摘 要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)在理科教學(xué)中占據(jù)重要位置，可以培養(yǎng)學(xué)生諸多方面的能力。利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，可以讓學(xué)生了解知識(shí)的本源，完善知識(shí)體系、培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)、滲透德育和哲學(xué)思想，體驗(yàn)真實(shí)的化學(xué)。通過(guò)實(shí)例，把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，挖掘其教育教學(xué)功能。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新;價(jià)值挖掘

一、? 價(jià)值挖掘的意義

現(xiàn)在對(duì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的研究非常多，但是這些改進(jìn)都是針對(duì)實(shí)驗(yàn)本身的外在改變，為了改進(jìn)而改進(jìn)，造成實(shí)驗(yàn)功能的片面化，學(xué)生收獲的大多只是新奇的裝置以及早就知曉的現(xiàn)象與結(jié)論。而改進(jìn)的功能與價(jià)值卻沒(méi)有得到很好的發(fā)掘，更沒(méi)有在課堂教學(xué)中得到體現(xiàn)。所以我們必須對(duì)教材中現(xiàn)有的部分實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，并在改進(jìn)之后作為延伸教學(xué)的材料，從完善知識(shí)體系、滲透德育和哲學(xué)思想、培養(yǎng)核心素養(yǎng)等角度加以挖掘，提高課堂教育教學(xué)的效果，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正讓學(xué)生受益。

二、 價(jià)值挖掘的具體事例

例1：膠體實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與整合

課本實(shí)驗(yàn)：蘇教版化學(xué)必修一P13，【實(shí)驗(yàn)1】將盛有硫酸銅溶液和氫氧化鐵膠體的兩只小燒杯分別置于暗處，用聚光手電筒照射，從垂直于光線的方向觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

存在問(wèn)題：

1. 學(xué)生只是知道有膠體這種物質(zhì)，如何產(chǎn)生的并不了解。

2. 題目中經(jīng)常涉及三種分散系的區(qū)別，教師常用告知的方法讓學(xué)生了解，沒(méi)有實(shí)際體驗(yàn)。

3. 課本實(shí)驗(yàn)容易讓學(xué)生誤以為化學(xué)反應(yīng)是單一的，獨(dú)立的，而真實(shí)的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的是復(fù)雜的混合體系。

改進(jìn)方法：將三種分散系的性質(zhì)整合成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，再利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)分散系之間的區(qū)別。步驟如下：

（1） 用激光筆照射氫氧化鈉溶液，說(shuō)明溶液無(wú)丁達(dá)爾現(xiàn)象。

（2） 向氯化鐵溶液中滴加少量氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生Fe（OH）3沉淀。

（3） 過(guò)濾，在濾紙上得到Fe（OH）3沉淀。過(guò)濾所得的液體呈現(xiàn)紅褐色、澄清、透明。用激光筆照射所得到的濾液，有丁達(dá)爾現(xiàn)象，證明濾液中有氫氧化鐵膠體。

（4） 將所得的濾液倒入事先準(zhǔn)備好的半透膜中，并浸泡在盛有水的燒杯中一段時(shí)間。隨后用激光筆照射燒杯中的液體，無(wú)丁達(dá)爾現(xiàn)象，再向燒杯中滴加KSCN溶液，溶液顯紅色。

實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，不僅僅局限于實(shí)驗(yàn)室儀器和裝置的簡(jiǎn)單組合和安裝，還有一些源于生活的實(shí)驗(yàn)儀器（如針筒、塑料瓶、自封袋等）替代品的巧妙組合和應(yīng)用。

例2：巧用注射器對(duì)比銅和濃、稀硝酸的反應(yīng)

現(xiàn)狀：硝酸和銅片的反應(yīng)，課本中的裝置已經(jīng)非常簡(jiǎn)化，試管，橡皮塞，導(dǎo)管和尾氣處理。

存在問(wèn)題：課本實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)缺陷：一是稀硝酸和銅產(chǎn)生的一氧化氮無(wú)法直接觀察，因?yàn)樵嚬苤杏锌諝?二是實(shí)驗(yàn)的目的僅僅為了驗(yàn)證，教學(xué)價(jià)值單一。

改進(jìn)方法：實(shí)驗(yàn)用品有濃硝酸、稀硝酸、30 mL的注射器、銅片2片、導(dǎo)管和燒杯若干、氫氧化鈉溶液。

主要操作：

（1） 將銅片放入注射器中，用活塞排盡空氣后抽取硝酸溶液，觀察針筒內(nèi)氣體的顏色，活塞的運(yùn)動(dòng)等現(xiàn)象。注意：依據(jù)刻度，硝酸抽取2 mL即可（切不可多?。?。

