楊東清 任娟

摘 要：化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取知識(shí)、對知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新的重要手段，是培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力、提高學(xué)生科學(xué)研究能力的重要途徑。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室氣體制備實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象與結(jié)論，靈活運(yùn)用控制變量法。通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)探究等能力，形成研究及制備物質(zhì)的一般思路，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室制備氣體；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；科學(xué)素養(yǎng)

依據(jù)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，義務(wù)教育階段的化學(xué)課程要以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨，幫助學(xué)生了解科學(xué)探究的基本過程和方法，發(fā)展科學(xué)探究能力?？茖W(xué)素養(yǎng)的要素內(nèi)涵主要包括科學(xué)知識(shí)、科學(xué)方法、科學(xué)能力、科學(xué)情感態(tài)度與價(jià)值觀、科學(xué)精神、科學(xué)技術(shù)與社會(huì)等六大要素?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)不僅僅是一種為學(xué)生提供感性認(rèn)識(shí)的直觀手段，而且還是激發(fā)學(xué)生興趣，使學(xué)生掌握化學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)能力、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)觀念的一種非常重要的途徑和方法。可見，化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)的功能。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)涵蓋的內(nèi)容很多，其中改進(jìn)實(shí)驗(yàn)恰當(dāng)?shù)貙?shí)驗(yàn)進(jìn)行了拓展和延伸，讓學(xué)生積極參與，激勵(lì)他們不斷去粗取精、去偽存真、由表及里地探求知識(shí)，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的有效途徑。因此，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)充分注意對實(shí)驗(yàn)裝置、原理等的探究。為此，本文選取實(shí)驗(yàn)室高錳酸鉀制取氧氣和二氧化碳兩個(gè)氣體制備基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為例，在自主性實(shí)驗(yàn)選題方面進(jìn)行了相應(yīng)的探索。

一、目前基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的不足

1.學(xué)生的主體作用不突出

在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，很多教師往往在課堂上進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，然后學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及在教師的引導(dǎo)下得出結(jié)論等。雖然學(xué)生有參與實(shí)驗(yàn)的過程，但往往也是在老師講清楚實(shí)驗(yàn)步驟后，學(xué)生按部就班地操作而已。例如，氧氣的制取實(shí)驗(yàn)，它是學(xué)生接觸化學(xué)、了解化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)后接觸到的第一個(gè)氣體制取實(shí)驗(yàn)，有承前啟后的作用，它不僅有利于學(xué)生進(jìn)一步熟悉常見儀器的使用，而且通過對實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的原理和思路的分析，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力和創(chuàng)新意識(shí)，更為今后學(xué)習(xí)其他氣體的制取打下良好的基礎(chǔ)。但在以往的教學(xué)中，用高錳酸鉀制取氧氣時(shí)，一般方法是老師教給學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作方法，用酒精燈加熱試管中的高錳酸鉀，再用帶火星的木條檢驗(yàn)氧氣的產(chǎn)生，然后教師直接給出反應(yīng)的文字表達(dá)式：高錳酸鉀加熱能產(chǎn)生錳酸鉀、二氧化錳和氧氣。教師往往感到尷尬，學(xué)生根本沒有看到生成的錳酸鉀和二氧化錳，由老師直接灌輸給學(xué)生，這對實(shí)驗(yàn)原理的探究是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，所以，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中，總會(huì)出現(xiàn)一些問題。比如，生成物寫不全、區(qū)分不開錳酸鉀和高錳酸鉀等。再講到氧氣的收集方法時(shí)，應(yīng)該選用向上排空氣法，基本上都是教師先給知識(shí)點(diǎn)，然后再給學(xué)生講解選用的原因，這樣學(xué)生的感受不深，容易出現(xiàn)問題。在實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳?xì)怏w實(shí)驗(yàn)中，一般都會(huì)采取類比氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳的原理、制取裝置、操作步驟等方面；但在此基礎(chǔ)上對發(fā)生裝置進(jìn)行進(jìn)一步探究較少。對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、裝置及實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

