楊東清 任娟

摘 要：化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實驗是學(xué)生獲取知識、對知識進行創(chuàng)新的重要手段，是培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、較強的實驗設(shè)計能力、動手實踐能力、提高學(xué)生科學(xué)研究能力的重要途徑。通過優(yōu)化實驗室氣體制備實驗，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實驗中的現(xiàn)象與結(jié)論，靈活運用控制變量法。通過實驗改進，培養(yǎng)學(xué)生知識構(gòu)建、實驗探究等能力，形成研究及制備物質(zhì)的一般思路，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實驗室制備氣體；實驗改進；科學(xué)素養(yǎng)

依據(jù)化學(xué)課程標(biāo)準，義務(wù)教育階段的化學(xué)課程要以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨，幫助學(xué)生了解科學(xué)探究的基本過程和方法，發(fā)展科學(xué)探究能力。科學(xué)素養(yǎng)的要素內(nèi)涵主要包括科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)能力、科學(xué)情感態(tài)度與價值觀、科學(xué)精神、科學(xué)技術(shù)與社會等六大要素?；瘜W(xué)實驗不僅僅是一種為學(xué)生提供感性認識的直觀手段，而且還是激發(fā)學(xué)生興趣，使學(xué)生掌握化學(xué)知識、實驗技能和科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)能力、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)觀念的一種非常重要的途徑和方法?？梢?，化學(xué)實驗具有培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的功能。

化學(xué)實驗涵蓋的內(nèi)容很多，其中改進實驗恰當(dāng)?shù)貙嶒炦M行了拓展和延伸，讓學(xué)生積極參與，激勵他們不斷去粗取精、去偽存真、由表及里地探求知識，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的有效途徑。因此，在化學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)充分注意對實驗裝置、原理等的探究。為此，本文選取實驗室高錳酸鉀制取氧氣和二氧化碳兩個氣體制備基礎(chǔ)實驗為例，在自主性實驗選題方面進行了相應(yīng)的探索。

一、目前基礎(chǔ)實驗教學(xué)中存在的不足

1.學(xué)生的主體作用不突出

在基礎(chǔ)實驗教學(xué)過程中，很多教師往往在課堂上進行演示實驗，然后學(xué)生記錄實驗現(xiàn)象以及在教師的引導(dǎo)下得出結(jié)論等。雖然學(xué)生有參與實驗的過程，但往往也是在老師講清楚實驗步驟后，學(xué)生按部就班地操作而已。例如，氧氣的制取實驗，它是學(xué)生接觸化學(xué)、了解化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)后接觸到的第一個氣體制取實驗，有承前啟后的作用，它不僅有利于學(xué)生進一步熟悉常見儀器的使用，而且通過對實驗室制取氧氣的原理和思路的分析，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實驗探究能力和創(chuàng)新意識，更為今后學(xué)習(xí)其他氣體的制取打下良好的基礎(chǔ)。但在以往的教學(xué)中，用高錳酸鉀制取氧氣時，一般方法是老師教給學(xué)生實驗操作方法，用酒精燈加熱試管中的高錳酸鉀，再用帶火星的木條檢驗氧氣的產(chǎn)生，然后教師直接給出反應(yīng)的文字表達式：高錳酸鉀加熱能產(chǎn)生錳酸鉀、二氧化錳和氧氣。教師往往感到尷尬，學(xué)生根本沒有看到生成的錳酸鉀和二氧化錳，由老師直接灌輸給學(xué)生，這對實驗原理的探究是遠遠不夠的，所以，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中，總會出現(xiàn)一些問題。比如，生成物寫不全、區(qū)分不開錳酸鉀和高錳酸鉀等。再講到氧氣的收集方法時，應(yīng)該選用向上排空氣法，基本上都是教師先給知識點，然后再給學(xué)生講解選用的原因，這樣學(xué)生的感受不深，容易出現(xiàn)問題。在實驗室制備二氧化碳氣體實驗中，一般都會采取類比氧氣的實驗室制法，認識實驗室制備二氧化碳的原理、制取裝置、操作步驟等方面；但在此基礎(chǔ)上對發(fā)生裝置進行進一步探究較少。對學(xué)生的實驗設(shè)計思路、裝置及實驗探究能力的培養(yǎng)是遠遠不夠的。

