劉宏偉

摘 要：隨著我國(guó)教育體制改革的穩(wěn)步推進(jìn)以及現(xiàn)代教育理念的深入推廣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力已經(jīng)成為各級(jí)教育工作的主要教育目標(biāo)。對(duì)于高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)說(shuō)，鑒于以往教學(xué)過(guò)程普遍存在的教學(xué)方法單一、教學(xué)形式落后等現(xiàn)象，如何結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性，是當(dāng)前化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新發(fā)展面臨的主要問(wèn)題。對(duì)此，教學(xué)中要利用實(shí)驗(yàn)的教育功能，并對(duì)教材中現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不斷地整合、改造和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)充分展現(xiàn)它的生命和活力，從而保持其在化學(xué)教學(xué)中的獨(dú)特魅力，是我們化學(xué)教育工作者應(yīng)該努力研究和解決的問(wèn)題之一。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新

我國(guó)著名化學(xué)家戴安邦先生曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“化學(xué)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該是學(xué)生學(xué)習(xí)的最有效和收獲最豐富的場(chǎng)所，培養(yǎng)化學(xué)科學(xué)素質(zhì)，不僅要傳授知識(shí)，最重要的是發(fā)展學(xué)生的智力。智力因素包括動(dòng)手、觀測(cè)、查閱、記憶、思維、想象、表達(dá)七種能力，其中思維是智力因素的核心。上述全部質(zhì)量因素在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中皆能得到一定的訓(xùn)練，而且非智力因素也有所增長(zhǎng)。”由此可見(jiàn)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中的重要性，然而是否是所有的化學(xué)教育工作者都重視實(shí)驗(yàn)的教育功能呢？答案是否定的！對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新視角而言，由于研究者所處的環(huán)境和研究水平的差異，提法有所不同。有的提出“依標(biāo)務(wù)本”“開(kāi)放性探究”“聯(lián)系實(shí)際”“簡(jiǎn)約易成”“安全環(huán)保”的改進(jìn)原則;有的提出“直觀性、安全性、簡(jiǎn)易化、科學(xué)性”的優(yōu)化原則等等[1]。然而筆者認(rèn)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新可以從以下“三化”來(lái)進(jìn)行，即：生活化、生態(tài)化、靈活化。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新生活化

所謂化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的生活化是指學(xué)生走出實(shí)驗(yàn)室，放眼身邊，利用日常生活中一些隨處可見(jiàn)的、容易獲取的資源來(lái)改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)以達(dá)到減弱或消除課堂或?qū)W校因?qū)嶒?yàn)條件的限制所帶來(lái)的弊端，特別是對(duì)于欠發(fā)達(dá)地區(qū)或者農(nóng)村學(xué)校尤為適用。

例如：筆者印象非常深刻的是2017年新課標(biāo)全國(guó)I卷理綜選擇題第十題：實(shí)驗(yàn)室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示（Zn粒中往往含有硫等雜質(zhì)，焦性沒(méi)食子酸溶液用于吸收少量氧氣），下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.①、②、③中依次盛裝KMnO4溶液、濃H2SO4、焦性沒(méi)食子酸溶液

