李剛，湖北省襄陽市第二十一中學(xué)教科室主任，化學(xué)高級教師，區(qū)級課改名師、優(yōu)秀教師。在“四優(yōu)”評選中多次獲得國家、省、市級一等獎，提出化學(xué)實驗探究“三探五段”教學(xué)模式，并在區(qū)縣級學(xué)科教學(xué)中得到實施應(yīng)用;提出“兩策三動、五家共贏”學(xué)校課堂模式（文化融合課堂），并獲市級交流推廣。

[摘 ? 要]化學(xué)教師應(yīng)積極探究并實施化學(xué)實驗生態(tài)性教學(xué)的優(yōu)化策略?？蓮膶嶒炘O(shè)置的整體性、實驗內(nèi)容的環(huán)保性、實驗方式的互動性、實驗效果的共生性及實驗反思的建設(shè)性等多個方面對實驗教學(xué)進行設(shè)計或改進，促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才奠定基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);化學(xué)實驗;生態(tài);初中

《荀子·修身》中有這樣一句話：“不聞不若聞之，聞之不若見之，見之不若知之，知之不若行之。”英文中也有類似的說法：I hear， I forget. I see， I remember. I do， I understand（我聽過的會忘記。我看過的會記住。我做過的才會理解）?？梢?，實踐對于認知發(fā)展起著重要的作用。在化學(xué)教學(xué)中，實驗活動占有較大比例。很多教師都了解化學(xué)實驗的重要性，但投入的時間和精力卻較少，這固然有為學(xué)生備考而導(dǎo)致的時間緊張的原因，但更重要的是教師缺乏實驗教學(xué)的優(yōu)化策略。以下，將從化學(xué)生態(tài)性教學(xué)的角度出發(fā)，討論實驗教學(xué)的優(yōu)化策略。

一、增補系列實驗，加強實驗設(shè)置的整體性

1.緒言課增補趣味實驗

如人教版九年級化學(xué)教材緒言中的課題“化學(xué)使世界變得更加絢麗多彩”，雖插入了10幅圖片，但酷似考古展覽和產(chǎn)品廣告，缺少通俗性和生活性，難以突出化學(xué)實驗的特點。特別是對分子、原子及元素的介紹，專業(yè)性強，學(xué)生理解起來困難。雖然很多教師利用多媒體技術(shù)使課堂變得生動活潑，但仍然不能使學(xué)生身臨其境，因此不易使學(xué)生保持長久的興趣。

針對這一情況，最有效的方法是增補趣味實驗。教師可與學(xué)生代表一起完成一些有趣的化學(xué)實驗，如白紙噴霧顯字（酚酞遇稀氫氧化鈉變紅）、清水吹氣變牛奶（澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁）、點火的氣泡（氧氣助燃帶火星的木棒）等，讓學(xué)生觀察思考，激發(fā)學(xué)生的興趣，從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。此外，教師還可以通過一系列的問題逐步引導(dǎo)學(xué)生：以上現(xiàn)象體現(xiàn)了化學(xué)的“化”字，為什么會發(fā)生這樣的變化呢？引出這是由物質(zhì)的性質(zhì)決定的。為什么物質(zhì)會有這些性質(zhì)呢？引出這是由物質(zhì)的組成成分決定的。但是，雙氧水和水的組成成分相同，為什么性質(zhì)卻不同呢？由此引出這是由構(gòu)成物質(zhì)的微粒排列方式不同造成的。構(gòu)成物質(zhì)的微粒又是什么？引出分子和原子，歸納出：化學(xué)是在分子、原子的層次上研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)與變化規(guī)律的科學(xué)。這樣，實驗就成為思維的導(dǎo)火索，引導(dǎo)著學(xué)生從“看熱鬧”變成“看門道”。

2.概念課增補探究實驗

如九年級“離子的形成”一課，教材以鈉與氯氣反應(yīng)生成氯化鈉為例，但是考慮到氯氣有毒，就用卡通圖片代替了實驗，雖然很形象，但還終究不如實驗來得生動，不足以給學(xué)生留下深刻印象。所以，此處可以增補鎂帶在氧氣中燃燒的實驗，并提示學(xué)生：實驗會產(chǎn)生耀眼的白光，為了保護眼睛不可久視。實驗后，教師提問：這個實驗說明了鎂原子和氧原子的化學(xué)性質(zhì)是活潑的還是穩(wěn)定的？元素的化學(xué)性質(zhì)由原子結(jié)構(gòu)的哪一部分決定？實驗中的白色粉末（氧化鎂）是怎樣形成的？通過討論分析，自然地引出鎂離子（Mg2+）和氧離子（O2-）的形成過程，并與鈉離子（Na+）和氯離子（Cl-）的形成進行對比。這樣，學(xué)生就能更好地理解離子的概念了。

