錢柳云

社會(huì)的發(fā)展和人類的進(jìn)步都離不開科學(xué)實(shí)驗(yàn)。生動(dòng)的探究性實(shí)驗(yàn)不僅是提升課堂的亮點(diǎn)所在，也是激發(fā)學(xué)生求知欲的重要手段，更是提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生探究能力的源頭活水?！陡咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提倡：“以進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，尊重和促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展；幫助學(xué)生獲得未來(lái)發(fā)展所必需的化學(xué)知識(shí)、技能和方法，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。”隨著高中新課程改革的推進(jìn)，課堂中關(guān)注學(xué)生體驗(yàn)、引入科學(xué)探究、注重師生互動(dòng)等教學(xué)理念已經(jīng)被多數(shù)教師所接受，但是如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)，如何將理念落實(shí)到課堂教學(xué)中，卻是一個(gè)復(fù)雜的教學(xué)藝術(shù)問(wèn)題。教師需要精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)，改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的神奇魅力激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的興趣。教師可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與改進(jìn)使課堂更加生動(dòng)精彩，有時(shí)只要在實(shí)驗(yàn)方法和手段上做適當(dāng)?shù)淖兓?，就能收到意想不到的效果。筆者認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注重以下幾個(gè)策略。

一、“生活化”策略

陶行知先生曾說(shuō)過(guò)：“我們深信生活是教育的中心。生活教育是給生活以教育，用生活來(lái)教育，為生活向前向上的需要而教育。教育要通過(guò)生活才能發(fā)出力量而成為真正的教育。”通過(guò)成長(zhǎng)經(jīng)驗(yàn)和從初中開始積累的化學(xué)知識(shí)，學(xué)生明白了化學(xué)與生活之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，正確運(yùn)用化學(xué)知識(shí)可以理清很多生活中的問(wèn)題。因此在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中要重視“生活化”策略。

藥物是學(xué)生在生活中必然會(huì)接觸的事物，也是學(xué)生比較有興趣去了解的事物?！吧钪谐Ｒ?jiàn)的藥物”是蘇教版《化學(xué)與生活》專題2第四單元“造福人類健康的化學(xué)藥物”中的內(nèi)容，其中抗酸藥的藥理研究與學(xué)生在必修1、必修2中所學(xué)知識(shí)首尾呼應(yīng)。在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，可以設(shè)計(jì)抗酸藥胃舒平成分的實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生更好地掌握氫氧化鋁的兩性，了解復(fù)方藥的特點(diǎn)，理解藥物保存和使用的要求。檢驗(yàn)胃舒平中氫氧化鋁這一成分，要處理好Mg2+的干擾，如此也使偏鋁酸鹽的知識(shí)得到拓展。

這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容上的前后交叉和重疊，既使學(xué)習(xí)有了階段性，又使必修內(nèi)容有了層次性，使知識(shí)概念的形成與發(fā)展得以螺旋式上升。教學(xué)回歸學(xué)生的生活，讓學(xué)生從生活素材中水到渠成地發(fā)現(xiàn)科學(xué)規(guī)律，使探究更貼近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。這有益于引導(dǎo)學(xué)生從生活走進(jìn)化學(xué)，從化學(xué)走向社會(huì)，通過(guò)關(guān)注社會(huì)、留心生活，研究、分析生活事實(shí)中的化學(xué)，體悟真實(shí)的、有用的化學(xué)，了解化學(xué)在日常生活中的巨大作用，理解化學(xué)、欣賞化學(xué)，增強(qiáng)對(duì)化學(xué)學(xué)科的自豪感和自信心。

二、“微型化”策略

20世紀(jì)80年代初期，為減少資源消耗和化學(xué)污染，部分發(fā)達(dá)國(guó)家開始推行微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，這是基于傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在理論上的微型化，是一種化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法、新技術(shù)。實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)中注重“微型化”策略，可以使學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中，培養(yǎng)細(xì)致、節(jié)約的意識(shí)。

在“電解池的工作原理及應(yīng)用”中，為了幫助學(xué)生理解離子放電規(guī)律，教材中安排了在U形管中電解氯化銅溶液的演示實(shí)驗(yàn)。但是很多學(xué)生圍觀一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，容易出現(xiàn)三方面問(wèn)題：一是不容易看清楚；二是如果按照課本圖示進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，藥品用量大，產(chǎn)生氯氣較多，污染嚴(yán)重；三是教材中的實(shí)驗(yàn)無(wú)法體現(xiàn)出電解過(guò)程中離子放電的先后順序。所以需要對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，將其改成可行的探究性分組實(shí)驗(yàn)。教師提供電解氯化鈉和硫酸銅溶液以及微型實(shí)驗(yàn)器材：反應(yīng)板、鉛筆芯等，分別電解硫酸銅、氯化鈉溶液。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再分析溶液中實(shí)際存在的離子，就能順利得出陽(yáng)極放電順序?yàn)椋篊l-—OH-—SO2-

