在化学实验教学中培养学生的动手能力和思维能力---谭志勇

此文发《中国新课程教育教研》2016.1.

在化学实验教学中培养学生的动手能力和思维能力    

 

湖北省恩施市第三高级中学   谭志勇  邮编：445000

 

【摘要】本文从老课程高中化学实验教学的视角，讨论探讨新课程高中化学实验教学。首先探讨新课程化学实验教学的特点，化学实验教学目标更明确，内容变化、方式多样等。然后结合自己的理解对实验教学，从实验改进补充、实验探索、环境保护、实验体验、实验过程优化等方面进行了实践。同时从学生观、实验改进、实验组织方式、对教师的要求等方面作反思。以期对高中化学实验有效教学提供一定的参考。

【关键词】新课程；高中化学；实验教学 ；

化学是以实验为基础的一门自然学科。化学实验是高中化学教学的重要学习内容，是学生获取化学概念、理论、计算等知识和检验化学知识的重要手段,是培养学生科学素质的重要内容和途径，有效的实验教学是新课程化学教学顺利进行的重要保障。可是，新课程高中化学实验教学与老课程高中化学实验教学有较大的变化，教学目标、教学内容、教学方式、教学评价等都有变化，为了更好地理解这些变化，很需要了解新课程高中化学业实验教学的特点；然后讨论新课程化学实验教学为的方法，以及实践和反思。

1、新课程理念下化学实验教学的新特点

高中化学课程标准指出 “通过实验探究,掌握基本的化学实验技能和方法,进一步体验实验探究的基本过程,认识实验在化学科学研究和化学学习中的重要作用,提高化学实验能力。”新课程背景下的高中化学实验教学呈现了一些有如下特点。

1.1 化学实验教学的目标更明确。新课程背景下的化学实验教学目标，不仅有知识和能力方面的要求，而且技能性学习目标水平从低到高有层次。如初步学习（分离混合物、制取气体）；初步学会（取用药品、加热、选择仪器、连接仪器、配制溶液、检验物质、使用化学用语、观察记录、简单计算）。从而培养学生实践操作能力、主动探究能力和创新精神，同时培养学生联系生活和社会的意识。

1.2化学实验教学内容的介入方式多样化。新课程背景下的化学实验教学，除了教材外，高中化学课程“内容标准”和“活动与探究建议”、“观察与思考”中都涉及到了化学实验内容，化学实验教学可以采用分散与集中相结合的方式。

1.3化学实验教学的内容有新变化。新课程背景下的化学实验教学，出现生活化、探究化、绿色化、现代化和人性化的统一。

2．新课程化学实验教学的方法

在新程背景下，化学实验教学由激发学生积极地接受学习转变为主动地探索学习，由学会知识、会学知识到求异创新。特别是由验证性实验转向探究性实验；由封闭性实验转向开放性实验等。为了达到这一目标，笔者针对不同的教学内容在教学方法上进行研究和尝试。

2．1合理改进实验和补充实验。

案例1：《化学2》中“化学反应中的热量变化”探究[实验2]，“在100ml小烧杯中加入约20g经研磨的氢氧化钡晶体[Bad(OH)₂.8H₂O]，然后加入约10g氯化铵晶体，用玻璃棒搅拌，使之充分混合。用手触摸烧杯外壁，反应混合物的温度有什么变化？”实验挥发出来的氨气有很强刺激性，学生都用手捂着鼻子，而忽视本实验的有效现象是温度的降低，笔者针对问题加以改进。

将在敞口的小烧杯进行的反应改成塑料薄膜袋中进行。“将固态的[Bad(OH)₂.8H₂O]和NH₄Cl置入塑料袋，再把装水塑料袋扎紧，这时只要稍稍揉搓塑料袋中固体混合物，立即就可以感到明显的温度降低的现象。” 不仅没有污染，药品只需用教材原实验用量的二之一，而且现象十分明显，手会感觉冰冷，学生有深刻的体验，达到教学效果 。

案例2：必修《化学2》《天然气的利用甲烷》“观察与思考2”是甲烷的取代反应实验，这是中学生所接触的第一个典型有机反应类型。实验的成功对学生理解取代反应的实质和掌握有机反应的特点尤为重要。笔者针对按教材实验效果不明显的缺陷作了改进和补充：
　　由于甲烷与氯气在光照下发生取代反应，生成氯代甲烷的混合物。这个实验用日光直接照射，较难控制反应的进行。因此，可以采用高压汞灯或日光灯作为光源。其实验效果都较好。

1、实验方法（如图）

（1）先在两只塑料袋里，分别收集好氯气和甲烷，其体积比约为4：1，再按图安装好实验装置。

（2）松开活塞，把氯气压进盛有甲烷的塑料袋中。

（3）大约1分钟之后，让学生观察塑料袋内壁出现的现象，他们很容易发现壁上有油状小液滴出现。再打开活塞，排出废气，使废气对准沾有氨水的小棉球，立即有白色浓烟产生。说是生成了氯化氢气。