3.復(fù)習(xí)課增補綜合實驗

復(fù)習(xí)課的重點在于引導(dǎo)學(xué)生整體把握化學(xué)學(xué)科的認知規(guī)律。教師可通過介紹一種元素，將所有與之相關(guān)的知識點串聯(lián)在一起，形成知識網(wǎng)。這時就可以借助綜合實驗對知識進行拓展。如復(fù)習(xí)與“鐵”有關(guān)的知識時，可以增補觀察實驗：將鐵絲繞成螺旋狀固定在試管底部，并將試管倒立在水中，用橡皮筋套在試管上以標記水面位置（提前三天準備好并放在教室窗臺上）。請學(xué)生觀察鐵絲有何變化（生出紅棕色鐵銹），試管中的液面有何變化（液面上升，大約占試管內(nèi)上方空氣容積的1/5）。接著，取出鐵絲，加入稀鹽酸，觀察現(xiàn)象（鐵銹消失，溶液變黃色）;繼續(xù)加入過量的稀鹽酸，觀察現(xiàn)象（有氣泡產(chǎn)生，溶液變?yōu)樗{綠色）;此后再取出鐵絲，用清水沖洗，插入硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象（鐵絲表面覆蓋了一層紅色的物質(zhì)，溶液變?yōu)闇\綠色）。

通過以上與鐵有關(guān)的系列綜合實驗，不僅可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，還可以將與鐵元素有關(guān)的一系列知識，如鐵的元素符號、鐵的構(gòu)成粒子、鐵的銹蝕與防銹、鐵的三種氧化物等串聯(lián)起來，幫助學(xué)生從多角度構(gòu)建“鐵”的網(wǎng)絡(luò)知識圖，從而使零散的知識系統(tǒng)化，豐富復(fù)習(xí)的內(nèi)涵。

二、改進部分實驗，加強實驗內(nèi)容的環(huán)保性

1.廢氣再實驗，消除污染源

對于化學(xué)實驗中產(chǎn)生的廢氣，可利用其自身的化學(xué)性質(zhì)加以消除。如在一氧化碳還原氧化銅的實驗中，可以把排放一氧化碳的尾氣分成兩路，一路還原氧化銅，另一路通到氧化銅下方的酒精燈外焰處，利用一氧化碳燃燒放出的熱量，加快提高氧化銅的受熱溫度。這樣，既可完成一氧化碳的“還原性和可燃性”的性質(zhì)實驗，又節(jié)省了酒精，同時也消除了污染源。

2.使用封閉實驗裝置，控制污染源

可使用封閉實驗裝置，把會產(chǎn)生有害氣體的反應(yīng)放在密閉的系統(tǒng)中完成，達到控制污染、保護環(huán)境的目的[1]。如“硫在氧氣中燃燒”的實驗，一些教師認為在集氣瓶底放一些水就可以了，但這與實驗的生態(tài)性還相差甚遠。更優(yōu)化的方法是，可以將酸雨的形成實驗融合在硫的燃燒實驗里。實驗前，先在集氣瓶里放一片幼嫩的樹葉、一顆鋅粒、一小塊大理石，使它們浸沒在少量水中，用穿透密封硬紙片的燃燒匙做實驗。當(dāng)硫燃燒時，把紙片蓋緊（起到封閉作用），待燃燒結(jié)束時，連同燃燒匙一起振蕩集氣瓶，可觀察到樹葉微微變黃、鋅粒和大理石表面都有少量氣泡冒出。這樣，既完成了酸雨形成的實驗，又控制了二氧化硫（SO2）污染源的產(chǎn)生。

3.推廣微型實驗，減少染污源

對于不適合全封閉的某些有害氣體實驗，應(yīng)推廣微型實驗，減少染污源。如初中化學(xué)九年級下冊“化學(xué)肥料”一節(jié)，在“檢驗銨根離子”的分組實驗中，可以選擇用點滴板（或廢膠囊錫紙板）配合膠頭滴管做銨鹽溶液與堿溶液的反應(yīng)。由于產(chǎn)生的氨氣很少，學(xué)生可以大膽地去聞一聞氨氣的刺激性氣味，還可以用一小片濕潤的紅色石蕊試紙直接覆蓋點滴板孔窩觀察試紙顏色的變化（很快變藍色）。這樣，既增強了實驗效果，又達到了實驗?zāi)康?，還減少了環(huán)境污染。

