再往已經(jīng)變色的1號試管中加入適量的NaOH溶液，隨著NaOH的逐滴滴加，溶液并沒有變成紅色。

結(jié)論:實驗證明了含有酚酞的NaOH溶液加入氯水后褪色的原因是HClO將其漂白，而不是氯水中的酸與氫氧化鈉溶液中和使OH－減少引起的。

通過以上案例不難發(fā)現(xiàn)，該探究實驗的設(shè)計與實施運用了空白實驗、對比實驗、控制單一變量等化學(xué)實驗基本觀念。實際上由于“開放實驗室”教學(xué)模式比傳統(tǒng)的教學(xué)模式更加開放，學(xué)生從尋找實驗課題、確立實驗課題到實施實驗課題，探究實驗的自主性大大提高，實踐能力、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)，化學(xué)實驗觀念自然而然就形成了。在我校開展的“開放實驗室”的實驗教學(xué)中，大部分學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情被激發(fā)出來，不少學(xué)生利用家庭已有的藥品和儀器進行簡易實驗，甚至自購一些儀器藥品在家中進行探究實驗，在設(shè)計、實施、反思實驗的過程中，學(xué)生的思維能力、創(chuàng)造能力、實驗操作能力得到充分培養(yǎng)。

四、結(jié)語

新課程已經(jīng)實施多年，探究性教學(xué)已被廣大一線教師接受，但在化學(xué)實驗教學(xué)中滲透實驗觀念還遠遠沒有得到充分重視，觀念教學(xué)依然任重道遠。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，許多探究性實驗可以滲透化學(xué)實驗基本觀念。教師應(yīng)樹立觀念意識，努力挖掘教材中潛藏的化學(xué)實驗觀念，身體力行，在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中做到“潤物細無聲”，讓學(xué)生在不知不覺中養(yǎng)成化學(xué)實驗基本觀念。

［1］周成勇.樹立綠色化學(xué)觀念，改革化學(xué)實驗教學(xué)［J］.長治學(xué)院學(xué)報，2008(5).

［2］郭金花.高中生化學(xué)實驗?zāi)芰Φ默F(xiàn)狀和活動表現(xiàn)評價研究［D］.揚州:揚州大學(xué)，2006.