2.教師對基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的功能與地位認(rèn)識(shí)不夠

在化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中，科學(xué)探究部分明確指出了中學(xué)生需要完成的八個(gè)基本實(shí)驗(yàn)。但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，很多教師在中考的壓力下，往往只考慮學(xué)生如何才能得到高分，而忽略了對化學(xué)學(xué)科本質(zhì)的探究。對于小組實(shí)驗(yàn)，因?yàn)閳龅睾驼n時(shí)限制，往往會(huì)被忽略，而轉(zhuǎn)變?yōu)榻處熝菔緦?shí)驗(yàn)，對于現(xiàn)象和結(jié)論比較注重，但是缺乏更多的原理分析和對學(xué)生情感態(tài)度的培養(yǎng)，忽略了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的意識(shí)，對整個(gè)教學(xué)過程帶來了消極的影響。

二、基于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)

為改變教學(xué)中的不足，我們基于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的角度改進(jìn)初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探究性。具體的做法如下：

1.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，探索生成物

眼見為實(shí)，直接告訴學(xué)生不如讓學(xué)生親眼看到、親身體會(huì)。從生成物的角度分別設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，一一驗(yàn)證，充分分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。例如，在高錳酸鉀制取氧氣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中：（1）氧氣的檢驗(yàn)：把帶火星的木條接近導(dǎo)管口，復(fù)燃則是氧氣。（2）錳酸鉀的觀察。本身錳酸鉀是綠色固體，很容易看出來，但是在本實(shí)驗(yàn)中，前有高錳酸鉀（剩余）的紫色干擾，后有生成的黑色的二氧化錳的干擾，造成觀察生成的錳酸鉀很困難。所以，我們采用了一些簡單可行又不費(fèi)時(shí)間的方法加以解決。方法如下：步驟一：首先取兩個(gè)相同的集氣瓶，分別放入100毫升水，一個(gè)備用，另一個(gè)把水倒掉。取少量的高錳酸鉀溶解倒入有100毫升水的集氣瓶中，讓學(xué)生觀察高錳酸鉀的紫紅色，兩個(gè)集氣瓶都留待后用。步驟二：取一藥匙的高錳酸鉀于試管中加熱，用帶火星的木條在導(dǎo)管口檢驗(yàn)氧氣。繼續(xù)加熱稍長時(shí)間后，撤掉酒精燈，把試管中的部分殘留物倒到?jīng)]有水的集氣瓶中，學(xué)生能很清楚地觀察綠色的錳酸鉀。用集氣瓶是因?yàn)榈撞肯騼?nèi)突出，后倒入的固體藥品會(huì)往底部四周擴(kuò)散，遇到殘留的水，很容易就看到了錳酸鉀的綠色，排除了高錳酸鉀的干擾，一次沒有成功，可以重新做，直到基本沒有固體殘留，如果還沒有觀察到，可以往試管中到入一毫升水，稍加振蕩，就能清楚地在試管壁上看到綠色的錳酸鉀。最后，教師拿綠色的錳酸鉀固體展示給學(xué)生。（3）二氧化錳的觀察。向加入固體殘留物的集氣瓶中倒入100毫升水，振蕩，和前邊的加入高錳酸鉀的集氣瓶對比，學(xué)生會(huì)清楚地對比出有殘留物的集氣瓶中明顯有黑色物質(zhì)。我們可以繼續(xù)驗(yàn)證二氧化錳。方法如下：把紙巾對折、對折、再對折，有一定的厚度，然后用滴管吸取少量混合物到紙巾上，很快液體被吸走，看到了殘留的黑色物質(zhì)二氧化錳。也可以課下利用小組活動(dòng)，通過過濾的方法把二氧化錳提取出來，留待雙氧水制取氧氣時(shí)進(jìn)一步檢驗(yàn)。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，探索收集方法

向上和向下排空氣法的教學(xué)，教師一般都采用直接講解和畫圖并用的方法，講解起來很是費(fèi)勁，學(xué)生因?yàn)闊o法看到進(jìn)入瓶中的氧氣，也無法觀察到排出去的空氣，所以，造成部分學(xué)生理解有困難，只能死記硬背，不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。針對這一問題，我們采用了收集二氧化氮?dú)怏w的對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)櫥中完成，并錄像在課堂上展示。

對比實(shí)驗(yàn)一：向上和向下排空氣法的對比。用向上排空氣法收集二氧化氮?dú)怏w時(shí)，學(xué)生看到了明顯的紅棕色氣體進(jìn)入集氣瓶后，氣體不斷從瓶底上升，將空氣排出，直到所有氣體集滿整個(gè)集氣瓶。在向下排空氣法時(shí)可以看到密度大于空氣的二氧化氮?dú)怏w會(huì)直接從瓶底向瓶口流動(dòng)，無法收集滿一瓶較純凈的氣體。

