李際霞

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出化學(xué)課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)，主要包括化學(xué)觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究與實(shí)踐、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，是學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)在化學(xué)課程中的具體化?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)充分體現(xiàn)了化學(xué)課程的育人功能，展現(xiàn)了化學(xué)課程學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生發(fā)展的重要價(jià)值。這就需要化學(xué)教師在教學(xué)中結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生探究，在“做實(shí)驗(yàn)”中“學(xué)化學(xué)”。

一、開發(fā)家庭小實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣

家庭小實(shí)驗(yàn)一定要緊扣教材，與課堂教學(xué)相輔相成，作為課堂教學(xué)的有效拓展和延伸，內(nèi)容的選擇要注意時(shí)效性、可行性、安全性、綠色化。

蠟燭燃燒是生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，你了解蠟燭嗎？魯教版五四制化學(xué)教材第一單元第二節(jié)“體驗(yàn)化學(xué)探究”就是以學(xué)生熟悉的蠟燭燃燒為載體，通過(guò)學(xué)生的合作探究，讓其經(jīng)歷從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到猜想與假設(shè)，再到設(shè)計(jì)并親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，最后得出結(jié)論，進(jìn)一步反思交流，直到改進(jìn)實(shí)驗(yàn)不足的全過(guò)程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的探究興趣，在好奇心的驅(qū)使下，學(xué)生還提出了更多在課堂上沒(méi)有時(shí)間解決的問(wèn)題。作為課堂內(nèi)容的補(bǔ)充，教師可以安排家庭小實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生從不同的角度，對(duì)蠟燭繼續(xù)展開探究。

探究1：如何證明蠟燭的燃燒產(chǎn)物是水和二氧化碳？通過(guò)探究，學(xué)生不但得出了證明蠟燭燃燒產(chǎn)物的方法，而且根據(jù)質(zhì)量守恒定律得出蠟燭的組成元素中一定含有碳、氫元素，并且拓展延伸，發(fā)現(xiàn)用同樣的方法可以證明酒精、紙張等也含有碳、氫元素。

探究2：讓蠟燭熄滅的方法有哪些？學(xué)生的辦法有很多，如用嘴吹滅、剪掉燈芯、金屬勺子蓋滅等。除了這些方法，還有哪些方法不用接觸蠟燭也能讓它熄滅呢？通過(guò)嘗試，可以用燒杯扣在燃燒的蠟燭上或者將燃燒的蠟燭放在燒杯里，燒杯中加入碳酸鈉粉末，倒入適量稀鹽酸，過(guò)一會(huì)蠟燭也可以熄滅。通過(guò)探究，學(xué)生不但對(duì)滅火的原理有了深刻的理解，而且能在熟練二氧化碳性質(zhì)的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用碳酸鹽和酸反應(yīng)放出二氧化碳的原理解決問(wèn)題。

探究3：蠟燭熄滅后，白煙的主要成分是什么？能否隔空點(diǎn)蠟燭？通過(guò)探究，學(xué)生運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)揭開了隔空點(diǎn)蠟燭的奧秘，成就感倍增。

探究4：用大燒杯扣在兩根高低不同的燃燒的蠟燭上，哪根蠟燭先熄滅？學(xué)生探究的結(jié)論是上面的蠟燭先熄滅。由此得到啟示，即火災(zāi)時(shí)應(yīng)該低姿逃生，生命安全教育滲透其中。

干電池、鉛蓄電池、鋰電池、氫氧燃料電池等已走進(jìn)人們的生活，你了解電池嗎？魯教版五四制化學(xué)教材第六單元第一節(jié)“化學(xué)與能源開發(fā)”中的探究實(shí)驗(yàn)：化學(xué)反應(yīng)能否產(chǎn)生電能，幫助學(xué)生解開電池的奧秘。學(xué)生通過(guò)探究才知道，原來(lái)電池都是由化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電能的，這種發(fā)現(xiàn)讓學(xué)生感到化學(xué)的神奇，很想自己驗(yàn)證。教師及時(shí)安排了家庭小實(shí)驗(yàn)“自制果蔬電池”。實(shí)驗(yàn)方案：把一塊鋅片和一塊銅片平行插入一個(gè)成熟的檸檬中，用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來(lái)，并在導(dǎo)線中間接入音樂(lè)賀卡上的小喇叭，聽(tīng)一聽(tīng)是否發(fā)出聲音；或者改進(jìn)裝置，導(dǎo)線之間連接小燈泡或二極管，觀察是否發(fā)光。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，還把檸檬換成了其他酸性的物質(zhì)，如蘋果、橙子、土豆、甜瓜、西紅柿等，分別進(jìn)行嘗試，樂(lè)在其中。該實(shí)驗(yàn)安全可靠，學(xué)生便于操作，效果顯著。

