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1、第 2 5 卷 中小学实验与装备 2 0 1 5年第 2 期 2 1 实验教 学研究与应用 例谈中学化学实验教学设计“ 三要素“ 江苏省 苏州市吴江区教育局教研室( 2 1 5 2 0 0 ) 马静 1 问题 的提 出 在平时的调研 听课 中，经常会见到一些失败 的实验设计 ，如实验活动和教学 目标不符、师生 实验活动无序 、实验操作过于繁琐 冲淡 了教学主 题等情况 。究其原 因，是设计者未能很好地解决 “ 为什么做” 、 “ 做什么”和 “ 怎么做 ”3个问题。 成功的实验设计是实验教学的基石 ，它包含 以下 3个要素 。 2 中学化学实验教学设计“ 三要素 2 1 要素一 ： 实验 目的
2、要明确为什么做 实验教学设计首先必须 明确实验 目的 ， 即解决 “ 为什么做” 的问题 ， 这是实验设计 的灵魂所在。教 师必须在领会课标精神 、 认真钻研教材 的基础上 ， 根据教学 目标来选择实验 内容。教学 目标是一切 教学活动的出发点和归宿 ， 化学实验要为教学 目标 的达成而设计 ， 它可 以是简单 、 朴素的， 但应该在正 确的时间、 合适 的位置 出现 ， 否则就会有哗众取宠 之 嫌 。 案例一 ： 离子 新授课第 1 课 时实验设计 ( 上 教版 化学 9年级上册第 3 章第 l节) 。 教学 目标 知道离子是构成物质 的一种微粒 ， 了解原子与离子通过得失电子可 以互相转化
3、 。 操作 教 师将棉 线 浸在 K Mn O 4 ( a q ) 中， 拿 出后放在湿润的滤纸上， 如图 1 所示。通电， 通过 实物投影观察现象。 现象 第一次实验 失败 ， 第 二次 实 验后 出 现模糊 的颜色移动 。 l 湿 润的滤纸 图 1 湿润的滤纸 设计意图 说明 KMn O ( a q ) 中存在 自由移动 的带电微粒离子。 实验效果 现象模 糊 ， 实验完成 总共花 费 了 1 5 mi ra而且学生不能理解， 在通电条件下带电微 粒发生定向移动( 高 中电解原理) 。 点评 教师试图通过用实验来引出课题 ， 但是 这个实验费时费力且脱离教材 ， 对于 离子 这节课 教学
4、目标的达成没有任何帮助， 这个费时费力的设 计效果不好。 在学生理解 了离子的形成过程后 ， 教师增加了 一 组学生实验 。 操作 取少量 N a C 1 固体于烧杯中， 加入水， 搅拌后取部分于试管 1中待用 ； 向盛有水 的烧杯 中 逐渐加入 Na C 1 溶液 ， 用 电导率传感器测量溶液导 电性的变化。 现象 溶液的导电性在不断增强。 设计意图 说明离子很小、 肉眼看不见， 能 自 由移动。 操作 取少量 C u C 1 。固体于 2 号试管 中， 加入 水后振荡 ， 对 比 1 号 、 2号两支试管 ， 观察现象。 现象 两支试管中溶液的颜色不同。 设计意图 说明离子 的种类不同、
5、性质不同。 操作 取少量 K C 1 固体于 3 号试管中， 向 1 号、 3号试管中分别滴加 Ag NO 。 溶液 ， 观察现象。 现象 两支试管中都出现了白色沉淀。 设计意图 说明离子之间可以相互反应的。 反思 教师试图通过这一组实验， 实现打通上 教版初中化学第 3章 ( 物质构成的奥秘 ) 和第 7 章( 应用广泛的酸、 碱、 盐 ) 的 目的， 从而将离子 的 性质与盐的性质联系起来。但是对于接触化学不 到两个月的学生而言， 这种联 系无疑是空中楼阁 ， 大大增加了化学学习的难度 。在教师完成这组实 验后 ， 同学们交头接耳 ， 一时间正常的教学秩序被 打乱了。 上述两个实验设计的共