三、實時把控實驗，加強實驗方式的互動性

1.演示實驗注重師生互動

中學(xué)化學(xué)實驗中的演示實驗較多，教師應(yīng)改進“教師演示、學(xué)生觀看”的傳統(tǒng)方式，加強師生互動，讓每一個學(xué)生都能將規(guī)范操作和實驗現(xiàn)象看清楚，提高實驗教學(xué)的效果。

如在做電解水實驗時，可以隨機找兩個學(xué)生上臺，幫助教師裝清水、加氫氧化鈉溶液（增強導(dǎo)電性）等。在接通電源后，組織學(xué)生順次繞著水電解器走動觀察，教師則實時提示觀察兩極的接線柱（正與負）、兩極氣泡（多與少）、兩極收集氣體的體積（大與?。?，讓全體學(xué)生近距離地感受電解水的動態(tài)過程。在教師指導(dǎo)下，再由學(xué)生代表對產(chǎn)生的氣體進行檢驗，并向全班同學(xué)匯報實驗結(jié)果。這樣，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生代表的實驗操作能力，也會調(diào)動其他學(xué)生積極參與的熱情;既增強了互動，又提高了觀察實驗的效果。

2.分組實驗注重組內(nèi)和組間的互動

在中學(xué)化學(xué)的眾多分組實驗中，并非每一個都很有趣。有的實驗很平淡，有的甚至操作不當(dāng)還會有危險，但是這些實驗都很重要。為了使學(xué)生能自覺并高效地完成分組實驗，可以開展組內(nèi)和組間的互動比賽。實驗前，教師應(yīng)先對實驗組長進行輔導(dǎo)，使其充分發(fā)揮小組長的引領(lǐng)作用，把握好實驗的細節(jié)。實驗中，教師應(yīng)巡回指導(dǎo)，參與學(xué)生的互動，隨機解答或提出實驗中的疑難，并提醒學(xué)生注意安全和環(huán)保，最后作出總結(jié)點評。

如在做粗鹽提純的分組實驗時，可在組內(nèi)開展最規(guī)范、最認真的“操作之星”評比，同時小組間開展“比紀律、比規(guī)范、比衛(wèi)生、比合作、比效果”的競賽，最后展示精鹽的色澤和生產(chǎn)率，通過投票確定小組的達標名次，評選出本實驗的“優(yōu)勝小組”。整個實驗過程中，學(xué)生們興致勃勃，既培養(yǎng)了合作意識和競爭意識，也達到了生態(tài)高效的預(yù)期效果。

3.家庭小實驗注重學(xué)生與家長的互動

鼓勵學(xué)生在家中利用生活中的常見物品，與家長共同完成家庭小實驗，作為實驗生態(tài)性教學(xué)的有益補充。如人教版初中九年級化學(xué)課外實驗（家庭小實驗）中的“淬火與回火”，就需要學(xué)生在家長的陪同下完成操作。一是需要學(xué)生和家長共同準備材料，包括鑷子、兩根縫衣鋼針、打火機（或電子打火器、酒精火鍋爐）、一杯冷水、半杯爐灰（自然冷卻后使用），避免學(xué)生在接觸這些材料時發(fā)生扎傷、燒傷或燙傷的危險;二是在淬火操作中，需要家長輔助控制好將燒紅的鋼針放入冷水的時機和防護，避免被驟然受熱的水可能造成的飛濺燙傷;三是需要家長輔助檢驗淬火與回火后鋼針的硬度、耐磨性、可塑性及韌性等性質(zhì);四是需要家長參與交流和評價，如可以結(jié)合生活經(jīng)驗或查閱資料，給學(xué)生講解淬火與回火的歷史故事、注意事項及用途等。這樣，既可增進親子感情，又能使學(xué)生獲得有益提示，還保障了實驗的安全。

做好家庭小實驗也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效途徑，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生和家長共同完成類似的小實驗，在夯實學(xué)生文化基礎(chǔ)的同時，促進學(xué)生的自主發(fā)展，鍛煉學(xué)生的社會參與能力[2]。

四、研討拓展實驗，加強實驗效果的共生性

實驗是化學(xué)的靈魂，是化學(xué)的魅力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的源泉，研討拓展實驗，可通過開放探究、反向探究、替代探究得到諸多實驗結(jié)論。