2、实验效果的运用

教师根据以上甲烷分子中氢原子能被氯原子取代的实验事实，利用结构式，让学生自己写出生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的取代反应的方程式。然后让学生自己分析、归纳出取代反应的定义，完成了本节教学重点和难点的突破。

像这样的改进，达到了通过有效的实验现象说明化学反应原理的目的，教学效果明显提高。

2.2 培养学生探索、发现的能力。

案例3：按照“问题分析--实验设计--动手操作”三步思路，让学生通过解决“用多种实验方法鉴别浓硫酸和稀硫酸。”来达到硫酸性质的复习。

   1、教师分析启发：“浓硫酸，稀硫酸各有哪物理性质和化学性质？你能从这些性质出发寻找区别的方法吗？学生积极进行求异思维，思考、归纳各自的物理性质和化学性质。

    2、学生发散思考，教师收敛归纳：

浓硫酸性质	区别方法
①高沸点	1．投入新开封的亚硫酸钠粉末产生气泡（稀的也有此现象）
②高密度	2．掂掂质量较沉是浓的
③吸水性	3．溶于水放热的是浓的。
（水合放热）	4．向浓盐酸中滴入试样有大量白雾产生
④脱水性	5．滴在木条（或蓝蕊纸）上变黑
	6．滴在蓝矾固体上会变白
⑤强氧化性	7．在火柴头上会着火燃烧
（使铁铝钝化）	8．滴在铁或铝片的试管中无现象
⑥能溶解难溶盐	9．加入氯化钡溶液不产生沉淀
稀硫酸性质	区别方法
①使蓝蕊纸变红	10．在蓝蕊纸上滴液变红（不变黑）
②跟Mg、Zn反应生成氢气	11．与Zn反应生成无味气体
③跟金属氧化物反应	12．加入适量氧化铜溶液变蓝（浓的也有此现象）
④跟碱反应	13．跟氢氧化钡溶液作用产生白色沉淀
⑤跟某盐反应	14．跟草木灰作用产生气泡
	15．跟硫化钠溶液作用产生嗅臭鸡蛋气味气体
	16．投入硫代硫酸钠粉末，有黄色沉淀和刺激  性气体
⑥能导电	17．插入两个电极灯泡发光

    3、动手操作

按学生设计好的这十几种方法，让每组学的一位学生抽签选择实验，先设计装置，交由实验老师准备药品和仪器，下节课再动手实验操作，操作过程中，教师加以引导、协助和点拨，鼓励学生之间进行实验协作探究；实验结束后，学生就观察到的现象、分析的思路以及得到的结论进行相互交流、展开讨论；对出现错误和偏差的实验进行了分析总结，找出失败的原因。  

新课程背景下很多教学内容，按探究实验的程序组织教学，不仅加深了对有关化学知识、实验原理的理解，更重要的是锻炼了探索、发现、解决新问题的能力对复习课的效果非常好。

2.3让学生体验到知识的实用性和价值性。

案例4：本校课外家庭小实验1，石子的转化探究实验。取一小烧杯，盛少许蒸馏水，加入2-3滴酚酞溶液，溶液显无色。将一小块洁净的石子放入溶液里，溶液显颜色不变化。从溶液中取出石子，用镊子夹住石子在酒精灯火焰上灼烧，约5—8min后石子烧红，可听见轻微的炸裂声，将石子放入烧杯的溶液里，烧杯里的溶液立即变成红色。通过玻璃导管，用嘴向上述溶液里吹气，一会后，溶液变浑浊，红色褪去。再继续吹气，烧杯里浑浊的溶液变澄清。通过探究实验，使学生掌握碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙之间的关系。这个实验贴近生活，联系实际，现象明显，说明问题。

    案例5：本校课外家庭小实验2，必修《化学2》学习了葡萄糖和淀粉等重要知识后，课后布置了自制甜酒酿的家庭小实验，强调自己酿制，众人品尝，这个小实验看起来很简单，但是光有课本上的化学知识，根本完不成。同学查资料，问有经验的师傅，才知道自制甜酒酿的工艺流程，在家里多次试验才酿造成功。当同学一起分享的时候，除品尝到了甜酒酿的甜美醇香外，还有探索、创造、成功的甘露以及失败的苦涩。在学生关于自制甜酒酿的小论文中，学生普遍谈到这个特殊的家庭小实验的意义与收获。

新课程背景下的化学实验教学倡导从学生和社会发展的需要出发，发挥学科自身优势，通过化学实验拉近学生与化学科学间的距离，使学生真切感受到化学就在身边，化学与生活和社会发展密切相关，让学生体验到知识的实用性和价值性。家庭小实验就是加强化学教学与生活、社会联系一种手段。课余家庭小实验的完成，不仅能验证理论知识，还可以培养学生的各种能力，学以致用，到达化学为生产生活服务的教学效果。

