文 張淑貞 蔚建君

新課標(biāo)下的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究案例分析

文 張淑貞 蔚建君

高中化學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，倡導(dǎo)學(xué)生親自實(shí)驗(yàn)，以探究為主進(jìn)行學(xué)習(xí)?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)屬于探究的一種重要方式，其間可分為知識(shí)型的探究和問(wèn)題式探究，教師應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)和自主探究的方式，鼓勵(lì)創(chuàng)新促進(jìn)可持續(xù)性發(fā)展。

一、實(shí)驗(yàn)背景

《高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》要求為學(xué)生提供更多的機(jī)會(huì)體驗(yàn)探究過(guò)程，在知識(shí)的形成中養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度，獲得科學(xué)方法，形成終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和能力。新課程倡導(dǎo)，通過(guò)以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過(guò)程；重視探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。隨著2008年山西省開(kāi)始高中新課程的推進(jìn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究已成為重要的教學(xué)模式，其特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究，在新課程中給予化學(xué)實(shí)驗(yàn)充分關(guān)注。無(wú)論是理念、目標(biāo)、內(nèi)容還是評(píng)價(jià)及建議都對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了系統(tǒng)論證，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生的對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，化學(xué)實(shí)驗(yàn)肩負(fù)著無(wú)可替代的作用。同時(shí)，對(duì)化學(xué)教育教學(xué)的重視也為突出實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式提供了大量實(shí)踐活動(dòng)。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分析

探究教學(xué)活動(dòng)的合理規(guī)劃，體現(xiàn)為設(shè)計(jì)原理一定要把環(huán)境考慮在其中，必須靈活對(duì)教學(xué)探究?jī)?nèi)容做出合理安排，以過(guò)程為軸線展開(kāi)。既重視學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，又強(qiáng)調(diào)學(xué)生情感態(tài)度與價(jià)值的提升，并實(shí)現(xiàn)最終的教學(xué)目的。

1.新知識(shí)的實(shí)驗(yàn)探究

這種探究強(qiáng)調(diào)知識(shí)的重要性，要根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，安排教學(xué)活動(dòng)，其內(nèi)容必須符合學(xué)科構(gòu)架。

（1）條件探究

以H2O2的分解為例，人教版高一必修2第2章第3節(jié)“化學(xué)反應(yīng)速率”中的實(shí)驗(yàn)2-5、2-6探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素（如圖1所示）。

圖1

探究個(gè)體源于問(wèn)題，探究過(guò)程就是學(xué)生不斷明了事物真相、消除疑惑，解決問(wèn)題的過(guò)程，問(wèn)題一旦解決，探究動(dòng)力也會(huì)隨之消失。雖然學(xué)生學(xué)習(xí)的是間接知識(shí)，但對(duì)于他們來(lái)說(shuō)是未知的，所以必須精心設(shè)計(jì)，才能體驗(yàn)快樂(lè)。

活動(dòng)與探究設(shè)計(jì)中存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

①教材實(shí)驗(yàn)欄目后面有結(jié)論

編者意圖是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究分析自己解決問(wèn)題，并完成核心知識(shí)構(gòu)建，遺憾的是教材先直接給出速率表示方法（濃度已確定為影響因素之一，因此濃度影響不予探究，詳見(jiàn)附錄1），而后又給出結(jié)論，將文本一次性展示給學(xué)生，他們自然不會(huì)再去探究，其設(shè)置也就失去了價(jià)值。

②替師生設(shè)計(jì)方案

上述2個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)存在著催化劑和溫度2個(gè)變量，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)控制變量的設(shè)計(jì)，剝奪了學(xué)生作為探究主體的權(quán)利。學(xué)生從活動(dòng)的設(shè)計(jì)者變成了“照方抓藥”的操作者，不利于學(xué)生掌握科學(xué)的探究方法，提高探究能力。這種“設(shè)計(jì)”不僅“設(shè)計(jì)”了學(xué)生，也“設(shè)計(jì)”了教師，制約了教師的主動(dòng)性與開(kāi)發(fā)性。

筆者對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)2-5和2-6進(jìn)行了改進(jìn)嘗試（如圖2所示）。