B.管式爐加熱前，用試管在④處收集氣體并點(diǎn)燃，通過(guò)聲音判斷氣體濃度

C.結(jié)束反應(yīng)時(shí)，先關(guān)閉活塞K，再停止加熱

D.裝置Q（啟普發(fā)生器）也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣

該實(shí)驗(yàn)題考查了有關(guān)啟普發(fā)生器的知識(shí)，啟普發(fā)生器本來(lái)應(yīng)該是九年級(jí)化學(xué)學(xué)習(xí)二氧化碳或者氫氣的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中要提及的，然而筆者用這道題問(wèn)了當(dāng)時(shí)所教的高一年學(xué)生，結(jié)果很多學(xué)生反映說(shuō)根本沒(méi)見(jiàn)過(guò)這儀器。于是筆者展示了啟普發(fā)生器的構(gòu)造并就其使用注意事項(xiàng)和制氣原理講解給學(xué)生聽(tīng)，為了讓學(xué)生能更直觀深切地體會(huì)這個(gè)儀器，課后筆者還布置給學(xué)生一個(gè)任務(wù)：根據(jù)啟普發(fā)生器的原理回家用一些生活用品來(lái)自制簡(jiǎn)易版的啟普發(fā)生器。于是就有同學(xué)回家利用廢棄的塑料瓶做容器;廢棄的注射器上端去掉活塞，下端用萬(wàn)能膠粘上吸管做漏斗;醫(yī)療輸液管做開(kāi)關(guān)控制器;剪下的另一個(gè)塑料瓶底扎幾個(gè)洞做隔板等等自制了多種簡(jiǎn)化版的啟普發(fā)生器，并用食醋和蛋殼做實(shí)驗(yàn)制取二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)一步加深了對(duì)啟普發(fā)生器的感性認(rèn)識(shí)。

以下是班上學(xué)生根據(jù)作業(yè)要求回家自制的其中一種簡(jiǎn)易啟普發(fā)生器：

當(dāng)然，在日常生活中可替代實(shí)驗(yàn)室的某些儀器或藥品的資源還有很多，比如舊電池、鐵釘、銅線、潔廁劑、食鹽、維生素C片等等。而將生活用品、廢品靈活、合理地應(yīng)用到化學(xué)實(shí)驗(yàn)中不但節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，提高了實(shí)驗(yàn)效率，還培養(yǎng)了學(xué)生關(guān)注生活、變廢為寶的思想，增強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，更有助于提高學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新生態(tài)化

化學(xué)給大眾潛意識(shí)的印象是：有毒、爆炸、危險(xiǎn)！因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于很多學(xué)生來(lái)說(shuō)既是充滿好奇的，又是讓他們心生畏懼的。不僅是學(xué)生，很多化學(xué)教育工作者也大多會(huì)以為了學(xué)生和自身的安全為借口，對(duì)那些實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需用到（或產(chǎn)生）易腐蝕、易燃易爆或有毒的、刺激性氣味氣體（如Cl2、NOx、SO2等）的實(shí)驗(yàn)往往采取能省則省的方式，常以口述、筆畫、比劃或者觀看視頻的形式代替學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)或者教師的演示實(shí)驗(yàn)。因此筆者所謂的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新生態(tài)化不僅僅是指節(jié)約藥品和環(huán)保意識(shí)，還包括如何在以能達(dá)到相同教學(xué)目的的前提下用更低腐蝕、更安全的藥品來(lái)替代教材中所列的實(shí)驗(yàn)藥品，或者更優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以盡可能減少刺激性氣味氣體或有毒氣體的排放來(lái)降低師生對(duì)此類化學(xué)實(shí)驗(yàn)的畏懼感。

在新課程標(biāo)準(zhǔn)中初高中教科書在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇與編排上盡管充分考慮了易教易學(xué)，并盡量使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)系統(tǒng)。但教學(xué)實(shí)踐中，依然存在某些實(shí)驗(yàn)在不同學(xué)段、不同模塊、不同主題或單元重復(fù)出現(xiàn)的跡象，這不可避免會(huì)造成一些實(shí)驗(yàn)要重復(fù)做、一些實(shí)驗(yàn)的過(guò)程要反復(fù)出現(xiàn)[2]，由此帶來(lái)的不僅僅是資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，特別是有些有污染性的實(shí)驗(yàn)也會(huì)讓師生感到厭煩和抗拒。因此，筆者認(rèn)為我們化學(xué)教育工作者可發(fā)揮主觀能動(dòng)性，根據(jù)具體教學(xué)要求，系統(tǒng)規(guī)劃、整體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在充分考慮學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和技能水平的基礎(chǔ)上，將那些有一定關(guān)聯(lián)度但卻零散的、分散的化學(xué)實(shí)驗(yàn)整合或串聯(lián)在一起，使之系列化并力求簡(jiǎn)約，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的生態(tài)化。

