文/東莞市第一中學(xué)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的獲得、能力的形成都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立起來的。應(yīng)試教育思想根深蒂固、課程安排課時(shí)不足、以學(xué)生安全為由不開設(shè)或少開設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是現(xiàn)階段高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的普遍現(xiàn)象。這就造成微課視頻實(shí)驗(yàn)多，現(xiàn)場操作實(shí)驗(yàn)少；教師演示實(shí)驗(yàn)多，學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)少；照本照做實(shí)驗(yàn)多，創(chuàng)新探究實(shí)驗(yàn)少；驗(yàn)證性質(zhì)實(shí)驗(yàn)多，探究應(yīng)用實(shí)驗(yàn)少的不良局面。這與培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的教學(xué)目標(biāo)背道而馳。

筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，就如何提高學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)方面進(jìn)行了一些實(shí)踐和思考。

一、化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要意義

在化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生養(yǎng)成變化觀念、證據(jù)推理、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神起著重要的作用。筆者認(rèn)為，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)按照開設(shè)目的不同，可以分為以下三種情況。

1.教師演示實(shí)驗(yàn)

教師演示實(shí)驗(yàn)有助于學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，驗(yàn)證相關(guān)理論知識(shí)。如SO2對(duì)品紅溶液的漂白作用，其原理與氯水不一樣。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以很直觀的了解“SO2溶于水后生成的亞硫酸跟有色物質(zhì)直接結(jié)合成無色的暫時(shí)穩(wěn)定的化合物，加熱后能恢復(fù)原色”，從而掌握SO2漂白作用的“暫時(shí)性”；又如演示強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和滴定實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^驗(yàn)證滴定終點(diǎn)的判斷：“當(dāng)最后一滴液體滴下后，錐形瓶內(nèi)溶液顏色發(fā)生變化，且在半分鐘內(nèi)不變色”。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生有真切體驗(yàn)感受，就會(huì)更加容易理解對(duì)應(yīng)的理論，甚至?xí)鲃?dòng)深入探究等當(dāng)點(diǎn)和滴定終點(diǎn)的本質(zhì)區(qū)別。

2.學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)

分組實(shí)驗(yàn)指的是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，在實(shí)驗(yàn)室中自主進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在分組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，只要不涉及實(shí)驗(yàn)安全問題，教師大可以放手讓學(xué)生“犯錯(cuò)”，讓他們在“錯(cuò)誤”中一步步成長。只有“誤入歧途”，才可能出現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，才會(huì)和其他小組交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)和提出有探究價(jià)值的化學(xué)問題。如鐵的氫氧化物制備實(shí)驗(yàn)，有這么一段描述“因Fe(OH)2在空氣中迅速被氧化，變成灰綠色，最后變成棕紅色的Fe(OH)3”，問題是：“灰綠色物質(zhì)是什么？是Fe(OH)2和Fe(OH)3混合物？”學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中提出的種種問題，其實(shí)就是創(chuàng)新點(diǎn)，是“發(fā)現(xiàn)和提出有探究價(jià)值的化學(xué)問題”。

3.創(chuàng)新探究實(shí)驗(yàn)

創(chuàng)新探究實(shí)驗(yàn)是指學(xué)生在掌握基本實(shí)驗(yàn)方法和相應(yīng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問題、查閱資料、實(shí)踐操作、總結(jié)成果、表達(dá)交流等探究性活動(dòng)，獲得知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過程。創(chuàng)新探究實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要特征是開放性，包含選擇探究問題的開放性、探究過程的開放性和探究結(jié)果的開放性。學(xué)生的“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”培養(yǎng)就應(yīng)該從學(xué)生打破書中常規(guī)實(shí)驗(yàn)、勇于質(zhì)疑和自主探究實(shí)踐等方面著手抓起。在遇到課程之外的問題時(shí)，具有“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生往往能夠以開放的思維角度，主動(dòng)尋求解決方法，并在這樣的良性循環(huán)過程中，形成科學(xué)價(jià)值觀。

