羅卞霞

【摘 ?要】化學(xué)實驗是承載學(xué)生科學(xué)探究意識的重要環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)創(chuàng)新思維，增強學(xué)生問題解決能力的必要途徑。學(xué)習化學(xué)知識，從化學(xué)實驗設(shè)計上要發(fā)揮其“素養(yǎng)為本”的作用，改進和創(chuàng)新化學(xué)實驗，從源頭上優(yōu)化實驗?zāi)繕耍P(guān)注學(xué)生實驗探究和學(xué)科素養(yǎng)生成，讓化學(xué)實驗更好地服務(wù)于教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);實驗課程;教法創(chuàng)新

根據(jù)高中化學(xué)課標要求，要注重真實情境的創(chuàng)設(shè)，突出學(xué)生問題解決思維和動手實踐能力。從學(xué)科育人目標上，實驗課程是化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的重要載體，通過化學(xué)實驗，指導(dǎo)學(xué)生參與化學(xué)探究，認識物質(zhì)和變化，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)科學(xué)思維?；瘜W(xué)實驗旨在發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。但長期以來，化學(xué)實驗教學(xué)囿于現(xiàn)有條件，存在一些問題。教育家朱正元倡導(dǎo)“瓶瓶罐罐當儀器，拼拼湊湊做實驗”。學(xué)生通過參與實驗體驗，在實驗中觀察實驗現(xiàn)象，體認科學(xué)知識，從動手探究中增長科學(xué)品質(zhì)。教師要明晰實驗課程設(shè)計“育人”功能，立足化學(xué)學(xué)科特點，改進實驗教學(xué)方案，促進學(xué)生科學(xué)探究、創(chuàng)新思維的全面發(fā)展。

一、梳理化學(xué)實驗教學(xué)中的常見誤區(qū)

化學(xué)實驗要突出對化學(xué)學(xué)科教學(xué)的服務(wù)功能。但在化學(xué)實驗設(shè)計與教學(xué)中，還存在一些誤區(qū)：①突出生活化，削弱學(xué)科特質(zhì)。在化學(xué)設(shè)計中，一些教師為了便于學(xué)生體認化學(xué)概念，以生活化實驗來指導(dǎo)學(xué)生，反而忽視化學(xué)學(xué)科嚴謹、規(guī)范的學(xué)科特質(zhì)。②追求微型化，干擾實驗現(xiàn)象觀察。一些教師在實驗設(shè)計中，將微型化作為變革的評價指標，導(dǎo)致實驗過程簡要，實驗現(xiàn)象不明顯，或者降低學(xué)生對實驗現(xiàn)象的準確辨析。比如，在“二氧化硫”氣體制備與性質(zhì)檢驗實驗中，利用注射器來替代實驗主體裝置。操作方法如下：先將亞硫酸鈉膠囊置于注射器中，放在四槽藥片板上，再利用注射器，汲取濃硫酸，連接注射器與導(dǎo)管。整個實驗可以形成相對密閉的實驗環(huán)境，提高了實驗的安全性、環(huán)保性。但對于實驗現(xiàn)象的觀察，由于實驗過程需要提前做好試劑的放置，不太適合學(xué)生操作。單純由教師進行實驗演示，整個制備過程、對二氧化硫性質(zhì)的檢驗又集中于注射器有限的空間。實驗現(xiàn)象不明顯，反而削弱了實驗教學(xué)功能。③強調(diào)一體化實驗，弱化實驗功能。在實驗設(shè)計中，一些教師過于追求一體化實驗。④傾向?qū)嶒灛F(xiàn)象顯性化，偏離實驗?zāi)繕?。一些教師在改進實驗方法時，以放大實驗現(xiàn)象為目標，反而破壞實驗原型，偏離了實驗固有的教學(xué)價值。⑤追求數(shù)字化實驗，忽視學(xué)生動手操作實踐。現(xiàn)在很多化學(xué)實驗都可以通過數(shù)字化方式來直觀地呈現(xiàn)出來。學(xué)生在虛擬環(huán)境下可以看到動態(tài)的實驗過程，但這種模擬實驗方式削弱了學(xué)生的動手參與和操作技能，雖然提高了實驗學(xué)習的便捷性，但卻剝奪了學(xué)生的動手體驗。一些學(xué)校盲目推崇微課、動畫、仿真實驗，看似節(jié)省了時間，增強了化學(xué)實驗的趣味性，但卻不能很好地兼顧學(xué)生的動手操作能力。因此，教師要轉(zhuǎn)變化學(xué)實驗教學(xué)觀，抓住化學(xué)實驗動手探究契機，讓學(xué)生從實驗體驗中增強勤于實驗的信心，獲得嚴謹、務(wù)實、專注的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展學(xué)生必備的實驗技能。

二、學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向下化學(xué)實驗的創(chuàng)新設(shè)計路徑

化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)作為實驗課程改革的指導(dǎo)思想，教師要立足實驗原型，帶領(lǐng)學(xué)生參與實驗過程，從實驗方法、實驗操作中，發(fā)現(xiàn)問題，讓學(xué)生從實驗創(chuàng)新中獲得學(xué)科思維和創(chuàng)新品質(zhì)。