為了進(jìn)一步激勵(lì)學(xué)生，學(xué)校舉行了化學(xué)家庭小實(shí)驗(yàn)大賽。教師先根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生在多個(gè)實(shí)驗(yàn)題目中選擇自己喜歡的實(shí)驗(yàn)，展開探究，鼓勵(lì)學(xué)生寫出探究報(bào)告并錄制實(shí)驗(yàn)視頻（邊做邊解說(shuō)，包括對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器和藥品、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、反思評(píng)價(jià)等進(jìn)行解說(shuō)），從中選出優(yōu)秀作品頒獎(jiǎng)并展播，鼓勵(lì)其他同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)等。通過(guò)家庭小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生對(duì)物質(zhì)世界產(chǎn)生好奇心、想象力和探究欲，點(diǎn)燃學(xué)生的思維火花，保持學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)和科學(xué)探究的濃厚興趣。

二、挖掘教材實(shí)驗(yàn)，發(fā)展創(chuàng)新思維

新課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生要形成科學(xué)的態(tài)度，敢于提出并堅(jiān)持自己的見(jiàn)解、勇于修正和放棄錯(cuò)誤觀點(diǎn)，在解決真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中形成質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識(shí)。

（一）改進(jìn)教材實(shí)驗(yàn)

化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)編排只是為教學(xué)提供一種范例或思路，但不一定是最佳，甚至有的實(shí)驗(yàn)還有一定的缺陷。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生勇于創(chuàng)新或大膽質(zhì)疑，運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)積極地去改進(jìn)教材中的實(shí)驗(yàn)，以獲得最佳的效果。比如，魯教版五四制九年級(jí)化學(xué)第89頁(yè)的實(shí)驗(yàn)探究“工業(yè)煉鐵的化學(xué)原理”，對(duì)于尾氣的處理，從環(huán)境、能源等方面考慮可以有多種方法進(jìn)行改進(jìn)。圖1采用了點(diǎn)燃的方法除去剩余的CO，防止污染空氣。教師引導(dǎo)學(xué)生評(píng)價(jià)該實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CO沒(méi)有得到充分的利用，同時(shí)還浪費(fèi)了酒精燃料。學(xué)生通過(guò)改進(jìn)，設(shè)計(jì)用圖1b裝置代替圖1a中的A裝置，并進(jìn)行評(píng)價(jià)。改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是既除去了CO2，又用排氫氧化鈉溶液的方法收集CO再利用，丙裝置還可防倒吸，缺點(diǎn)是氫氧化鈉溶液雖然吸收CO2的效果好，卻不能檢驗(yàn)生成物CO2，若換成澄清石灰水，吸收效果欠佳，但可以檢驗(yàn)生成物CO2。學(xué)生每一次對(duì)裝置優(yōu)缺點(diǎn)的評(píng)價(jià)都是一次能力的提升，在改進(jìn)過(guò)程中，學(xué)生又提出：能不能直接點(diǎn)燃尾氣做熱源呢？學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計(jì)圖1c裝置，改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是將CO點(diǎn)燃給玻璃管加熱，既節(jié)約能源，又防止空氣污染，裝置也更加簡(jiǎn)單。

（二）拓展教材實(shí)驗(yàn)