2.教師對基礎(chǔ)實驗的功能與地位認識不夠

在化學(xué)課程標(biāo)準中，科學(xué)探究部分明確指出了中學(xué)生需要完成的八個基本實驗。但在實驗教學(xué)過程中，很多教師在中考的壓力下，往往只考慮學(xué)生如何才能得到高分，而忽略了對化學(xué)學(xué)科本質(zhì)的探究。對于小組實驗，因為場地和課時限制，往往會被忽略，而轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熝菔緦嶒?，對于現(xiàn)象和結(jié)論比較注重，但是缺乏更多的原理分析和對學(xué)生情感態(tài)度的培養(yǎng)，忽略了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識，對整個教學(xué)過程帶來了消極的影響。

二、基于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的基礎(chǔ)實驗教學(xué)改進

為改變教學(xué)中的不足，我們基于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的角度改進初中化學(xué)實驗教學(xué)，增強實驗教學(xué)的探究性。具體的做法如下：

1.改進實驗，探索生成物

眼見為實，直接告訴學(xué)生不如讓學(xué)生親眼看到、親身體會。從生成物的角度分別設(shè)計實驗，一一驗證，充分分析實驗現(xiàn)象，得出實驗結(jié)論。例如，在高錳酸鉀制取氧氣的實驗教學(xué)中：（1）氧氣的檢驗：把帶火星的木條接近導(dǎo)管口，復(fù)燃則是氧氣。（2）錳酸鉀的觀察。本身錳酸鉀是綠色固體，很容易看出來，但是在本實驗中，前有高錳酸鉀（剩余）的紫色干擾，后有生成的黑色的二氧化錳的干擾，造成觀察生成的錳酸鉀很困難。所以，我們采用了一些簡單可行又不費時間的方法加以解決。方法如下：步驟一：首先取兩個相同的集氣瓶，分別放入100毫升水，一個備用，另一個把水倒掉。取少量的高錳酸鉀溶解倒入有100毫升水的集氣瓶中，讓學(xué)生觀察高錳酸鉀的紫紅色，兩個集氣瓶都留待后用。步驟二：取一藥匙的高錳酸鉀于試管中加熱，用帶火星的木條在導(dǎo)管口檢驗氧氣。繼續(xù)加熱稍長時間后，撤掉酒精燈，把試管中的部分殘留物倒到?jīng)]有水的集氣瓶中，學(xué)生能很清楚地觀察綠色的錳酸鉀。用集氣瓶是因為底部向內(nèi)突出，后倒入的固體藥品會往底部四周擴散，遇到殘留的水，很容易就看到了錳酸鉀的綠色，排除了高錳酸鉀的干擾，一次沒有成功，可以重新做，直到基本沒有固體殘留，如果還沒有觀察到，可以往試管中到入一毫升水，稍加振蕩，就能清楚地在試管壁上看到綠色的錳酸鉀。最后，教師拿綠色的錳酸鉀固體展示給學(xué)生。（3）二氧化錳的觀察。向加入固體殘留物的集氣瓶中倒入100毫升水，振蕩，和前邊的加入高錳酸鉀的集氣瓶對比，學(xué)生會清楚地對比出有殘留物的集氣瓶中明顯有黑色物質(zhì)。我們可以繼續(xù)驗證二氧化錳。方法如下：把紙巾對折、對折、再對折，有一定的厚度，然后用滴管吸取少量混合物到紙巾上，很快液體被吸走，看到了殘留的黑色物質(zhì)二氧化錳。也可以課下利用小組活動，通過過濾的方法把二氧化錳提取出來，留待雙氧水制取氧氣時進一步檢驗。

2.改進實驗，探索收集方法

向上和向下排空氣法的教學(xué)，教師一般都采用直接講解和畫圖并用的方法，講解起來很是費勁，學(xué)生因為無法看到進入瓶中的氧氣，也無法觀察到排出去的空氣，所以，造成部分學(xué)生理解有困難，只能死記硬背，不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。針對這一問題，我們采用了收集二氧化氮氣體的對比實驗。實驗都是在實驗室的通風(fēng)櫥中完成，并錄像在課堂上展示。

對比實驗一：向上和向下排空氣法的對比。用向上排空氣法收集二氧化氮氣體時，學(xué)生看到了明顯的紅棕色氣體進入集氣瓶后，氣體不斷從瓶底上升，將空氣排出，直到所有氣體集滿整個集氣瓶。在向下排空氣法時可以看到密度大于空氣的二氧化氮氣體會直接從瓶底向瓶口流動，無法收集滿一瓶較純凈的氣體。