圖2

另外，教材中的另一種催化劑可改為“新鮮的雞肝”，從而說(shuō)明酶也是一種高效催化劑。提倡發(fā)現(xiàn)新型催化劑，意味著化工生產(chǎn)工藝需革新和進(jìn)步。

如果教材不給出具體方案，學(xué)生可能在教師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出更具個(gè)性的方案（如無(wú)變量干擾等）。方案不同、操作多樣、交流和學(xué)生討論才有必要。因?yàn)橥ㄟ^(guò)初中化學(xué)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)零散地掌握了加快化學(xué)反應(yīng)速度的方法，如KClO3的分解、H2的制取等，在此一并整合。

（2）化學(xué)性質(zhì)的探究

以必修1第4章第1節(jié)實(shí)驗(yàn)4-1為例，學(xué)習(xí)硅酸性質(zhì)時(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證H2SiO3是一種弱酸時(shí)，課本實(shí)驗(yàn)如圖3所示。

圖3

與之相似的演示實(shí)驗(yàn)通常無(wú)設(shè)計(jì)功能的發(fā)揮。“演示”與“探究”不可等而視之，探究以掌握方法、培養(yǎng)能力為主，演示更重視結(jié)果；從組成上分析，實(shí)驗(yàn)是探究的環(huán)節(jié)，應(yīng)包括問(wèn)題的提出、方案的設(shè)計(jì)、交流與討論等；從設(shè)計(jì)主線分析，探究是解決問(wèn)題的線索，演示實(shí)驗(yàn)則很少以問(wèn)題為線索。

教材中存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

① 同樣是先有結(jié)論（硅酸酸性H2SiO3＜H2CO3，且不溶水等后來(lái)驗(yàn)證而已）。

② 替師生設(shè)計(jì)方案。

本實(shí)驗(yàn)通常難以完成，Na2SiO3飽和溶液難在較短時(shí)間制成，即使生成硅膠也只能證明HCl酸性強(qiáng)于H2SiO3，不能說(shuō)明H2SiO3是弱酸。

筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)4-1進(jìn)行了如圖4所示的改進(jìn)嘗試（詳見(jiàn)附錄2）

圖4

2.應(yīng)用新知識(shí)的實(shí)驗(yàn)探究

以鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)探究為例，一位教師設(shè)計(jì)了如圖5所示的教學(xué)流程（詳見(jiàn)附錄3）。

圖5

采用實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)模式，在探究鹵素單質(zhì)間相互置換時(shí)，分為幾個(gè)階段：

（1）創(chuàng)設(shè)問(wèn)題。通過(guò)教師創(chuàng)設(shè)情景問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生探究熱情，對(duì)學(xué)生認(rèn)知問(wèn)題和建立學(xué)習(xí)態(tài)度有重要意義。

（2）提出假設(shè)。一種假設(shè)認(rèn)為氯水與NaBr反應(yīng)生成了別的物質(zhì)（黃色），另一種假設(shè)認(rèn)為氯氣氧化性強(qiáng)于Br2。

（3）設(shè)計(jì)方案。由于這一步是問(wèn)題的關(guān)鍵（CCl4作萃取劑，效果很不明顯），因此首先要觀察Br2在苯中溶解后的顏色，再將NaBr固體加入到飽和氯水溶液中，后用苯萃取水溶液中的Br2，使實(shí)驗(yàn)效果明顯，讓學(xué)生了解事物本質(zhì)。

（4）實(shí)驗(yàn)求證。學(xué)生通過(guò)實(shí)際操作分析方案，得出正確結(jié)論。

（5）得出結(jié)論，對(duì)學(xué)生今后學(xué)習(xí)很有幫助。教師布置實(shí)驗(yàn)習(xí)題鞏固加深學(xué)生對(duì)鹵素單質(zhì)活潑性的理解，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。

3.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）課題難易適度，既能激發(fā)學(xué)生興趣，又具有可操作性，還可以為學(xué)生預(yù)留思考空間。通過(guò)對(duì)舊知識(shí)的提取，遷移得到新知識(shí)。設(shè)計(jì)結(jié)果與變量之間的因果關(guān)系，建立推理過(guò)程，用實(shí)踐進(jìn)行證明。