6、 同问题是实验设计脱 离教学 目标 ， 上教版 9年级上册第 3章 中关于 离 子55 在教材 中未出现实验教学 内容 ， 执教者 为了追 求“ 热热闹闹” 的课堂氛围， 盲 目增加实验活动 ， 却 忽视了教学的有效性 ， 使得实验成为摆设 ， 因此 明 白“ 为什么做” 是实验教学设计最核心的部分。 2 2 中小学实验与装备 2 0 1 5年第 2期 第 2 5卷 2 2 要素二 ： 实验 内容要简约做什么 在确定了实验 目的之后 ， 教师接着要思考的是 “ 做什么” ， 这是实验教学设计的关键所在。围绕教 学 目标的达成 ， 有不同的实验内容可供选择 。我们 不赞同“ 为实验而实验“ 、
7、“ 捡到篮子里就是菜” 的观 点 ， 一旦盲 目的追求实验 的数量 ， 实验内容是“ 丰 富” 了， 却有可能会使学生眼花缭乱 ， 收获甚微。教 师要根据实验 目的选择操作简单、 现象明显、 安全 可靠的实验， 太过复杂、 安全系数不高、 污染环境的 实验不宜在课堂中出现。 案例二 ： 分子 的新授课教学磨课过程 ( 上教 版 化学 9年级上册第 3章第 1 节) 。 教学 目 标 知道分子是构成物质的一种微粒； 在化学反应中分子可 以分解为原子 ， 原子可以结合 成为分子 。 磨课过程 在教材中， 分子 是在 微粒的性 质 之后出现 的， 学生对教材 中“ 微粒 的性质” 的 3 个相关实验
8、已经熟悉， 在不考虑简单重复完成过的 实验的前提下 ， 笔者感到 分子 这节课的实验设计 很难找到突破 口。 在设计“ 分子也具有微粒的 3个特性” 的实验 时 ， 首先考虑完成 NOz ( 红棕色) 与空气 的扩散实 验 ， 但又因 NOz 有毒 ， 且实验现象不明显而只能放 弃。接着有教师提出做红墨水在水中的扩散实验， 却 因为红墨水成分复杂 ， 不能简单的将其归到“ 分 子构成 的物质” 范畴而放弃最后想到了干冰汽 化实验 ， 经过尝试及讨论 ， 形成了最终的实验设计 。 操作 教师取出热水瓶 中保存 的少量干冰， 将 其装入试管 中， 并在试管口套上气球。 现象 干冰汽化 ， 固体消失
9、 ， 小气球鼓起来。 目的 说明分子是构成物质的一种微粒； 分子 很小 ， 肉眼看不见。 操作 在 E 述试管中加入澄清石灰水， 振荡试管。 现象 澄清石灰水变浑浊。 目的 说明分子是保持物质化学性 质的一种 微粒 。同种分子 ， 化学性质相同。 反思 在这节课的磨课过程中， 围绕 分子 的 教学 目标 ， 通过反复讨论确定 了上述实验设计 ， 并 利用一套装置完成了两个不同 目的的实验 ， 有效地 提高了实验教学效率 ， 一举两得。 2 3 要素三 ： 实验方式要创新怎么做 同一个实验内容有不 同的呈现形式。杜威说： “ 如果今天我们还像过去那样教学， 那么我们就是在 掠夺我们孩子的明天。
10、” 随着信息技术 的飞速发展， 在教学中应用现代信息技术 ， 能够为实验化学教学 注人新的活力， 大大提高了实验教学的效果 。 2 3 1 教 师真人视频秀 传统的实验教学 中， 对于一些污染大、 时间长 的实验， 教师往往是采用播放从网上下载相应的实 验视频的方式。“ 教师真人视频秀” 则主要 以化学 教师在真实场景 中的实验为素材进行制作 的， 可 以 给学生以强烈的真实感 ， 尤其是在表现实验细节方 面效果尤其明显 。 案例三 ： 从海带 中提取碘( 苏教版高 中必修教 材 化学 1 专题 2 第 1单元 溴、 碘的提取和性质 新授课 ) 。 实验设计 这个化学实验耗费的时间较长 ， 其