如在測定“空氣中氧氣含量”的實驗后，發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果有誤差，氧氣含量低于1/5。經(jīng)過思考、分析和討論，學(xué)生總結(jié)了導(dǎo)致誤差的原因：紅磷量不足、裝置漏氣、打開止水夾時沒有恢復(fù)到室溫、兩邊的水位高低不等、瓶中的氧氣沒有耗盡等。此時，還可以引導(dǎo)學(xué)生思考實驗結(jié)果高于1/5，即出現(xiàn)正誤差的原因，并鼓勵學(xué)生在家中完成拓展實驗：把酒精棉球或小紙片放在玻璃杯中燃燒，就像拔火罐一樣倒扣在水里，觀察水面上升的高度。很多學(xué)生回到學(xué)校匯報出現(xiàn)了正誤差。于是，師生在教室里再次演示實驗，但與之前不同的是把止水夾松開，其他條件不變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，進入瓶內(nèi)的水面高于1/5。這是因為在實驗時，有空氣從膠皮管逸出，導(dǎo)致進入瓶中的水增加，由此找到誤差產(chǎn)生的原因。

接下來，教師提出問題：能否用木炭、硫磺、蠟燭、鐵絲、鎂帶、銅片等代替紅磷完成“空氣中氧氣含量”的實驗測定？通過自主查找資料以及交流討論，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，如果生成物是氣體，就會形成較大的負誤差;鐵絲不能燃燒、鎂帶很活潑（會消耗氧氣和部分氮氣）都會造成正誤差;銅片生成的氧化銅是固體，但需要持續(xù)加熱，若改進裝置，只有銅片能代替紅磷。

可見，研討拓展實驗，加強實驗效果的共生性，不僅可以使學(xué)生收獲知識，還可以提升學(xué)生的觀察能力、思維能力和探究能力，并進一步增強學(xué)生對化學(xué)的興趣。

五、交流評價實驗，加強實驗反思的建設(shè)性

對于實驗，絕大多數(shù)學(xué)生一開始都會產(chǎn)生濃厚的興趣，但是只憑興趣或抱著玩的心理，還不足以做好實驗。要真正做好實驗，不僅要調(diào)動多種感官（如眼、耳、鼻、舌），全心投入，集中注意力，用心觀察，反思實驗得失，還要能提出改進措施，這樣才能真正感受到化學(xué)實驗的魅力。

實驗是研究化學(xué)的重要手段，也是學(xué)習(xí)化學(xué)的三維目標之一[3]，教學(xué)中及時開展交流評價，可有效強化學(xué)生實驗學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。如可交流實驗體會，包括：化學(xué)反應(yīng)帶來的美妙感覺，嚴謹?shù)膶嶒灢襟E對學(xué)習(xí)態(tài)度和科學(xué)方法的影響等。

撰寫實驗報告（含問題討論）時，可要求學(xué)生從資源利用、節(jié)能環(huán)保、簡便易行、效果明顯等方面提出反思改進意見，經(jīng)過個人自評、小組討論、班級展示、板報公布、網(wǎng)絡(luò)傳播等方式，最后征求區(qū)教研室化學(xué)教研員的評定，請他們?yōu)榛瘜W(xué)實驗生態(tài)性教學(xué)保駕護航。

總之，化學(xué)實驗是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要手段，它的功能是其他教學(xué)手段無法替代的。只有注重化學(xué)實驗設(shè)置的整體性、實驗內(nèi)容的環(huán)保性、實驗方式的互動性、實驗效果的共生性及實驗反思的建設(shè)性，才能改進化學(xué)實驗教學(xué)，實現(xiàn)環(huán)保教育，進一步體現(xiàn)實驗教學(xué)的人文價值，從而幫助學(xué)生形成持久的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)好化學(xué)的信心，實現(xiàn)培育化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的目標。總之，化學(xué)實驗的生態(tài)發(fā)展與培養(yǎng)化學(xué)創(chuàng)新型人才息息相關(guān)，實施化學(xué)實驗生態(tài)性教學(xué)應(yīng)成為廣大化學(xué)教師必須認真思考和研究踐行的重要課題。

參考文獻

[1]王瑞霞.改進化學(xué)實驗教學(xué)，加強環(huán)保教育[J].內(nèi)蒙古教育學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），1999（4）：149-151，153.

[2]核心素養(yǎng)課題研究組.中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)[J].中國教育學(xué)刊，2016（10）：1-3.

[3]人民教育出版社課程教材研究所.化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育教科書教師教學(xué)用書（化學(xué) 九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012.

（責(zé)任編輯 ? 郭向和）