對比實驗二：導(dǎo)管深入集氣瓶底和集氣瓶口的對比。學(xué)生看到長管進入時，氣體直接在瓶底富集，將空氣排出，而從短管進入時，觀察到氣體不斷向瓶底流動，很快與整瓶氣體混合，不能有效地將空氣排出瓶外。

對比實驗三：排水法和排油法收集二氧化氮的實驗對比。學(xué)生清楚地看到有色的二氧化氮氣體很快消失和水產(chǎn)生反應(yīng)，而排油法可以收集。從而得出能和水反應(yīng)的氣體不能用排水法收集，同理能溶于水的氣體也不能用排水法收集等等。

通過對比實驗，學(xué)生不僅能很容易掌握排氣法收集氣體的原理，而且能很好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會在化學(xué)實驗中靈活運用控制變量法。

3.分組實驗，增強解決問題的能力

從實驗的設(shè)計到具體實施，學(xué)生會遇到各種各樣的問題。在解決問題中，讓學(xué)生依據(jù)自己的實驗現(xiàn)象進行分析，不僅有利于學(xué)生實驗技能的培養(yǎng)，也有利于學(xué)生實驗創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如，在第一單元的教學(xué)的過程中，學(xué)生加熱膽礬固體，清楚地在試管口看到了產(chǎn)生的水珠現(xiàn)象，如果操作不當(dāng)，就會造成試管炸裂。學(xué)生就很容易分析試管口稍向上傾斜引起回流問題。另外，在高錳酸鉀制取氧氣加熱的過程中，如果試管口沒有塞棉花，高錳酸鉀進入導(dǎo)管就會出現(xiàn)紫紅色。依據(jù)這一實驗問題分析，學(xué)生對固體粉末的加熱實驗，操作上就會考慮類似問題的解決方法。實驗室制取二氧化碳實驗中，學(xué)生可以進一步設(shè)計實驗裝置，通過分組實驗，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘不同儀器的相同功能，進行簡單替代，并賦予裝置更多的功能，如，能控制反應(yīng)隨開隨停以及生活中一些用品的再利用等等，實現(xiàn)對簡單裝置的改進。

4.增強實驗題目的自主性、實用性、綜合性

經(jīng)過一學(xué)年的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)逐步掌握了一些基本實驗技能。學(xué)生的實驗?zāi)芰υ诓粩嗵嵘?，可以繼續(xù)推出一些貼近生活，綜合性強及可操作性強、學(xué)生感興趣、具有一定創(chuàng)新性的基礎(chǔ)化學(xué)實驗。例如，日常食品中干燥劑成分的探究，蔬菜、水果中維生素C的測定，化妝品中鉛含量的測定（快速檢測試紙），松花蛋的制作等實驗。也可以鼓勵學(xué)生根據(jù)自己的興趣開發(fā)新的實驗題目。學(xué)生自主學(xué)習(xí)空間加大，求異創(chuàng)新的思維就會被激活。實驗中涉及概念與技術(shù)的要點很多，例如，樣品處理技術(shù)、實驗方案設(shè)計、溶液的配制、干擾消除分析與實踐、實驗結(jié)果的表達與數(shù)據(jù)處理、推斷化學(xué)組成、實驗報告書寫、相關(guān)實驗設(shè)備使用與維護等。這種開放式的實驗教學(xué)過程很受學(xué)生歡迎，為培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識和能力創(chuàng)造了條件。在審閱學(xué)生實驗設(shè)計方案以及與學(xué)生討論問題的過程中，還應(yīng)構(gòu)建民主、平等、和諧的研討氛圍，師生關(guān)系要建立在平等、尊重、信任的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，使學(xué)生在實驗的過程中全面提升分析問題的能力以及實踐技能等科學(xué)素養(yǎng)。

總之，通過對化學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)的改進研究，不僅可以幫助學(xué)生完善對制備物質(zhì)的原理研究以及物質(zhì)制備的裝置選擇研究，而且在開放性的實驗教學(xué)中，還可以充分發(fā)揮化學(xué)實驗在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法，特別是完善學(xué)生的創(chuàng)造性思維方面的功能。但在一些新開發(fā)的實驗功能發(fā)揮上仍存在著一些不盡如人意的地方，阻礙著化學(xué)實驗在完善學(xué)生創(chuàng)造性思維素質(zhì)方面重要功能的充分發(fā)揮。因此，還需要我們不斷探索。

參考文獻：

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·編輯 李琴芳