（一）基于教材實驗?zāi)繕?，強調(diào)實驗教育功能

教師要從化學(xué)實驗創(chuàng)新設(shè)計中查找和聚焦“問題”。如實驗中是否存在缺陷，針對一些化學(xué)實驗，其現(xiàn)象不明顯，或者實驗器材、實驗裝置不夠環(huán)保，在實驗檢驗環(huán)節(jié)未能產(chǎn)生理想的實驗產(chǎn)物。以此來優(yōu)化實驗，具有可行性。同時，對實驗進行創(chuàng)新設(shè)計，要指向?qū)W生的“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”“創(chuàng)新意識”“必備技能”等素養(yǎng)目標。學(xué)生在實驗探究中，要有所發(fā)現(xiàn)，要參與問題探究，要提出解決問題的方法和思路。比如，在探究“氨催化氧化的產(chǎn)物，為何是而非是”時，回顧本節(jié)教學(xué)重點，主要介紹氮的化合物。從實驗現(xiàn)象中分析與之間有何差異？兩者的性質(zhì)有何特點？教師要指導(dǎo)學(xué)生，從實驗觀察、實驗情境中，遷移所學(xué)知識，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和優(yōu)秀品質(zhì)。另外，化學(xué)實驗設(shè)計創(chuàng)新要突出課外特色。結(jié)合實驗?zāi)繕?，可以圍繞實驗主題，融入拓展性實驗活動。例如，在“研究有機化合物的一般步驟”時，我們可以創(chuàng)設(shè)“玫瑰花中提取精油”的實驗情境，指導(dǎo)學(xué)生參與分離、提純活動，讓學(xué)生運用定性分析、定量分析，就實驗中有機化合物的實驗步驟進行歸納，增強學(xué)生實驗動手設(shè)計能力。

（二）聚焦化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，發(fā)展問題解決能力

在開展化學(xué)實驗的過程中，學(xué)生通過實驗認識化學(xué)知識點，從實驗探究中獲得學(xué)科素養(yǎng)。一些教師引入生活化理念，通過生活化實驗設(shè)計，激發(fā)學(xué)生參與實驗的主動性。這種實驗設(shè)計方法是好的，但不能忽視學(xué)科特質(zhì)，更要讓學(xué)生能夠在實驗過程中正確、規(guī)范、科學(xué)地操作器材。比如，對于滅火器的設(shè)計，通過學(xué)生自己動手，借助碳酸氫鈉和硫酸鋁之間產(chǎn)生反應(yīng)，讓學(xué)生深刻理解“雙水解”反應(yīng)的特點。在實驗設(shè)計中，教師要指導(dǎo)學(xué)生從生活中尋找材料，通過對試劑投加量的調(diào)整，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。在學(xué)習硫酸、硝酸工業(yè)制法時，我們可以組織學(xué)生利用課下時間，去采集污水，設(shè)計污水處理和凈化實驗，讓學(xué)生從實驗中透徹領(lǐng)悟工業(yè)生產(chǎn)的原理，掌握污水凈化的流程和一般方法，從中增強學(xué)生的社會責任意識。但對化學(xué)實驗的生活化創(chuàng)新設(shè)計不能盲目，要加強實驗?zāi)繕?、實驗流程、實驗儀器操作的規(guī)范性，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)、認真、嚴謹、科學(xué)的學(xué)科精神。

（三）挖掘化學(xué)實驗價值，強化實驗教學(xué)功能

立足化學(xué)學(xué)科，開展化學(xué)實驗教學(xué)。教師要抓住實驗?zāi)繕?，促進學(xué)生發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)?；瘜W(xué)實驗對學(xué)生科學(xué)精神的培養(yǎng)意義重大。但在實踐中，一些教師非常重視化學(xué)實驗微型化。針對化學(xué)實驗微型化問題需要注意的是，微型化作為實驗方案的改進思路，要確立化學(xué)實驗的教學(xué)功能，不能干擾實驗?zāi)繕说倪_成。在微型化創(chuàng)新中，要精心構(gòu)思，合理設(shè)置實驗。比如，乙酸乙酯的制備實驗，有教師采用醫(yī)療真空采血管、采血針，來構(gòu)架實驗裝置，并通過水浴加熱方式，完成酯化反應(yīng)。由于真空采血管所連接的實驗裝置具有密閉性，使得乙酸乙酯的溜出溫度下降，反應(yīng)過程中，反應(yīng)物、產(chǎn)物揮發(fā)不足，實驗現(xiàn)象不明顯。由此可見，微型化改進實驗方案并非完全恰當。一些教師講究微型化實驗，旨在倡導(dǎo)綠色實驗，或者為了方便學(xué)生操作實驗。但這樣做，對實驗裝置及實驗方案，要注重問題的解決。在一些微型化實驗中，反而增加了實驗材料，對實驗器具還要做到科學(xué)、規(guī)范回收。同時，實驗微型化，要真正讓學(xué)生從實驗中驗證實驗結(jié)論?；瘜W(xué)實驗要發(fā)揮其教育功能，幫助學(xué)生從實驗中加深對實驗原理的理解。因此，教師在實驗設(shè)計中，對于實驗條件、實驗環(huán)境的搭建，要科學(xué)、規(guī)范，助力學(xué)生從實驗材料、實驗器具、實驗裝置的搭建、實驗原理的分析與驗證中，提高實驗教學(xué)價值。