對比實(shí)驗(yàn)二：導(dǎo)管深入集氣瓶底和集氣瓶口的對比。學(xué)生看到長管進(jìn)入時(shí)，氣體直接在瓶底富集，將空氣排出，而從短管進(jìn)入時(shí)，觀察到氣體不斷向瓶底流動(dòng)，很快與整瓶氣體混合，不能有效地將空氣排出瓶外。

對比實(shí)驗(yàn)三：排水法和排油法收集二氧化氮的實(shí)驗(yàn)對比。學(xué)生清楚地看到有色的二氧化氮?dú)怏w很快消失和水產(chǎn)生反應(yīng)，而排油法可以收集。從而得出能和水反應(yīng)的氣體不能用排水法收集，同理能溶于水的氣體也不能用排水法收集等等。

通過對比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅能很容易掌握排氣法收集氣體的原理，而且能很好地培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中靈活運(yùn)用控制變量法。

3.分組實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)解決問題的能力

從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)到具體實(shí)施，學(xué)生會(huì)遇到各種各樣的問題。在解決問題中，讓學(xué)生依據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，不僅有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)，也有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。如，在第一單元的教學(xué)的過程中，學(xué)生加熱膽礬固體，清楚地在試管口看到了產(chǎn)生的水珠現(xiàn)象，如果操作不當(dāng)，就會(huì)造成試管炸裂。學(xué)生就很容易分析試管口稍向上傾斜引起回流問題。另外，在高錳酸鉀制取氧氣加熱的過程中，如果試管口沒有塞棉花，高錳酸鉀進(jìn)入導(dǎo)管就會(huì)出現(xiàn)紫紅色。依據(jù)這一實(shí)驗(yàn)問題分析，學(xué)生對固體粉末的加熱實(shí)驗(yàn)，操作上就會(huì)考慮類似問題的解決方法。實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，通過分組實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘不同儀器的相同功能，進(jìn)行簡單替代，并賦予裝置更多的功能，如，能控制反應(yīng)隨開隨停以及生活中一些用品的再利用等等，實(shí)現(xiàn)對簡單裝置的改進(jìn)。

4.增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)題目的自主性、實(shí)用性、綜合性

經(jīng)過一學(xué)年的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)逐步掌握了一些基本實(shí)驗(yàn)技能。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υ诓粩嗵嵘?，可以繼續(xù)推出一些貼近生活，綜合性強(qiáng)及可操作性強(qiáng)、學(xué)生感興趣、具有一定創(chuàng)新性的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如，日常食品中干燥劑成分的探究，蔬菜、水果中維生素C的測定，化妝品中鉛含量的測定（快速檢測試紙），松花蛋的制作等實(shí)驗(yàn)。也可以鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)題目。學(xué)生自主學(xué)習(xí)空間加大，求異創(chuàng)新的思維就會(huì)被激活。實(shí)驗(yàn)中涉及概念與技術(shù)的要點(diǎn)很多，例如，樣品處理技術(shù)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、溶液的配制、干擾消除分析與實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)與數(shù)據(jù)處理、推斷化學(xué)組成、實(shí)驗(yàn)報(bào)告書寫、相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用與維護(hù)等。這種開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程很受學(xué)生歡迎，為培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)和能力創(chuàng)造了條件。在審閱學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案以及與學(xué)生討論問題的過程中，還應(yīng)構(gòu)建民主、平等、和諧的研討氛圍，師生關(guān)系要建立在平等、尊重、信任的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中全面提升分析問題的能力以及實(shí)踐技能等科學(xué)素養(yǎng)。

總之，通過對化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)研究，不僅可以幫助學(xué)生完善對制備物質(zhì)的原理研究以及物質(zhì)制備的裝置選擇研究，而且在開放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，還可以充分發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度、訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法，特別是完善學(xué)生的創(chuàng)造性思維方面的功能。但在一些新開發(fā)的實(shí)驗(yàn)功能發(fā)揮上仍存在著一些不盡如人意的地方，阻礙著化學(xué)實(shí)驗(yàn)在完善學(xué)生創(chuàng)造性思維素質(zhì)方面重要功能的充分發(fā)揮。因此，還需要我們不斷探索。

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·編輯 李琴芳