教材實(shí)驗(yàn)的安排具有針對(duì)性或代表性，學(xué)生通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)掌握科學(xué)探究的思想和方法，從而達(dá)到運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。教師不僅鼓勵(lì)學(xué)生改進(jìn)課本實(shí)驗(yàn)，還激發(fā)學(xué)生通過(guò)課本實(shí)驗(yàn)，發(fā)展思維，觸類旁通，完成更多類似實(shí)驗(yàn)。在探究金屬鐵生銹的條件時(shí)，學(xué)生充分利用了變量控制的思想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。如圖2，通過(guò)①②對(duì)比，得出鐵生銹必須有氧氣參加；通過(guò)②③對(duì)比，得出鐵生銹必須有水參加。通過(guò)控制變量，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得出鐵生銹的條件是鐵與氧氣和水蒸氣共同作用。在此探究基礎(chǔ)上，激發(fā)學(xué)生探究銅在空氣中生銹的條件。同理，如圖3，通過(guò)甲乙對(duì)比，得出銅生銹必須有氧氣參加；通過(guò)甲丙對(duì)比，得出銅生銹必須有水參加；通過(guò)甲丁對(duì)比，得出銅生銹必須有二氧化碳參加。通過(guò)控制變量進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得出銅生銹的條件是銅與氧氣、水蒸氣和二氧化碳共同作用。

如此，利用控制變量的思想，學(xué)生還可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較金屬的活動(dòng)性、比較物質(zhì)的溶解性、探究燃燒的條件等。

在教學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生依托教材的學(xué)習(xí)，但不要拘泥于教材，激勵(lì)學(xué)生敢于嘗試創(chuàng)新和改進(jìn)，發(fā)展科學(xué)思維。

三、設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)，提升實(shí)踐能力

新課程改革注重培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和實(shí)踐能力。要求學(xué)生能獨(dú)立或與同學(xué)合作完成簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，能主動(dòng)提出有探究?jī)r(jià)值的問(wèn)題。因此，教師要注重問(wèn)題的生成過(guò)程，不要為了探究而設(shè)計(jì)探究問(wèn)題，應(yīng)激發(fā)學(xué)生探究的欲望，給學(xué)生充分的探究時(shí)間和空間，引導(dǎo)學(xué)生探究式學(xué)習(xí)。

情境一：實(shí)驗(yàn)室盛有氫氧化鈉溶液的試劑瓶沒(méi)有蓋好瓶塞。學(xué)生提出質(zhì)疑：氫氧化鈉溶液是否已經(jīng)變質(zhì)？教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)已有知識(shí)判斷變質(zhì)的原因，并引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明自己的猜想。經(jīng)分析，證明氫氧化鈉變質(zhì)的關(guān)鍵就是檢驗(yàn)碳酸根離子的存在。怎樣證明呢？結(jié)合CO32-遇到H+會(huì)產(chǎn)生氣泡，遇到Ca2+、Ba2+會(huì)產(chǎn)生白色沉淀的性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生分別選取三種類別不同的物質(zhì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

方法一：加入稀鹽酸或稀硫酸，觀察是否有氣泡產(chǎn)生。

方法二：加入氫氧化鈣溶液或氫氧化鋇溶液，觀察是否有白色沉淀生成。

方法三：加入氯化鈣溶液或氯化鋇溶液，觀察是否有白色沉淀生成。

若通過(guò)上述的方法證明氫氧化鈉已變質(zhì)，則進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生探究是部分變質(zhì)還是全部變質(zhì)？若部分變質(zhì)，溶液中應(yīng)有NaOH和Na2CO3兩種溶質(zhì)，若全部變質(zhì)，溶液中應(yīng)只有Na2CO3一種溶質(zhì)。比較兩種猜想，其實(shí)就是檢驗(yàn)OH-是否存在，但要排除CO32-對(duì)OH-的檢驗(yàn)造成的干擾。學(xué)生設(shè)計(jì)先加入足量CaCl2溶液或BaCl2溶液除去NaOH溶液中的Na2CO3。過(guò)濾后，往濾液中加入無(wú)色酚酞溶液，檢驗(yàn)OH-是否存在。除了往濾液中加入無(wú)色酚酞溶液，還有哪些方法可以證明溶液否有NaOH？學(xué)生依據(jù)OH-的性質(zhì)又找到了更多方法，如加入硝酸銅溶液、氯化鐵溶液、紫色的石蕊溶液、紅色石蕊試紙、測(cè)pH等。學(xué)生在選取藥品的同時(shí)也對(duì)OH-的性質(zhì)有了更深刻的理解。反思評(píng)價(jià)階段，學(xué)生又提出新的問(wèn)題：能否用Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液代替CaCl2溶液或BaCl2溶液除去溶液中的Na2CO3？通過(guò)書寫化學(xué)方程式，得出Ca（OH）2溶液或Ba（OH）2溶液又引入新的OH-，對(duì)氫氧化鈉的檢驗(yàn)造成干擾。為了讓學(xué)生更好地厘清探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和方法，教師將整個(gè)探究過(guò)程制成微課，讓學(xué)生反復(fù)觀看。

