从教学到艺术的尝试 化学喷泉实验教学设计

王熙来

摘 要：阅读了一些喷泉实验教学设计或改进的论文后，深觉问题并未得到从根本上的解决，经过总结以往文献存在以下问题......课时的课程标准要求学生通过学习氨气喷泉实验掌握氨气的部分理化性质，并在此基础上掌握氨气喷泉实验的设计思路与实验原理，提高从分析实验现象得到结论的能力。

关键词：伪探究；知识迁移；教学艺术原则；教学艺术形式

中图分类号：G642.3 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）03-005-02

化学喷泉实验的相关知识出现在人教版必修一第四章《非金属及其化合物》第四节《氨、硫酸、硝酸》第一课时，以氨气——水的喷泉实验作为载体，以探究氨气的理化性质为目的。通过喷泉实验的实验现象使学生了解氨的性质（水溶液呈碱性、极易溶于水、挥发性等）。整体实验设计思路与原理不仅具有代表性，而且难度适中，学生容易接受。但是本节内容中对于喷泉实验的介绍不够全面，问题探讨也不够深入，而本节内容又属于重要考点，因此，加以扩展极具必要性。针对此种情况，许多专家学者以及一线教师都加以论述，文章数量颇丰、种类繁多。但阅读了一些喷泉实验教学设计或改进的论文后，深觉上述问题并未得到从根本上的解决，经过总结以往文献存在以下问题。

1、多以喷泉实验装置的改进、优化、美化为主要内容，一味的求新求异，忽略了学生的理解与接受水平与实验本身的目的。造成课上效果好，课下学生复习困难，反馈效果差的效果。与化学教学艺术的基本原则相违背，后文将详细论述。

2、实验几乎全部为演示实验，缺乏与学生的互动性。笔者通过反复实验，氨气的喷泉实验从实验的准备到操作对于实验者要求并不高，而且实验本身危险性不大。在课堂上完全可以给学生分组实验操作的机会，而在实践中发现、分析、解决问题也符合化学作为一门实验学科的理念。

3、缺乏思维延伸与知识迁移。氨气喷泉实验演示结束后，由于教材未再涉及化学喷泉的相关内容，许多教师便不再提及，把关于化学喷泉实验的问题放到习题中解决，遇到一道讲解一道，但这种方法的弊端在于知识传输不系统、逻辑性差。学生很难通过几道习题就掌握关于化学喷泉实验的全部知识。关于解决此类问题的尝试方法详见后文关于多种教学思维共存的论述与附录教学设计。

4、伪探究思路明显，逃避验证性思维。氨气喷泉实验的目的在于探究氨气的相关性质，但在实际课堂讲授中学生往往只对实验现象感兴趣而对于探究目的不明确，许多教师为了响应新课标重视探究的理念依然把探究思维强加于学生，认为验证性思维是落后的，殊不知在科学探究的过程中实验本身的作用就是验证猜想的工具。一味的强调探究流程反而使课堂效率降低，学生对于实验本身关注度不够。

一、设计理念

1、在教学中体现化学教学艺术的基本特征

在授课过程中注意教学艺术的形象性，在演示实验的过程中教师应将实验装置、操作步骤及实验现象通过语言进行描述，方便学生分析实验，也能规范学生本身的化学语言。多使用现代教学媒体辅助教学，把不能再课堂上演示的实验放到屏幕上。比如对于药品与装置的知识迁移过程中教师引导学生改进后的装置或者药品组合不可能全部的通过现场实验来进行效果的检验，对此可以收集一些其他种类化学喷泉实验的视频供学生观看，更有效地激发学生兴趣，帮助学生理解与记忆。而利用多种手法来辅助教学也是化学教学艺术综合性的体现。在实验过程中创造性也十分重要，创造可以是教师的也可以是学生的。比如笔者在课堂演示实验中就将教材中的装置进行改装，用医用注射器代替了胶头滴管，注射器的刻度使得学生更直观的观察到教师向烧瓶中注入水的体积，使得实验从定性向定量的方向进步，另一方面也增加了注入烧瓶中水的量使得更多的气体溶解到水中，提高了实验的成功率。而对于教师而言由创造性派生出的即兴性也适用于该实验的演示，比如如果在准备过程中氨气不纯，可能导致喷泉无法正常引发，那么利用注射器可以直接抽出一些气体，人为的制造压强差，使烧杯中的水进入烧瓶开始大量溶解进而引发喷泉，或者利用失败的演示实验直接引导学生分析失败原因等即兴应变能力是教师应该具备的。

2、在教学中遵循化学教学艺术的基本原则

化学教学艺术的创造活动不是随心所欲，异想天开的。化学教学艺术以审美创造为核心，要求教师必须按照美的规律，遵循美的法则进行化学教学艺术的创造。在这里以形势与内容相统一的原则为例，在问题一中提到现行文献多以喷泉实验装置的改进、优化、美化为主要内容，一味的求新求异，忽略了学生的理解与接受水平与实验本身的目的。这就使形势内容的不够统一，例如一些教师为了追求课堂演示效果一开始就搭建了一套复杂的实验装置，尽管可能成功率更高且实验效果更好，但对于刚刚接触喷泉实验的学生群体来说接受起来十分困难，更谈不上分析实验装置与现象进而得出结论了。对于喷泉实验，多样的演示形式可以帮助学生理解设计思路与原理，但应明确表现形式必须与教学内容相统一，达到高度和谐，使教学内容通过教学艺术形式得以充分的表达，而教学内容又是为教学目的服务的，所以在创新形式的过程中要明确教学目标，知识拓展、思维迁移要适度，由浅到深，针对学生的课堂反馈情况及时调整教学形式与难度，最大程度的提高知识传递效率，使得教学设计本身更具实用性。

