趙慧娟　張?jiān)旅?/p>

(1.伊寧市第八中學(xué)，新疆 伊寧 835000；2.伊犁師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，新疆 伊寧 835000)

關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的策略研究

趙慧娟1張?jiān)旅?

(1.伊寧市第八中學(xué)，新疆 伊寧 835000；2.伊犁師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，新疆 伊寧 835000)

[摘要]化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通過(guò)開(kāi)發(fā)微型實(shí)驗(yàn)儀器，改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置、放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等途徑，彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足，借以提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效用。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)實(shí)驗(yàn)；微型實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)裝置；趣味性

以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)是化學(xué)學(xué)科的重要特征之一。化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，創(chuàng)設(shè)生動(dòng)活潑的教學(xué)情景，幫助學(xué)生理解和掌握化學(xué)知識(shí)和技能，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法，對(duì)全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)有著極為重要的作用。[1]

中學(xué)教師常常采取以下途徑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)：(1)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)；(2)在教室進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)；(3)演示實(shí)驗(yàn)；(4)課件模擬實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)實(shí)中存在的困難是：大多數(shù)學(xué)校的辦學(xué)條件非常有限，實(shí)驗(yàn)室少，班級(jí)多，班額大，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)很不好協(xié)調(diào)；實(shí)驗(yàn)儀器多，搬運(yùn)起來(lái)很不方便， 10 min的課間，又倒又洗又換，同時(shí)產(chǎn)生大量廢液；有些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如果不巡回展示，大多數(shù)學(xué)生幾乎看不見(jiàn)，如果巡回展示，非常費(fèi)時(shí)，即使運(yùn)用了實(shí)物投影，學(xué)生也只是看了一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，參與動(dòng)手操作的幾乎沒(méi)有，實(shí)驗(yàn)最終還是流于形式，沒(méi)有發(fā)揮其在教學(xué)中的作用。

如何克服以上不足，盡量讓學(xué)生有機(jī)會(huì)親身實(shí)踐，親手參與實(shí)驗(yàn)，目睹清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使實(shí)驗(yàn)回歸到學(xué)生的身邊，發(fā)揮其在教學(xué)中的作用呢？筆者認(rèn)為，針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)，可以采用不同的方法，合理開(kāi)發(fā)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。

一、開(kāi)發(fā)微型實(shí)驗(yàn)儀器，提高學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的參與性

學(xué)生入學(xué)時(shí)，提出教育要求：每人準(zhǔn)備一個(gè)使用三年的實(shí)驗(yàn)儀器箱，包括以下器材：青霉素針劑瓶10個(gè)；小儲(chǔ)物盒(可以是茶葉盒子、糕點(diǎn)包裝盒子等等)；含片、奶片等吃完后的塑料包裝；酸奶瓶；礦泉水瓶。

這樣，所有能在小玻璃瓶中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，都可以安排在教室進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)在于：用小玻璃瓶做實(shí)驗(yàn)，試劑用量少，節(jié)約藥品。小玻璃瓶有密封塞，不用擁擠在同一個(gè)課間，又倒又洗又換了。小玻璃瓶人手一套，每個(gè)學(xué)生都可以獨(dú)立完成所有的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象觀察，避免分組實(shí)驗(yàn)中個(gè)別學(xué)生過(guò)分地依賴(lài)別人，大大提高了學(xué)生的參與程度和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

二、改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的靈活性

圖1　電解池實(shí)驗(yàn)裝置

高中《化學(xué)》新課程(人教版)選修4第四章第三節(jié)的“電解池”實(shí)驗(yàn)。教科書(shū)上給出的裝置如圖1所示。[2]

這個(gè)裝置需要連接到直流電源上，而我們教室的外接電源都是交流電，所以中間必須借助一個(gè)學(xué)生電源。因此，在教室不能安排學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)作如下改進(jìn)(見(jiàn)圖2)：

學(xué)生電源用兩節(jié)干電池代替，用家里的盤(pán)子代替U型管，用兩頭都削好的鉛筆替代碳棒電極，用無(wú)色的氯化鈉溶液替代藍(lán)色硫酸銅溶液，用pH試紙代替用于檢驗(yàn)兩極產(chǎn)物的酚酞試液和淀粉-KI試紙。

圖2　改進(jìn)后的電解池實(shí)驗(yàn)

改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)約，儀器、藥品易得，學(xué)生能夠近距離清晰地觀察到細(xì)微的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的可操作性

新教材高中《化學(xué)》(人教版)選修4第四章第一節(jié)“原電池”的實(shí)驗(yàn)裝置[2]如圖3。

圖3　原電池實(shí)驗(yàn)裝置

圖4　改進(jìn)的原電池實(shí)驗(yàn)裝置

改進(jìn)方法：用小鋅片和銅片代替較大的鋅板和銅板，將小鋅片和銅片包裹在一張小面巾紙的兩端代替兩個(gè)大燒杯；面巾紙的中間部分滴加氯化鉀溶液代替U型管和瓊膠(改進(jìn)后的裝置見(jiàn)圖4)。

操作步驟：取一小片鋅片和銅片，再取一張面巾紙，在面巾紙的兩端分別包裹鋅片和銅片；接通電路，觀察現(xiàn)象。在包裹鋅片位置處滴加硫酸鋅溶液適量，觀察現(xiàn)象；在包裹銅片的位置處滴加硫酸銅溶液適量，觀察現(xiàn)象；在面巾紙的中間處滴上飽和氯化鉀溶液至剛好與兩邊溶液接觸，觀察現(xiàn)象。改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)：裝置小巧，便于攜帶，操作簡(jiǎn)單；藥品用量少，不產(chǎn)生廢液。