三、注重探究性實(shí)驗(yàn)

新課程背景下，高中化學(xué)教學(xué)也應(yīng)改變過(guò)去一刀切的灌輸知識(shí)方法，無(wú)論在教材還是教學(xué)方法上都要出現(xiàn)適當(dāng)?shù)摹傲舭住保瑢?duì)部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)規(guī)律和實(shí)驗(yàn)結(jié)果敘述不要追求完整，而是設(shè)計(jì)一些問(wèn)題，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)觀察的過(guò)程中會(huì)不自覺(jué)地思考這些問(wèn)題并嘗試作答，當(dāng)他們答不出來(lái)的時(shí)候就會(huì)想到通過(guò)新的實(shí)驗(yàn)來(lái)獲取答案，這就是探究型實(shí)驗(yàn)的衍生過(guò)程。

在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)積極地參與到問(wèn)題的設(shè)置、問(wèn)題的沖突和解決上，是學(xué)生獨(dú)立思考性的集中體現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生將觀察實(shí)驗(yàn)、理性思維和創(chuàng)作實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)。

正如本次教學(xué)設(shè)計(jì)的探究型實(shí)驗(yàn)1和2，兩次實(shí)驗(yàn)都不是筆者提出的，而是在筆者提出問(wèn)題后，學(xué)生很難回答出來(lái)，因此他們自己想到通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)解決問(wèn)題。當(dāng)然在當(dāng)下的高中化學(xué)教材中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)仍舊占據(jù)較大比重，因此教師可以在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行挖掘，將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)變成探究型實(shí)驗(yàn)，發(fā)揮學(xué)生的主體地位，讓他們自己參與到創(chuàng)設(shè)問(wèn)題、潛心研究和用心設(shè)計(jì)的過(guò)程中。在這個(gè)過(guò)程中，教師也可以鼓勵(lì)學(xué)生用新的科學(xué)方法和思維方法，從而增強(qiáng)他們的創(chuàng)新意識(shí)。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)解決的是知其然的問(wèn)題，是學(xué)生從實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到的感性經(jīng)驗(yàn)，而探究型實(shí)驗(yàn)解決的是知其所以然的問(wèn)題，是學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中獲取的理性經(jīng)驗(yàn)。在本次實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生通過(guò)探究型實(shí)驗(yàn)2發(fā)現(xiàn)乙醇無(wú)法把碘從碘水中分離出來(lái)，而乙醇是可溶于水的，進(jìn)而總結(jié)出萃取劑的選擇最關(guān)鍵的一個(gè)要素是萃取劑和原溶劑不能相溶，這就是學(xué)生通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)得出的理性規(guī)律。其實(shí)在探究實(shí)驗(yàn)1中，筆者給出過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)原理：溫度為25°C時(shí)，碘在水中的溶解度為0.034g，在CCl4中的溶解度是2.9g。這是一個(gè)容易被學(xué)生忽略的知識(shí)點(diǎn)，而部分思維比較靈活的學(xué)生從這點(diǎn)提示中總結(jié)出：萃取劑對(duì)溶質(zhì)的溶解度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原溶劑。這是學(xué)生從探究實(shí)驗(yàn)中自行總結(jié)出的第二條萃取劑選取原則，學(xué)生自己觀察并總結(jié)出規(guī)律，就是一個(gè)創(chuàng)造性的理性思維過(guò)程。

總之，對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和創(chuàng)新是一個(gè)任重道遠(yuǎn)的過(guò)程，它需要我們所有的化學(xué)教育工作者長(zhǎng)期不斷地努力，才能使化學(xué)的魅力在學(xué)生的心目中璀璨不滅。

參考文獻(xiàn)

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