3、摒弃伪探究，正视验证性思维

高中新课程标准明确地提出：“探究学习是学生学习化学的一种重要方式。也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径，教师应充分调动实验、观察、司查、资料收集、阅读、讨论、辩论等多种方式，学生通过亲身经历和体验科学探究活动。学生的学习不再是被动地接受灌输，而是在教师的指导下积极参与科学实验的探究。在一定的教学情境中发现问题。寻找解决问题的途径和方法。从而获得宝贵的知识，培养发现问题和解决问题的能力。对于化学喷泉实验来说，与其强加以学生探究思维不如利用学生对于氨气在水中溶解度的已知认识进行验证性实验启发，让学生思考如果氨气溶解度极大溶解速度快那么将出现怎样的实验现象，带着目的做实验，带着问题做实验，从设计者的角度观察实验现象。这样不仅可以调动学生的积极性，还可以使学生建立一个设计思维，为以后的知识迁移打下基础。总而言之，只有师生间互相合作，发挥学生的主体作用，学生才能科学地探究。才能获得知识、发展能力、提高科学素养。endprint

4、积极互动，直面失败与质疑

课堂上，教师与学生通过多种途径进行情互动，可以拉近师生距离，培养学生积极的情感态度和价值。从而实现三维目标的融合，真正实现课堂教学的优化。要求教师以培养学生敏锐的发现意识、务实的探究态度、大胆的批判精神为目的，以问题引发学生对教

学内容的独特的见解和质疑，让学生形成一种对知识的积极主动的探求和追寻。互动教学在师生、生生互动交流中，不仅有利于知识的学习、能的培养，更有利于学生情感、态度、价值观的培养，真正落实“三维一体”的教学目标。对于喷泉实验，虽然很少有学者提倡课堂学生实验，但笔者认为实验可以在学生完成课前预习后课下进行。学生结合实验效果先自行分析试验成功关键，再在课堂上经过教师引导得出结论。一方面可以对于知识掌握更加牢固，另一方面也会适当提高课堂效率。既然是学生实验，成功率就不能得到保证，作为教师不能逃避学生的失败实验，应该尽可能的考虑到多种情况，面对学生的质疑作出正确详尽的解答。

二、知识内容

1、实验演示——化学信息的收集与提取

在课堂演示氨气喷泉实验中，最基本的要求是让学生通过观察得出结论。比如喷泉的颜色证明氨气的水溶液呈碱性，喷泉形成的速度证明氨气溶解速度快等。在这个过程中笔者认为如果要达到最好的信息传递效果，在演示实验之前教师的解释说明必不可少。否则会造成学生一头雾水，装置与原理还未清楚就看到了精彩的实验现象，这种一带而过的情况应该避免。那么教师在演示实验之前应该说明什么，这里提供两点思路。一是要简单介绍实验装置，目的是让学生对于装置有一个初步的印象，如果进行了课前实验那么可以比较自己的装置与老师的装置同异点，进而加深印象。二是要引导学生进行预分析，如果实验出现什么效果则代表着什么，这样可以使得学生对于实验原理有一个初步的印象。

2、装置要求——实验成功的关键

既然是化学实验，就难免失败。为了尽可能的减少失败的可能性，把握实验成功的关键就尤为重要。在喷泉实验在药品组合合理的情况下，氨气的喷泉实验要求整个装置干燥、气密性良好。收集的氨气要求充满烧瓶且干燥。根据这几点要求教师可以在演示实验之后结合学生课前尝试实验的失败经验进行总结。这里就涉及到装置的改进问题，所有的装置改进都是为了实验目的服务，或增强实验效果或提高试验成功率。比如为了收集到纯净干燥的氨气教师可以设计氨气的制备装置与喷泉实验装置相结合，从而得到纯净干燥的氨气。再比如教师可以设计验满装置以保证收集到整烧瓶的氨气。但还是如上文提到的，这些装置的改进要在学生完全掌握教材上的基本装置后再进行迁移，以学生的接受能力为基础。这里还要说明的是不同原理的喷泉实验对于装置的要求也不尽相同，比如二氧化碳与氢氧化钠组合的喷泉实验对与装置就无干燥性要求，所以在教学过程中要培养学生具体情况具体分析的意识。

3、药品组合——实验的原理与本质

装置的问题解决以后，另一方面很重要的迁移方向就是药品的组合方式。在考题中也很容易见到关于几种药品相互组合能否引发喷泉实验的问题。在这里教师应该紧抓喷泉形成的根本原因——烧瓶内气体体积减小导致压强减小，进而启发学生如何使烧瓶内气体体积减小，最后总结出药品的组合类型以及相关举例。由于已经具备了一定的元素化合物知识所以对于药品的组合教师可以多启发学生自己举例，以达到较好的课堂互动效果。在这里可以向学生展示一些其他的化学喷泉，一方面验证经过讨论的药品组合的可行性，另一方面也更大的激发学生的兴趣。

参考文献：

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