（2） 抽取硝酸時(shí)，學(xué)生使用橡皮管連接導(dǎo)管直接抽取，教師的演示實(shí)驗(yàn)中則使用針頭抽取。

三、 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的價(jià)值挖掘

實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的目的最終要落實(shí)于課堂的教育教學(xué)，服務(wù)于課堂的教育教學(xué)，便于學(xué)生的理解與掌握，否則就失去了非常重要的教學(xué)素材。特別是對(duì)于在實(shí)驗(yàn)題的考查中，經(jīng)常涉及的誤差分析、原因分析等，有助于分析能力的提升。價(jià)值挖掘有幾個(gè)方面我們可以嘗試。

（一） 進(jìn)一步完善化學(xué)學(xué)科知識(shí)的體系

知識(shí)體系是人們?cè)谌粘W(xué)習(xí)和生活過(guò)程中，將自身所獲得的知識(shí)通過(guò)一定的方式串聯(lián)起來(lái)，從而形成了一種聯(lián)系緊密的體系，也可以稱為知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。因而知識(shí)體系具有整體性、多維性以及開(kāi)放性的特點(diǎn)。高中化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)量較大，學(xué)生需要記住的知識(shí)點(diǎn)比較零碎，所以就更需要一些載體將知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，既方便學(xué)生理解，又方便學(xué)生記憶。

對(duì)例1進(jìn)一步挖掘：

1. 本組合實(shí)驗(yàn)清晰的證明了三種分散系能否通過(guò)濾紙、半透膜的情況，現(xiàn)象明顯。

2. 清楚地說(shuō)明了膠體與其他分散系的本質(zhì)區(qū)別和區(qū)分方法。以上兩點(diǎn)完善了分散系的知識(shí)體系，更加清晰地展示了學(xué)科知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系。

對(duì)例2進(jìn)一步挖掘：

1. 反應(yīng)速率的對(duì)比十分明顯，由于硝酸濃度的差異，產(chǎn)生氣體的速率有明顯的差異。

2. 利用活塞排出針筒內(nèi)的空氣，就能直接觀察到稀硝酸和銅片反應(yīng)產(chǎn)生的無(wú)色氣體一氧化氮。并且只要拔掉橡皮塞，拉動(dòng)活塞抽取空氣，就會(huì)在針筒中觀察到無(wú)色氣體迅速轉(zhuǎn)變成紅棕色氣體，證明了一氧化氮的存在。同時(shí)也非常自然地呈現(xiàn)了濃度對(duì)速率的影響以及一氧化氮的性質(zhì)，并且集于一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

（二） 培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)

1. 核心素養(yǎng)之一的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”是從分子、原子、離子層次對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、能量轉(zhuǎn)變等及其相互關(guān)系的基本認(rèn)識(shí)，既是化學(xué)學(xué)科重要的觀念，又是化學(xué)問(wèn)題解決的思維視角。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能通過(guò)觀察、辨識(shí)一定條件下物質(zhì)及其變化的宏觀現(xiàn)象，并能運(yùn)用化學(xué)符號(hào)表征物質(zhì)及其變化;形成“物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)”的觀念;能從物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相聯(lián)系、宏觀與微觀相結(jié)合的視角解決相關(guān)化學(xué)問(wèn)題。

對(duì)例1追根溯源，本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后還可以用于高二學(xué)習(xí)0=Ksp的時(shí)候重提“能否用0=Ksp（平衡常數(shù)）的知識(shí)，分析氫氧化鐵沉淀和氫氧化鐵膠體的成因和區(qū)別”。當(dāng)溶液中的Fe3+和OH-的濃度積大于氫氧化鐵的0=Ksp的數(shù)值，就會(huì)產(chǎn)生大量的沉淀。氫氧化鐵沉淀是由大量氫氧化鐵分子聚集而成，故不能通過(guò)濾紙。當(dāng)沉淀后，溶液中的Fe3+和OH-的濃度積小于氫氧化鐵的Ksp數(shù)值，此時(shí)小部分氫氧化鐵分子加上它們吸附的鐵離子聚集在一起形成膠體，顆粒較小可以通過(guò)濾紙，但不能通過(guò)半透膜。這個(gè)環(huán)節(jié)就很好地體現(xiàn)了核心素養(yǎng)之一“宏觀辨識(shí)和微觀探析”。從宏微結(jié)合的角度讓學(xué)生從本質(zhì)上把握化學(xué)知識(shí)。

