高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改進(jìn)策略

【摘

要】化學(xué)實(shí)驗(yàn)是承載學(xué)生科學(xué)探究意識(shí)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(qiáng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的必要途徑。學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)，從化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上要發(fā)揮其“素養(yǎng)為本”的作用，改進(jìn)和創(chuàng)新化學(xué)實(shí)驗(yàn)，從源頭上優(yōu)化實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究和學(xué)科素養(yǎng)生成，讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)更好地服務(wù)于教學(xué)。【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)課程;教法創(chuàng)新根據(jù)高中化學(xué)課標(biāo)要求，要注重真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)，突出學(xué)生問(wèn)題解決思維和動(dòng)手實(shí)踐能力。從學(xué)科育人目標(biāo)上，實(shí)驗(yàn)課程是化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)發(fā)展的重要載體，通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生參與化學(xué)探究，認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)旨在發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。但長(zhǎng)期以來(lái)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)囿于現(xiàn)有條件，存在一些問(wèn)題。教育家朱正元倡導(dǎo)“瓶瓶罐罐當(dāng)儀器，拼拼湊湊做實(shí)驗(yàn)”。學(xué)生通過(guò)參與實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，體認(rèn)科學(xué)知識(shí)，從動(dòng)手探究中增長(zhǎng)科學(xué)品質(zhì)。教師要明晰實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)“育人”功能，立足化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案，促進(jìn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中的常見(jiàn)誤區(qū)化學(xué)實(shí)驗(yàn)要突出對(duì)化學(xué)學(xué)科教學(xué)的服務(wù)功能。但在化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jì)中，一些教師為了便于學(xué)生體認(rèn)化學(xué)概念，以生活化實(shí)驗(yàn)來(lái)指導(dǎo)學(xué)生，反而忽視化學(xué)學(xué)科嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的學(xué)科特質(zhì)。②追求微型化，干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察。一些教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，將微型化作為變革的評(píng)價(jià)指標(biāo)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)要，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，或者降低學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的準(zhǔn)確辨析。比如，在“二氧化硫”氣體制備與性質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中，利用注射器來(lái)替代實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)可以形成相對(duì)密閉的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性、環(huán)保性。但對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，由于實(shí)驗(yàn)過(guò)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，整個(gè)制備過(guò)程、對(duì)二氧化硫性質(zhì)的檢驗(yàn)又集中于注射器有限的空間。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，反而削弱了實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能。③強(qiáng)調(diào)一體化實(shí)驗(yàn)，弱化實(shí)驗(yàn)功能。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，一些教師過(guò)于追求一體化實(shí)驗(yàn)。④傾向?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象顯性化，偏離實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。一些教師在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法時(shí)，以放大實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為目標(biāo)，反而破壞實(shí)驗(yàn)原型，偏離了實(shí)驗(yàn)固有的教學(xué)價(jià)值。⑤追求數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，忽視學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)踐。現(xiàn)在很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)都可以通過(guò)數(shù)字化方式來(lái)直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。學(xué)生在虛擬環(huán)境下可以看到動(dòng)態(tài)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，但這種模擬實(shí)驗(yàn)方式削弱了學(xué)生的動(dòng)手參與和操作技能，雖然提高了實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的便捷性，但卻剝奪了學(xué)生的動(dòng)手體驗(yàn)。一些學(xué)校盲目推崇微課、動(dòng)畫(huà)、仿真實(shí)驗(yàn)，看似節(jié)省了時(shí)間，增強(qiáng)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的趣味性，但卻不能很好地兼顧學(xué)生的動(dòng)手操作能力。因此，教師要轉(zhuǎn)變化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀，抓住化學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手探究契機(jī)，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)中增強(qiáng)勤于實(shí)驗(yàn)的信心，獲得嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)、專注的科學(xué)態(tài)度，發(fā)展學(xué)生必備的實(shí)驗(yàn)技能。二、學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)向下化學(xué)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)路徑化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)作為實(shí)驗(yàn)課程改革的指導(dǎo)思想，教師要立足實(shí)驗(yàn)原型，帶領(lǐng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，從實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新中獲得學(xué)科思維和創(chuàng)新品質(zhì)。（一）基于教材實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)教育功能教師要從化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中查找和聚焦“問(wèn)題”。如實(shí)驗(yàn)中是否存在缺陷，針對(duì)一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其現(xiàn)象不明顯，或者實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)裝置不夠環(huán)保，在實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)環(huán)節(jié)未能產(chǎn)生理想的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物。以此來(lái)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，具有可行性。同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，要指向?qū)W生的“科學(xué)探究”“科學(xué)思維”“創(chuàng)新意識(shí)”“必備技能”等素養(yǎng)目標(biāo)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中，要有所發(fā)現(xiàn)，要參與問(wèn)題探究，要提出解決問(wèn)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(shí)，回顧本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)，主要介紹氮的化合物。從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中分析與之間有何差異？?jī)烧叩男再|(zhì)有何特點(diǎn)？教師要指導(dǎo)學(xué)生，從實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)情境中，遷移所學(xué)知識(shí)，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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新要突出課外特色。結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，可以圍繞實(shí)驗(yàn)主題，融入拓展性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。例如，在“研究有機(jī)化合物的一般步驟”時(shí)，我們可以創(chuàng)設(shè)“玫瑰花中提取精油”的實(shí)驗(yàn)情境，指導(dǎo)學(xué)生參與分離、提純活動(dòng)，讓學(xué)生運(yùn)用定性分析、定量分析，就實(shí)驗(yàn)中有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行歸納，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手設(shè)計(jì)能力。