二、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐

1.新媒體融合高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將不可視變成可視

信息技術(shù)高速發(fā)展，新媒體推陳出新，促使高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)生重大變革。PPT課件、可視光盤、微課慕課、VR仿真虛擬等新媒體素材，經(jīng)過教師的篩選、組合，可以形成優(yōu)秀的教學(xué)資源，融合到高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，能夠創(chuàng)設(shè)開放性信息化學(xué)習(xí)環(huán)境。

微粒(如原子、分子、離子、膠粒等)的運(yùn)動(dòng)和相互作用，物質(zhì)的微觀組成和結(jié)構(gòu)、晶體的聚集狀態(tài)等微觀領(lǐng)域，一般顯微鏡都不能直接觀察。我們可以利用微課、3D視頻、VR仿真虛擬，變抽象不可視為形象可視，讓學(xué)生直觀形象地認(rèn)識(shí)微觀世界，理解化學(xué)反應(yīng)的原理。如在進(jìn)行選修4化學(xué)反應(yīng)原理相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí)，引入“PH計(jì)”“電流計(jì)”“溫度傳感器”等數(shù)顯傳感器設(shè)備，能直觀檢測溶液PH值、導(dǎo)電性、溫度變化，變定性分析為定量監(jiān)測，學(xué)生更容易對(duì)實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分發(fā)揮新媒體優(yōu)勢，就可以把學(xué)生的感知直接引導(dǎo)到看不見也摸不著的微觀世界里，讓學(xué)生感受到課本上的知識(shí)其實(shí)就在身邊發(fā)生著。

2.改進(jìn)演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)，省時(shí)省事，節(jié)約環(huán)保

化學(xué)教材中編寫的實(shí)驗(yàn)是結(jié)合化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，綜合考慮各方面需求所提供的范例實(shí)驗(yàn)。但是范例實(shí)驗(yàn)并不一定是最佳的實(shí)驗(yàn)方案，教師可根據(jù)實(shí)際條件和需求對(duì)一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。

教材部分演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)，對(duì)試劑的量、實(shí)驗(yàn)環(huán)境等要求較高，微小的差別或者變化都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)生偏差，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異常，甚至造成實(shí)驗(yàn)失敗。如銀鏡反應(yīng)，氨水的使用量難以控制，很難得到明亮的銀鏡；由于Fe2+極易被氧化，F(xiàn)eSO4溶液滴加NaOH溶液，很難觀察到白色沉淀；焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)很難觀察到滿意的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，等等。

還有一些實(shí)驗(yàn)使用的試劑、反應(yīng)的生成物會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，特別是某些實(shí)驗(yàn)生成了有毒氣體，但沒有對(duì)這些氣體進(jìn)行有效處理，在一定程度上影響學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。

筆者經(jīng)實(shí)踐探究，改進(jìn)了幾例演示實(shí)驗(yàn)，節(jié)省操作時(shí)間，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更易觀察，教學(xué)效果更明顯。

(1)氨與氯化氫的反應(yīng)產(chǎn)生白煙，按照教材通常是將兩根分別沾有濃氨水與濃鹽酸的玻璃棒靠近，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象受溫度、濕度、風(fēng)速、背景顏色等因素的影響，產(chǎn)生的白煙持續(xù)時(shí)間較短，而且難以看出是白色固體(到底是煙還是霧)。若改為使用兩團(tuán)棉花分別蘸取濃氨水和濃鹽酸，置于大燒杯底部兩側(cè)，并用表面皿蓋住燒杯口。這樣改進(jìn)后，學(xué)生非常容易觀察現(xiàn)象并確認(rèn)產(chǎn)物是白色的煙。

(2)在學(xué)習(xí)二氧化硫的性質(zhì)時(shí)，教材只是安排了演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證SO2溶解性、酸性、漂白性，對(duì)于它的還原性、氧化性一般只能用化學(xué)反應(yīng)方程式來描述。教輔資料經(jīng)常出現(xiàn)圖1的裝置圖，倒是可以一次性完成SO2制備和性質(zhì)檢驗(yàn)，但是實(shí)驗(yàn)儀器多、操作復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間長，不利于教師演示操作。我們可以利用點(diǎn)滴板，如圖2所示，在Na2SO3固體里加入1∶1硫酸后，用另一個(gè)表面皿反蓋上，很快可以觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