利用類似的思路和方法，學(xué)生進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究暴露在空氣中氫氧化鈣的變質(zhì)情況，鼓勵(lì)學(xué)生探索多種解決問(wèn)題的途徑，培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)情境中運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新實(shí)踐的能力。

情境二：學(xué)生在學(xué)習(xí)氫氧化鈉的性質(zhì)時(shí)，氫氧化鈉與二氧化碳反應(yīng)沒(méi)有明顯現(xiàn)象，怎樣變不可見(jiàn)為可見(jiàn)呢？利用壓強(qiáng)差的原理，向盛有二氧化碳?xì)怏w的軟塑料瓶里加入少量氫氧化鈉溶液，立即蓋緊瓶蓋，振蕩，觀察現(xiàn)象。學(xué)生觀察到塑料瓶變癟。有的學(xué)生認(rèn)為：通過(guò)塑料瓶變癟能證明二氧化碳跟氫氧化鈉溶液發(fā)生了反應(yīng)；有的學(xué)生認(rèn)為：該實(shí)驗(yàn)不足以證明二氧化碳跟氫氧化鈉溶液反應(yīng)，因?yàn)槎趸既芙庠谒幸矔?huì)產(chǎn)生類似的想象。學(xué)生的分歧很大，爭(zhēng)論很激烈，教師因勢(shì)利導(dǎo)，趁機(jī)激發(fā)學(xué)生，怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證呢？采取分組合作探究的方式，展開討論，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

方案一：對(duì)比實(shí)驗(yàn)法。取相同體積的軟塑料瓶，充入等體積的二氧化碳?xì)怏w，倒入等體積的水，立即蓋緊瓶蓋，振蕩，觀察塑料瓶變癟的程度。

方案二：化學(xué)方法。取少量反應(yīng)后的溶液放于試管中，加入適量的稀鹽酸，若有氣泡冒出，證明生成了碳酸鈉，從而證明兩者已反應(yīng)。

同樣，在學(xué)酸和堿的反應(yīng)時(shí)，氫氧化鈉溶液與稀鹽酸反應(yīng)也沒(méi)有明顯現(xiàn)象。教學(xué)中怎樣引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)變不可見(jiàn)為可見(jiàn)呢？需要借助酸堿指示劑、無(wú)色酚酞溶液或紫色的石蕊溶液。

方案一：在盛有氫氧化鈉溶液的試管中，加入少量酚酞溶液，振蕩，溶液變紅色。然后，逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，直至溶液變無(wú)色。

方案二：在盛有氫氧化鈉溶液的試管中，加入少量石蕊溶液，振蕩，溶液變藍(lán)色。然后，逐滴加入稀鹽酸，邊加邊振蕩，直至溶液變紫色或紅色。

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)借助酚酞溶液變色更明顯。本實(shí)驗(yàn)是借助酸堿指示劑，通過(guò)證明氫氧根離子的消失，證明兩者能反應(yīng)。情境二中，學(xué)生遇到的問(wèn)題不一樣，可是解決問(wèn)題的思路大同小異，只有學(xué)生通過(guò)科學(xué)探究掌握了方法和思路，才能提升實(shí)踐能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，通過(guò)自主與開放的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，從不同視角設(shè)計(jì)、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，不但能夠深化學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程及其原理的理解，促進(jìn)學(xué)生在探究過(guò)程中構(gòu)建化學(xué)的基本觀念，而且能提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)，真正實(shí)現(xiàn)科學(xué)育人的目的。

（作者單位：東營(yíng)市勝利第一初級(jí)中學(xué)）

編輯：趙文靜