2.4强化环境保护意识和社会责任感。

案例六：二氧化硫性质实验的改进：1、实验装置（如图）

　2、实验步骤
　　①取一支三颈烧瓶，向烧瓶中加入1.5g左右的Na₂SO₃晶体。
　　②取一根带单孔橡皮塞的玻璃棒，从上到下依次用通明胶带粘牢湿润的紫色石蕊试纸、湿 润的品红试纸。然后插入烧瓶中间管口。
　　③取两支带单孔塞的注射器，分别吸入2mL左右的氢氧化钠溶液和浓硫酸（70%），然后分别插入烧瓶左右两个管口。
　　④推动注射器加入浓硫酸，观察试纸颜色变化。观察完毕，加入氢氧化钠溶液，吸收未反应的SO₂气体。
　　3、实验说明
　 ①氢氧化钠溶液浓度宜大些。
　 ②为加快气体产生速度，可在烧瓶底部稍微加热。
　 ③为证明SO₂的还原性，也可以在玻璃棒上粘贴KMnO₄溶液或溴水润湿的滤纸环。
　　4、实验优点
　　整个实验在密闭系统中进行，而且用氢氧化钠溶液进行尾气吸收，可防止有毒的二氧化硫气体的逸出。另外实验药品消耗少，有利于节约。

环保和可持续发展使绿色化学实验成为教学的更高追求。这样绿色化学实验，不仅可以大大减少污染，而且能使学生受到直观的环境保护的教育。寓环境保护教育于化学教学之中是宣传化学，使学生热爱化学的有效方法。

实验时要让学生掌握消除或减轻环境污染的简单原理和实际操作，也可改进化学实验和采用微型化学实验，实验后回收、清理工作也要做好。

2.5利用现代信息技术，优化实验过程和效果。

案例七：在“原电池原理”的教学中，在做完铜锌原电池实验后，只能看到外在现象，并且效果不是十分明显（负极仍旧有气泡），在过去的教学中，教师多以挂图、幻灯和模型来帮助学生想象，但因这些辅助手段的静止和单一性，实际效果并不理想。

用现代信息技术，把认知过程留给学生，成功地完成学习任务，优化学生学习过程。首先，教师为学生创设好学习、研究的环境：用心脏起搏器、常用电池、燃料电池、原电池等生动信息引入课题，运用清华同方化学教学素材库素材编辑课件，使学生掌握了“什么是原电池？”，即原电池的构成条件；“为什么能产生电流？”即原电池的工作原理解决了电子转移和电流的形成的问题；“能否将电极材料（锌板或铜板）用其他材料替换？” 把想象的空间留给学生，给学生留出二十分钟的时间供学生实验探究，从电极名称、电极反应、电子转移方向及能量转化到原电池的构成条件，学生自主学习完成了原电池原理的认知全过程；在此基础上，教师引导学生观察真实实验或引导学生边学边实验。克服实验现象不明显等缺点，从而提高实验教学的有效性。把交流和评价的权利留给学生，学生相互交流取长补短，协作学习，相互评价，使学习任务完成得更完美。

3．反思与体会

新课程背景下的化学教师要加强学习和实践，更新观念，适应新的教育教学要求。

    3．1树立新的课堂观和学生观  明确教师是学生的引导者、组织者和合作者，学生是学习的主人。教师要以学生发展为本的观念，关注学习方法的形成，情感和态度的培养。

     3．2 重视实验改进和补充  实验教学是化学教学的重要手段，教师平时要多深入实验室，自己动手改进和补充课本实验。

3．3 重视实验探究 在探究中获得体验 化学实验在化学教学中起着十分重要的作用，实验教学是提高化学教学质量的重要环节。由于实验者或实验条件的不同，往往得到的实验产物也不相同，如果对实验后的产物进行现研究，可激发学生学习的兴趣，促进学生思维发展，发挥学生潜能，培养学生的创新精神和实践能力。

     3．4开展课外化学实验活动，培养对化学实验的兴趣。开展化学课外实验活动，能巩固和加深课堂教学的基础知识，提高实验操作基本技能，扩大学生的知识领域，激发学生的兴趣，调动学生学习化学的积极性，有利于创造性人才的培养。因而根据学生的个人兴趣，心理特征、知识层次和能力要求，通过丰富多彩的课外化学活动，可为学生个性特长的发挥和创新能力的培养提供广阔空间。

3.5开放实验室，让学生设计实验，进入实验室探究实验。特别是高三复习阶段，开放实验室对学生深化、系统理解掌握化学知识、技能、方法等很有帮助。

3.6提升教师自身知识结构和教学水平。化学教师不但要有深而广的化学专业知识，保证教学取得良好的效果，还必须掌握物理、生物和数学等相关学科的知识，以形成合理的知识结构；而提升教学水平还必须与新标准要求同步，掌握现代科学技术、计算机技术、多媒体教学技术等, 善于把书本知识转化为教学知识,转化为学生易于接受的知识,也就是说通过教学过程把知识和才能转化为学生的能力和素质,从而培养学生具有独立的求知能力。

总之，在新课程理念下化学实验教学有许多问题需要探索和实践，但只要能活跃学生思维，开发学生潜能，使学生成为实验教学的主体，就是有效的实验教学。