四、放大化學(xué)實(shí)驗(yàn)，增加化學(xué)實(shí)驗(yàn)的直觀性

高中《化學(xué)》(人教版)選修4第三章第一節(jié)“弱電解質(zhì)的電離”中，常規(guī)的實(shí)驗(yàn)[2]是測(cè)定相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸和醋酸的pH。這個(gè)實(shí)驗(yàn)非常小巧，很容易安排學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，但最大的缺憾是這個(gè)實(shí)驗(yàn)枯燥乏味，起不到刺激學(xué)生興奮感的作用。

經(jīng)過(guò)嘗試，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器和藥品進(jìn)行了大膽改進(jìn)，將其巨大化為演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)用品如下：

藥品和儀器：(1)藥品：0.1 mol·L-1的鹽酸(pH=1)、0.1 mol·L-1的醋酸(25℃時(shí)，Ka=1.75×10-5，pH=2.88)、0.1 mol·L-1的硼酸[B(OH)3(一元酸) 25℃時(shí)，Ka=5.8×10-10，pH=5.12 ]、甲基橙。(2)儀器：高腳杯4個(gè)(提前在高腳杯的腳面上分別貼好標(biāo)簽：“0.1 mol·L-1的鹽酸”、“0.1 mol·L-1的醋酸”、“0.1 mol·L-1的硼酸”、“甲基橙”)、三孔煙灰缸、香檳瓶子。

課堂實(shí)錄：

師： 我們有緣相聚在這里已有多時(shí)，今天，老師請(qǐng)大家品嘗親手制作的香檳。

師： 向三個(gè)高腳杯中分別倒入等體積的0.1 mol·L-1的鹽酸、0.1 mol·L-1的醋酸、0.1 mol·L-1的硼酸。

師：還需要勾兌最后一種添加劑。

師：將三個(gè)高腳杯擺成三角形狀，彼此相切，上面放置一個(gè)三孔煙灰缸(三個(gè)孔剛好對(duì)著下面的三個(gè)高腳杯)，在三孔煙灰缸中間放上第四個(gè)空的高腳杯，用提前裝好甲基橙的香檳瓶從最上面的高腳杯倒出甲基橙，直到下面的三個(gè)高腳杯中顯示出不同的顏色(裝置如圖5)。

圖5　改進(jìn)裝置

師：香檳制作好了，我們請(qǐng)這幾位同學(xué)來(lái)分別端一杯。

師：咦，為什么我們的香檳的顏色不一樣呢？

師：秘密就在高腳杯的腳下。我的香檳是甲基橙。

生1：我的香檳是0.1 mol·L-1的鹽酸。

生2：我的香檳是0.1 mol·L-1的醋酸。

生3：我的香檳是0.1 mol·L-1的硼酸。

師：看來(lái)，今天不能真地品嘗了，等大家金榜題名的時(shí)候，老師請(qǐng)大家喝真正的香檳，開(kāi)懷暢飲?？墒?，今天的問(wèn)題還是要解決，鹽酸、醋酸、硼酸本身都是沒(méi)有顏色的，為什么勾兌甲基橙后出現(xiàn)了不同的顏色？我們先隆重推出甲基橙。

(PPT：甲基橙為橙紅色鱗狀晶體或粉末，0.1%的水溶液是常用的酸堿指示劑。變色范圍如下：小于3.1紅色；3.1～4.4橙色；大于4.4黃色。)

師：甲基橙在不同的酸性范圍會(huì)指示出不同的顏色，真的是這樣嗎？我們來(lái)親手測(cè)一下。

生：分別測(cè)定并匯報(bào)0.1 mol·L-1鹽酸、0.1 mol·L-1醋酸、0.1 mol·L-1硼酸的pH。

師：那么勾兌甲基橙后，出現(xiàn)不同顏色的根本原因是什么呢？

生：電解質(zhì)的電離程度不同。

師：我們把像氯化氫這種能完全電離的電解質(zhì)叫作強(qiáng)電解質(zhì)，把像醋酸、硼酸這種不能完全電離的電解質(zhì)叫作弱電解質(zhì)。

……

至此學(xué)生自然而然地認(rèn)識(shí)了甲基橙。實(shí)驗(yàn)原理科學(xué)，等濃度、等體積、等流速，完全避免了濃度不同而引起的色差。

總之，只要不斷地思考和實(shí)踐，就一定會(huì)使實(shí)驗(yàn)恰到好處地回歸教學(xué)，發(fā)揮其應(yīng)有的魅力和作用。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))[M].北京：人民教育出版社，2003：33.

[2] 課程教材研究所.化學(xué)反應(yīng)原理[M].北京：人民教育出版社，2007：46-79.

[責(zé)任編輯：陳學(xué)濤]

[收稿日期]2016-02-18

[作者簡(jiǎn)介]趙慧娟(1980-)，女，山東人，碩士研究生，中學(xué)一級(jí)教師；張?jiān)旅?1964-)，女，河南高水人，博士，副教授。

[中圖分類(lèi)號(hào)]G633.8

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1002-1477(2016)06-0076-03

學(xué)科教學(xué)[DOI]10.16165/j.cnki.22-1096/g4.2016.06.020