4，陰極放電順序?yàn)椋篊u2+—H+—Na+，這樣，學(xué)生就能對(duì)電解的先后順序有直觀的了解。

通過(guò)微型實(shí)驗(yàn)將電化學(xué)和元素化合物知識(shí)有機(jī)結(jié)合，使成本降低，時(shí)間變短，但現(xiàn)象明顯。采用微型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，為學(xué)生提供了從自己組裝實(shí)驗(yàn)儀器裝置到親自操作的機(jī)會(huì)，能夠完整地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

三、“綠色化”策略

化學(xué)教學(xué)“綠色化”的目標(biāo)是最大程度地使各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)凈化和無(wú)污染的反應(yīng)途徑，是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展化學(xué)教育的必要途徑。

在硝酸的教學(xué)內(nèi)容中，強(qiáng)氧化性是其重要性質(zhì)之一，因此，銅與濃、稀硝酸的反應(yīng)也是重要的演示實(shí)驗(yàn)之一，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)可以形成鮮明的對(duì)比，使學(xué)生掌握不同濃度硝酸的氧化性。教材中采用試管實(shí)驗(yàn)，在課后“練習(xí)與實(shí)踐”中，對(duì)銅與稀硝酸的反應(yīng)已有初步改進(jìn)，但仍還不夠完善，存在污染環(huán)境的問(wèn)題。所以在做這類實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注重簡(jiǎn)單、環(huán)保。如可以將濃、稀硝酸分別與銅的反應(yīng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，采用較易得的材料——輸液袋，進(jìn)行氣體的制取、收集及性質(zhì)的檢驗(yàn)。將輸液袋內(nèi)的液體抽出后，塞入適量的銅絲。用注射器向其中一側(cè)加入約5mL的6mol/L的稀硝酸，也可用溫水浴加熱以加快反應(yīng)速度。另取約2mL的10mol/L的濃硝酸加入另一側(cè)袋內(nèi)。約3分鐘后在稀硝酸一側(cè)注入20mL空氣，濃硝酸一側(cè)注入10mL蒸餾水。這樣既避免了麻煩的氣密性檢驗(yàn)，又排除了空氣對(duì)一氧化氮的干擾，反應(yīng)可控性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，過(guò)程中無(wú)污染性氣體逸出。

該實(shí)驗(yàn)的合理改進(jìn)，不僅可以幫助學(xué)生迅速掌握硝酸的性質(zhì)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和環(huán)保意識(shí)。通過(guò)對(duì)針筒、輸液袋等廢舊物品的組合設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出“物盡其用”的理念，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生變廢為寶，充分利用現(xiàn)有資源的生活觀念。通過(guò)向?qū)W生潛意識(shí)中滲透環(huán)保意識(shí)和節(jié)約理念，培養(yǎng)了學(xué)生綠色化學(xué)的精神。

四、“定量化”策略

在高中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，定性研究是通過(guò)現(xiàn)象、文本、敘述、圖片等來(lái)收集和分析化學(xué)中的非數(shù)字表征。定量研究是基于理性和邏輯分析，借助實(shí)驗(yàn)、測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、分析等手段來(lái)對(duì)事物量的方面進(jìn)行分析和研究，結(jié)果以數(shù)字呈現(xiàn)。在高中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)DIS手持技術(shù)“定量化” 設(shè)計(jì)，將有助于科學(xué)地揭示化學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律。

例如，教師在處理“探究壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響”這一教學(xué)內(nèi)容時(shí)，經(jīng)常進(jìn)行定性教學(xué)，這使得學(xué)生對(duì)于勒夏特列原理中“不是抵消而是減弱”的理解比較困難。對(duì)于這一知識(shí)難點(diǎn)，可以利用色度傳感器來(lái)檢測(cè) 2NO2?N2O4體系的吸光度，根據(jù)吸光度可以表征體系中紅棕色氣體二氧化氮的濃度，那么就能用定量的手段得出體系壓強(qiáng)改變對(duì)化學(xué)平衡的影響，就可以讓學(xué)生更直觀地理解了。