（2）以學(xué)生為主體，圍繞初學(xué)者不懂、易錯(cuò)、思維不完備等問(wèn)題展開(kāi)。在共同探討中，讓學(xué)生不感到有壓力。以小組形式進(jìn)行，大家積極參與，提高科學(xué)素養(yǎng)，使他們成為真正的思考者和學(xué)習(xí)者。杜絕“越俎代庖”，缺乏開(kāi)放多樣性，制約學(xué)生思維，繼而產(chǎn)生教學(xué)實(shí)效性下降的現(xiàn)象。

（3）課內(nèi)外結(jié)合探究，有些問(wèn)題分析設(shè)計(jì)耗時(shí)較多，可以作為預(yù)習(xí)作業(yè)安排學(xué)生課外完成，輔以必要提示。因?yàn)檎n外時(shí)間充裕，學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析更加深刻、全面，設(shè)計(jì)質(zhì)量也更好。

（4）精簡(jiǎn)內(nèi)容?！盁o(wú)為而教”，學(xué)生會(huì)的不做，能學(xué)會(huì)的也不做，以學(xué)生為主體。

（5）加強(qiáng)探究過(guò)程的指導(dǎo)調(diào)控，學(xué)生遇到障礙教師及時(shí)介入加以點(diǎn)撥，合理選擇探究普遍有遷移價(jià)值、學(xué)科核心的知識(shí)，給學(xué)生充足的時(shí)間探究學(xué)習(xí)。指導(dǎo)不是代替，調(diào)控也不是封閉，如何在探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上體現(xiàn)新課程理念，還需同仁一起努力思考。

附錄

1.利用硫代硫酸鈉與硫酸的反應(yīng)來(lái)探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響實(shí)驗(yàn)

（1）反應(yīng)原理：S2O32-+2H+=SO2↑+S↓+H2O

（2）實(shí)驗(yàn)操作如圖6所示。

圖6

（3）實(shí)驗(yàn)記錄：A，B，C，D四支試管出現(xiàn)渾濁的時(shí)間。

（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：改變?nèi)我环磻?yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率將同向變化。

2.硅酸及凝膠的生成方法

在一只燒杯中放入3 mL飽和水玻璃溶液（將過(guò)量Na2S2O3在水中溶解較長(zhǎng)時(shí)間，或直接加熱速溶后冷卻即制成飽和溶液），再加入20～25 mL 0.2 mol/L HCl攪拌即成硅酸溶膠。此時(shí)的硅酸溶膠可作“丁達(dá)爾現(xiàn)象”等膠體性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。加熱溶膠時(shí)，不能裝在試管中進(jìn)行，否則溶膠就會(huì)全部沖出試管，因此在加熱溶膠時(shí)，可將硅酸溶膠放在燒杯中，在石棉網(wǎng)上用酒精燈加熱。

3.溴在水、苯、四氯化碳中溶解度對(duì)比實(shí)驗(yàn)

取2 mL淺黃色溴水溶液注入試管中，先加入2 mL CCl4。上層為水層，顏色為微淺黃色，（溴在水中有部分溶解）下層為有機(jī)層，顏色為淺亮黃色。再加入1 mL苯振蕩?kù)o置后，發(fā)現(xiàn)下層（有機(jī)層）黃色程度增加，說(shuō)明溴在苯中的溶解度大于四氯化碳也大于水。如果實(shí)驗(yàn)改為溴水中先加苯后再加入四氯化碳則有機(jī)層顏色幾乎不變。

苯、四氯化碳為互溶體，如果四氯化碳較多，則密度比水大，反之比水輕。苯、四氯化碳、水3種物質(zhì)混在一起，振蕩后，不會(huì)出現(xiàn)分3層的情況。

［1］吳梓虹.新課程背景下的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)［EB/OL］.http://wenku.baidu.com/link？url=RH i7QnGn1eIRjs3lMt8m4AMxK8fvLtCffDk9g7ZHPmGH v8JW0PQX-OJ0SIz78a3hj3fRaxL-KV_jC44qNTOqcx BHtK1ABSFARwj0Dh512zK.

［2］常學(xué)勤.教師課堂教學(xué)技能指導(dǎo)［M］.北京:新華出版社，2009.

作者信息

張淑貞，本科，中教二級(jí)。蔚建君，本科，中教高級(jí)。太原市成成中學(xué)，030002