（四）注重實驗整體性設(shè)計，激活學(xué)生科學(xué)思維

在高中化學(xué)實驗中，強調(diào)實驗創(chuàng)新，要堅持實驗設(shè)計的整體性、科學(xué)性、規(guī)范性、有效性原則。一些教師所采用的“一體化”設(shè)計方案，讓實驗過程安全、簡約。例如，加熱碳酸氫銨實驗，有教師采用密閉系統(tǒng)進行加熱反應(yīng)，利用濕潤紅色石蕊試紙、變色硅膠、澄清石灰水對尾氣進行檢驗。整個實驗過程將反應(yīng)裝置和產(chǎn)物檢驗整合在一起，避免了原實驗采用敞口反應(yīng)的缺陷，更有利于學(xué)生對實驗現(xiàn)象、實驗原理的透徹理解。但對于“一體化實驗”設(shè)計，教師要把握實驗要點，注重各個環(huán)節(jié)、步驟的梳理與整合?！耙惑w化實驗”并非都合理，教師要圍繞實驗?zāi)繕?，注重實驗的整體性設(shè)計。抓住實驗重難點，合理引入“一體化”裝置，讓實驗教學(xué)科學(xué)、高效、綠色。需要強調(diào)的是，在制備物質(zhì)、檢驗實驗結(jié)果、收集實驗尾氣，以及尾氣處理等環(huán)節(jié)，建議教師利用結(jié)構(gòu)化實驗方案，有所側(cè)重地整合實驗資源。

（五）彌補實驗不足，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

化學(xué)實驗追求顯性并不算錯，但在實驗設(shè)計中，不能過于追求顯性化，而不顧實驗教學(xué)的學(xué)科價值。一些教師將追求理想實驗作為目標，對整個實驗流程、方案進行細致優(yōu)化。在實驗教學(xué)中，實驗現(xiàn)象是學(xué)生認識化學(xué)的重要條件。不能讓化學(xué)實驗太完美，剝奪了學(xué)生對化學(xué)知識、化學(xué)問題的多樣化思考。針對創(chuàng)新實驗設(shè)計，不能一味強調(diào)“顯性化”。如對空氣中氧氣含量的測定實驗，要求紅磷在引燃時，在密閉空間，而原實驗密閉性較差，燃燒不充分。通過對實驗的創(chuàng)新設(shè)計，引入帶刻度的硬質(zhì)玻璃管作為反應(yīng)器，再利用激光筆，隔空引燃白磷，燃燒完全后，將玻璃管豎立于水槽中，待液面穩(wěn)定后，觀察實驗現(xiàn)象較為理想。這一設(shè)計方案，彌補了過去實驗耗時長，氧氣體積測量結(jié)果不理想等缺陷。同時，在實驗方案上，對實驗原理的剖析更加直觀，增強了實驗現(xiàn)象，不損害實驗價值。如此的創(chuàng)新設(shè)計，既強化了實驗現(xiàn)象，又遵循了實驗?zāi)繕?，更具實驗育人價值。另外，關(guān)于數(shù)字化實驗問題。利用信息技術(shù)來輔助化學(xué)實驗，讓實驗更直觀，但并非對學(xué)生完全有益?；瘜W(xué)實驗更要注重學(xué)生的動手操作，參與實驗過程，不能為了“能省則省”“能數(shù)字化就數(shù)字化”的方式，學(xué)生僅僅是“看”實驗，而不是“做”實驗。比如“鹽類的水解”實驗，有教師利用色度傳感器、數(shù)據(jù)采集器，幫助學(xué)生直觀地觀看水解過程。在溶液配制過程中，利用真實的實驗方案，讓學(xué)生通過分析溫度、pH值、反應(yīng)物濃度等條件，來培養(yǎng)學(xué)生的實驗動手能力。整個過程促進了學(xué)生對Fe3+水解的認識，對傳感器、采集器的靈活運用，讓學(xué)生體會到現(xiàn)代技術(shù)對化學(xué)實驗的創(chuàng)新價值。教師要給學(xué)生更多參與實驗設(shè)計的機會，讓學(xué)生參與實驗設(shè)計、搭建、操作、檢驗等環(huán)節(jié)，從中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

三、結(jié)束語

總之，高中化學(xué)實驗教學(xué)要跳出“照方抓藥”的刻板思維，注重實驗的改進和創(chuàng)新設(shè)計。創(chuàng)新化學(xué)實驗，其目標在于發(fā)展學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，不能脫離實驗初衷而一味地創(chuàng)新，要落腳于對問題的解決上，要結(jié)合實驗育人功能，最大化地挖掘?qū)嶒灥闹R價值和素養(yǎng)內(nèi)涵。

【參考文獻】

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