該實(shí)驗(yàn)，可利用數(shù)據(jù)采集器、色度傳感器和電腦相連接，通過(guò)與配套軟件組成的定量采集和處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)圖像，從而能更直觀地表現(xiàn)出反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的可逆反應(yīng)——當(dāng)其他條件不變時(shí)，增大體系壓強(qiáng)，平衡朝著氣態(tài)物質(zhì)減少的方向移動(dòng)，最終壓強(qiáng)減小，但仍比原來(lái)大，“減弱”了壓強(qiáng)的增大但是不能“抵消”壓強(qiáng)的增大；而減小體系壓強(qiáng)，平衡朝著氣態(tài)物質(zhì)增多的方向移動(dòng)，最終壓強(qiáng)增大，但仍比原來(lái)小，“減弱”了壓強(qiáng)的減小但是不能“抵消”壓強(qiáng)的減小。

肉眼觀察顏色變化不夠準(zhǔn)確，而數(shù)據(jù)顯示則能一目了然。借助于DIS手持技術(shù)，學(xué)生能夠直觀地觀察到壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響，也使宏觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與微觀的原理解釋一致。這樣化抽象為直觀，轉(zhuǎn)定性為定量，體現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，展現(xiàn)了數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)的魅力。

五、“可視化”策略

在知識(shí)爆炸的時(shí)代背景下，知識(shí)可視化（Knowledge Visualization）伴隨著各種技術(shù)的飛速進(jìn)步，在教育領(lǐng)域也受到眾多教育學(xué)家與教育實(shí)踐者的關(guān)注，如何恰當(dāng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)手段使知識(shí)可視化，從而促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)，也成為當(dāng)前教育界探討的熱點(diǎn)。

在“氯水成分的多樣性”探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，關(guān)于次氯酸的光解實(shí)驗(yàn)，教師往往談而不做，甚至一帶而過(guò)。究其原因，是由于傳統(tǒng)的氯水光解實(shí)驗(yàn)是在敞口容器中進(jìn)行的，且所需氯水用量大，光解時(shí)間特別漫長(zhǎng)，要在課堂上檢驗(yàn)氧氣的生成是不現(xiàn)實(shí)的。怎樣將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行放大，便于全體學(xué)生觀察呢？可視化的實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)是值得考慮的解決方案。

例如，可以將氯氣通入Na2CO3溶液中直至飽和，達(dá)到提高溶液中次氯酸濃度的目的。然后將配制好的高濃度次氯酸溶液用針筒抽取注入到一支無(wú)色透明的小藥瓶中，注滿，放到盒子里避光。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一段輸液管穿透小橡皮塞伸入瓶?jī)?nèi)，頂端接上帶有紅墨水的水筆芯，置于明亮直射的日光下，5分鐘后，可觀察到盛有次氯酸溶液的紅液柱上升，有許多細(xì)小的針尖狀的氣泡附著在軟管外壁上。又因紅墨水沒(méi)有褪色的跡象，可知產(chǎn)生了氧氣。

該設(shè)計(jì)可彌補(bǔ)課堂時(shí)間的不足，既縮短了光解時(shí)間又節(jié)約了氯水用量，更可以驗(yàn)證是否產(chǎn)生氧氣。將此實(shí)驗(yàn)可視化，不但向?qū)W生證明化學(xué)是真實(shí)的，而且可以培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)的態(tài)度，并提高其創(chuàng)新思維能力。

以上策略的實(shí)施，首先需要教師提高教學(xué)能力，設(shè)計(jì)出條理清晰、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的教學(xué)設(shè)計(jì)。其次，教師要善于啟發(fā)學(xué)生質(zhì)疑，激發(fā)學(xué)生內(nèi)驅(qū)力，增加學(xué)生表達(dá)的機(jī)會(huì)。再次，教師要培養(yǎng)自身敏銳的洞察能力、靈活的課堂應(yīng)變能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問(wèn)題和想法，用設(shè)問(wèn)、追問(wèn)等方式為學(xué)生提出問(wèn)題創(chuàng)造時(shí)機(jī)，不但化解學(xué)生的疑惑，還幫助學(xué)生收獲知識(shí)。最后，教師更要努力創(chuàng)造民主和諧的課堂氛圍，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的參與意識(shí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位，讓更多的學(xué)生參與到教學(xué)活動(dòng)中。

參考文獻(xiàn)（編者略）

（責(zé)任編輯 郭向和）