11、 中海带的浸泡就需要 2 h 。在这个实验的处理上一 般有两种方式 ： 文本描述型、 视频演播型。前者指的 是在 P P T上直接用文字描述实验 流程、 现象 、 原理 及相关化学方程式 ； 后者就是下载现成的视频 。但 是任课教师另辟蹊径 ， 选择 了自己拍摄视频 的方式 进行实验教学 ， 经过后期剪辑 ， 有效地将一个时长为 4 h的实验压缩成 1 0 mi n的短片在课堂上播放 。 反思 同样是实验视频， 任课教师的“ 真人秀” 相比网上的现成视频显得更为真实可信， 而且教师 可以根据 自己的教学需要对视频进行后期处理 ， 更 灵活机动 ， 也更能满足课堂教学需求。 2 3 2 学生的微
12、 电影秀 微 电影在百度上的定义为“ 既可以指专业的小 成本制作或者使用数码摄像机、 在 电脑上剪辑并发 布到网络上的业余 电影 ， 也可以指时间短的电影” 。 案例四： 金属防护和废金属回收 新授课实验 设计( 上教版 化学 9年级上册第 5章第 3节) 。 教学 目标 知道钢铁锈蚀的条件； 掌握防 止金属锈蚀的简单方法 ； 了解废弃金属对环境的 污染 ， 认识 回收金属的重要性。 实验设计 教师提前选择了一个学生小组作 为小演员 ， 通过数码摄像机记录下学生在校 园中探 究金属锈蚀原因的过程 ， 教师将其编辑后以微 电影 的形式呈现在课 堂中， 配 以学生旁 白， 串联起 整节 课 的教学
13、 ， 效果出奇的好。 反思 熟悉的学校 、 熟悉 的同学， 小演员们穿梭 在校园中， 教师以微电影的形式记 录下学生对校园 内车棚及 自行车等金属制品锈蚀原因的思考及实验 探究过程 ， 并通过网络查找等方式 了解 了废金属 回 收的价值 ， 整节课新颖独特 ， 别具一格 ， 真正贯彻 了 “ 从生活走向化学， 从化学走向社会” 的新课程理念。 2 3 3 数字化 实验科技秀 随着科技 的发展 ， 现代化学也在不断地发展 。 第 2 5卷 中小学实验与装备 2 0 1 5年第 2 期 2 3 实验教 学研究与应用 化七彩世界学无限神奇 湖北省应城 市第一高级 中学( 4 3 2 4 0 0 )
14、邢泰宇 化学课不 只是 方程式 ， 不 只是 卷子上 的实验 题 ， 它的世界其实是彩色的、 神奇的。 1 案例 背景 “ 铁的重要化合物” 是化学必修 1 第 3 章第 2 节“ 几种重要 的金属化合物” 中的一部分 。铁的化 合物种类较多 ， 实验易于开展且现象丰 富， 既可以 增强学生的学习兴趣 ， 又可 以体 现化学 思维方 法。 笔者和学生在实验室展开了这堂实验探究课 。 2 案例 过程 2 1 教学片段 学生分组实验 ， 探究 F e 。 + 和 F e + 的相互转化。 他们时而聚拢讨论问题 ， 时而细心观察实验现象 ， 时而奋笔疾书 ， 忙得不亦乐乎 。某小组学生检验产 生的
15、F e 。 + 的时候 ， 不小心把液体滴到书上 了， 形成 一 个红色的心形图案 ， 他们组的学生都笑 了。该学 生不 以为然 ， 顺手拿个笔在红色的心形图案画了几 笔 ， 居然变得像模像样了。 他突然问道 ： 老师 ， 你看这些实验材料 的颜色 很丰富， 能用它来画画吗? 这个突如其来 的问题让笔者愣住 了， 笔者说 ： “ 应该可以， 你可 以试一试呀。 ” 该组学生在他的带领下都跃跃欲试 了， 笔者也 加入到 了他们的活动 中。 2 2 实验探 究 2 2 1 探 究活动一 他们先用铁盐在白纸上画了个鱼 ， 再快速地在 鱼上涂上 KS C N溶液 ， 开始还能看到红色 的鱼 ， 但 是一段时间后图形模糊成一块 ， 看不清楚了。图形 显示时间极短 ， 实验效果不理想。 后来他们先用 KS C N溶液 画了个鱼 ， 再快速 数字化实验设备的建立 ， 通过传感器实时测量、 采 集数据、 分析数据 ， 实现 了中学理科实验教学与信 息技术的全 面整合 ， 使得教 材上的一些传 统实验 “ 旧貌换新颜” 。 案例五 ： 模 拟钢铁在弱酸性起始 条件下 的电 化学腐蚀 ( 苏教版高 中选修教材 化学反应原 理 专题 1 第 3单元 ) 。 操作 将事先称量好的 2 5 g铁