圖2

(3)焰色反應(yīng)按照教材的做法，學(xué)生想看到和教材圖片上的鮮艷顏色幾乎不可能，只能機(jī)械地記憶課本上所提供的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，造成理解不深刻、記憶困難的情況，嚴(yán)重打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。我們可以把濾紙(或者宣紙)切成的紙條(類似紙槽)，將紙條分別浸泡在待測鹽的飽和溶液里，片刻后取出，晾干；用坩堝鉗夾持含有不同待測鹽的紙條在燈焰上灼燒，燈焰就會(huì)呈現(xiàn)不同色彩。這樣操作簡單，現(xiàn)象非常明顯，學(xué)生意識(shí)到簡單的改變就可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而學(xué)會(huì)獨(dú)立思考。

3.對(duì)教材的演示實(shí)驗(yàn)，主動(dòng)延伸探究、敢于提出質(zhì)疑

在進(jìn)行教材的演示實(shí)驗(yàn)后，教師可適度引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的“異常”，幫助學(xué)生提出有探究價(jià)值的化學(xué)問題，并探究形成進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)想，或者驗(yàn)證“異?！背霈F(xiàn)的原因，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神。

如選修4為了進(jìn)一步驗(yàn)證溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，在實(shí)驗(yàn)2-3基礎(chǔ)上，又設(shè)計(jì)了一個(gè)科學(xué)探究：已知4H++4I-+O2=2I2+2H20，現(xiàn)有1mol/LKI溶液、0.1mol/LH2SO4溶液和淀粉溶液，請(qǐng)?zhí)骄咳芤撼霈F(xiàn)藍(lán)色的時(shí)間與溫度的關(guān)系。經(jīng)過必修2學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了升高溫度能加快反應(yīng)速率。但是，這個(gè)科學(xué)探究有可能出現(xiàn)的結(jié)果是溫度較高的熱水中的混合溶液反而變色慢，甚至不變色，與學(xué)過的知識(shí)恰好相反。

又如必修1設(shè)計(jì)了一個(gè)科學(xué)探究來驗(yàn)證Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化。FeCl3溶液加入鐵粉充分反應(yīng)后，滴加KSCN溶液，不變紅色，即不含F(xiàn)e3+，F(xiàn)e3+被還原為Fe2+；把上層清液倒入另一個(gè)試管，再加入幾滴氯水，若變紅，則可以證明Fe2+又被氧化成Fe3+。但是實(shí)際操作過程中，若滴加的氯水過量，則會(huì)看到先變紅后褪色。

這些實(shí)驗(yàn)的“異?！币唤?jīng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)，就是一個(gè)思維碰撞的火花，就是一個(gè)研究性課題。教師可以指導(dǎo)學(xué)生課后自行查閱資料，深入探究，并進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。只有這樣，才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)。

4.開設(shè)校本化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)

要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)，除了教材開設(shè)的分組實(shí)驗(yàn)和科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)之外，新課標(biāo)要求將化學(xué)與生活、化學(xué)與社會(huì)、化學(xué)與科技作為化學(xué)教育教學(xué)的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)中最容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的部分，開發(fā)校本化學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程，已經(jīng)成為近幾年高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。

“提出一個(gè)問題，往往比解決一個(gè)問題更重要”，我?；瘜W(xué)科組幾位教師將化學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活聯(lián)系起來，設(shè)計(jì)了多門校本選修課程，并吸引了相當(dāng)一部分學(xué)生參加。該課程開放實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生分組后自主完成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，自行動(dòng)手實(shí)踐并得出實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品。經(jīng)過校本課程學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力、解決問題的能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。摘錄部分課程計(jì)劃如下：自制手工肥皂、自制酸堿指示劑、手工唇膏、自制創(chuàng)意蠟燭、趣味變色實(shí)驗(yàn)、固體酒精與焰色反應(yīng)、固體酒精與法老之蛇、自制熔巖燈、七彩熒光趣味實(shí)驗(yàn)。