（二）聚焦化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，發(fā)展問(wèn)題解決能力在開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)化學(xué)知識(shí)點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)探究中獲得學(xué)科素養(yǎng)。一些教師引入生活化理念，通過(guò)生活化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性。這種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中正確、規(guī)范、科學(xué)地操作器材。比如，對(duì)于滅火器的設(shè)計(jì)，通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)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(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，教師要指導(dǎo)學(xué)生從生活中尋找材料，通過(guò)對(duì)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(xí)硫酸、硝酸工業(yè)制法時(shí)，我們可以組織學(xué)生利用課下時(shí)間，去采集污水，設(shè)計(jì)污水處理和凈化實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)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(qiáng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。但對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的生活化創(chuàng)新設(shè)計(jì)不能盲目，要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)儀器操作的規(guī)范性，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)、認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的學(xué)科精神。（三）挖掘化學(xué)實(shí)驗(yàn)價(jià)值，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能立足化學(xué)學(xué)科，開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教師要抓住實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展學(xué)科素養(yǎng)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生科學(xué)精神的培養(yǎng)意義重大。但在實(shí)踐中，一些教師非常重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化。針對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化問(wèn)題需要注意的是，微型化作為實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)思路，要確立化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，不能干擾實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的達(dá)成。在微型化創(chuàng)新中，要精心構(gòu)思，合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)。比如，乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)，有教師采用醫(yī)療真空采血管、采血針，來(lái)構(gòu)架實(shí)驗(yàn)裝置，并通過(guò)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(shí)驗(yàn)裝置具有密閉性，使得乙酸乙酯的溜出溫度下降，反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物、產(chǎn)物揮發(fā)不足，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。由此可見(jiàn)，微型化改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案并非完全恰當(dāng)。一些教師講究微型化實(shí)驗(yàn)，旨在倡導(dǎo)綠色實(shí)驗(yàn)，或者為了方便學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)。但這樣做，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方案，要注重問(wèn)題的解決。在一些微型化實(shí)驗(yàn)中，反而增加了實(shí)驗(yàn)材料，對(duì)實(shí)驗(yàn)器具還要做到科學(xué)、規(guī)范回收。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)微型化，要真正讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論。化學(xué)實(shí)驗(yàn)要發(fā)揮其教育功能，幫助學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。因此，教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建，要科學(xué)、規(guī)范，助力學(xué)生從實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)器具、實(shí)驗(yàn)裝置的搭建、實(shí)驗(yàn)原理的分析與驗(yàn)證中，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)價(jià)值。（四）注重實(shí)驗(yàn)整體性設(shè)計(jì)，激活學(xué)生科學(xué)思維在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，要堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jì)方案，讓實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全、簡(jiǎn)約。例如，加熱碳酸氫銨實(shí)驗(yàn)，有教師采用密閉系統(tǒng)進(jìn)行加熱反應(yīng)，利用濕潤(rùn)紅色石蕊試紙、變色硅膠、澄清石灰水對(duì)尾氣進(jìn)行檢驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程將反應(yīng)裝置和產(chǎn)物檢驗(yàn)整合在一起，避免了原實(shí)驗(yàn)采用敞口反應(yīng)的缺陷，更有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)原理的透徹理解。但對(duì)于“一體化實(shí)驗(yàn)”設(shè)計(jì)，教師要把握實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)，注重各個(gè)環(huán)節(jié)、步驟的梳理與整合?！耙惑w化實(shí)驗(yàn)”并非都合理，教師要圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，注重實(shí)驗(yàn)的整體性設(shè)計(jì)。抓住實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)，合理引入“一體化”裝置，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)科學(xué)、高效、綠色。需要強(qiáng)調(diào)的是，在制備物質(zhì)、檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、收集實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方案，有所側(cè)重地整合實(shí)驗(yàn)資源。（五）彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)不足，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)追求顯性并不算錯(cuò)，但在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，不能過(guò)于追求顯性化，而不顧實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)科價(jià)值。一些教師將追求理想實(shí)驗(yàn)作為目標(biāo)，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程、方案進(jìn)行細(xì)致優(yōu)化。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)的重要條件。不能讓化學(xué)實(shí)驗(yàn)太完美，剝奪了學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)、化學(xué)問(wèn)題的多樣化思考。針對(duì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不能一味強(qiáng)調(diào)“顯性化”。如對(duì)空氣中氧氣含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，要求紅磷在引燃時(shí)，在密閉空間，而原實(shí)驗(yàn)密閉性較差，燃燒不充分。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較為理想。這一設(shè)計(jì)方案，彌補(bǔ)了過(guò)去實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)，氧氣體積測(cè)量結(jié)果不理想等缺陷。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)方案上，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的剖析更加直觀，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不損害實(shí)驗(yàn)價(jià)值。如此的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，既強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，又遵循了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，更具實(shí)驗(yàn)育人價(jià)值。另外，關(guān)于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)問(wèn)題。利用信息技術(shù)來(lái)輔助化學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)更直觀，但并非對(duì)學(xué)生完全有益?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)更要注重學(xué)生的動(dòng)手操作，參與實(shí)驗(yàn)過(guò)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(shí)驗(yàn)，而不是“做”實(shí)驗(yàn)。比如“鹽類(lèi)的水解”實(shí)驗(yàn)，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(guò)程。在溶液配制過(guò)程中，利用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生通過(guò)分析溫度、pH值、反應(yīng)物濃度等條件，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。整個(gè)過(guò)程促進(jìn)了學(xué)生對(duì)Fe3+水解的認(rèn)識(shí)，對(duì)傳感器、采集器的靈活運(yùn)