2. 核心素養(yǎng)之一的“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”是指提出化學(xué)問(wèn)題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，基于證據(jù)推理得出結(jié)論并作出解釋，對(duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。能尊重事實(shí)和證據(jù)，獨(dú)立思考，敢于質(zhì)疑和批判不同觀點(diǎn)和結(jié)論，提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的品質(zhì)。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)具有科學(xué)探究意識(shí)，能發(fā)現(xiàn)有探究?jī)r(jià)值的化學(xué)問(wèn)題，提出合理猜測(cè)與假設(shè);具有合作與交流的意愿與能力，能對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程與結(jié)果進(jìn)行質(zhì)疑和批判、評(píng)估和反思。

在例2的操作中，可以給學(xué)生制造“意外情況”，學(xué)生使用橡皮管連接導(dǎo)管直接抽取硝酸，這樣勢(shì)必混入不可忽略的空氣，對(duì)生成一氧化氮的判斷產(chǎn)生影響。而教師的演示實(shí)驗(yàn)中則使用針頭抽取，混入的空氣沒(méi)有影響一氧化氮的觀察。學(xué)生如果能迅速捕捉到這個(gè)差異，并在小組交流討論中自己提出了疑問(wèn)，那么對(duì)于學(xué)生的觀察和分析能力的提升，勢(shì)必是有促進(jìn)作用的，教師只要稍加引導(dǎo)，就是很好的真實(shí)的探究素材。這個(gè)設(shè)計(jì)很好地體現(xiàn)了核心素養(yǎng)之一“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”。

（三） 可以滲透并培養(yǎng)哲學(xué)思想

1. 辯證唯物主義堅(jiān)信有一個(gè)客觀世界存在，而人類認(rèn)識(shí)世界就是不斷地通過(guò)實(shí)證研究去接近這個(gè)客觀世界。作為科學(xué)領(lǐng)域的一門(mén)學(xué)科，化學(xué)十分重視在真實(shí)環(huán)境下的實(shí)證研究，堅(jiān)持科學(xué)結(jié)論需要通過(guò)多次反復(fù)的證實(shí)或證偽。

例1中氯化鐵溶液中滴加氫氧化鈉之后，得到的混合物是三種分散系并存，絕非只有沉淀。

例2中由于儀器的不同而混入空氣就會(huì)出現(xiàn)意外。都讓學(xué)生體會(huì)到真實(shí)環(huán)境下的化學(xué)，其結(jié)果反應(yīng)往往是非常復(fù)雜的，并不是理想化的單一反應(yīng)。

進(jìn)一步說(shuō)明了真實(shí)物質(zhì)世界的復(fù)雜性，需要用合理的方式作出解釋，這也正是化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)與魅力所在。

2. 現(xiàn)代社會(huì)要求人們不僅具有專業(yè)知識(shí)，而且需要具有跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨界的知識(shí)。例如，如果能培養(yǎng)學(xué)生利用哲學(xué)思維來(lái)理解某些學(xué)習(xí)的內(nèi)容，往往會(huì)收到很好的教學(xué)效果。

例1中的分散系之間的關(guān)系，其實(shí)就和我們學(xué)習(xí)的離子鍵和共價(jià)鍵、電解質(zhì)和非電解質(zhì)的關(guān)系類似，相互之間沒(méi)有絕對(duì)的區(qū)別，離子鍵和共價(jià)鍵只是各自所含的比例不同，然后依據(jù)比例高的定義。電解質(zhì)和非電解質(zhì)只是物質(zhì)的電離度和水的電離度來(lái)比較，再給出定義。這就是在化學(xué)的學(xué)習(xí)中運(yùn)用了辯證的方法、量變引起質(zhì)變的哲學(xué)思想，動(dòng)態(tài)平衡的觀念來(lái)理解化學(xué)的學(xué)科知識(shí)。

所以對(duì)于一些本身現(xiàn)象明顯、操作簡(jiǎn)單，安全有效的實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有必要為了單一的追求改進(jìn)而改進(jìn)。但如果是將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為探究性實(shí)驗(yàn);定性的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為定量的實(shí)驗(yàn)、多個(gè)實(shí)驗(yàn)重新組合等有明確的教育教學(xué)價(jià)值的改進(jìn)，是屬于十分必要并且務(wù)實(shí)的改進(jìn)。同時(shí)，為了能使改進(jìn)之后的價(jià)值挖掘達(dá)到最大化，改進(jìn)之后的教學(xué)設(shè)計(jì)也必須要配套改變，否則改進(jìn)的價(jià)值就丟失了許多。

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作者簡(jiǎn)介：

汪序，江蘇省常州市，常州市田家炳高級(jí)中學(xué)。