解决实验中的问题实现化学知识的深度学习

丁晓庆

摘   要：高中化学立德树人主要是改进学生学习方式，培养学生化学学科核心素养。引导学生通过改进必做的化学实验的缺陷，能够帮助学生改变死记硬背、刷题的不良学习方式，体验、理解、运用化学知识，提升学生学科核心素养。

关键词：改进;化学实验;学习方式

高中化学落实立德树人的教育根本任务，培育学生化学学科核心素养，需要创设真实的化学问题情境，让学生在真实问题情境中认识物质的化学性质及其化学变化的本质，掌握物质化学变化的规律。以实验为基础是高中化学的重要特点，创设化学实验情境有助于学生理解、运用化学知识，有助于学生体验式学习。教师为学生创设改进化学实验缺陷的学习情境，有助于激发学生学习化学的兴趣，改进学生化学学科学习方式，培养学生创新意识和实践能力。

1  改进实验缺陷，增强学习的有效性

以前的水果罐头大多数是用马口铁皮包装，要想吃到罐头，就得把罐头盖子用剪刀、菜刀或者螺丝刀等撬开，然后倒进碗里或者杯子里，才能吃到肚子里，不容易。后来在罐头盖子上装了拉环，拉开拉环以后，就可以把里面的水果及其液体倒出来吃，现在基本上是玻璃瓶子，旋转开玻璃瓶的盖子，就可以吃了。现在的改进节约资源、降低包装成本、减轻消费者负担，极大地方便了人们的生活。化学实验也是这样，发现其缺陷，就要进行科学地改进。

如钠在空气中燃烧的实验，取一块质量1.5g的钠块，用滤纸尽可能吸干钠块表面的煤油，把钠块放在石棉网上，用酒精灯加热石棉网。随着加热，钠块开始燃烧，产生一定量污染环境的白烟;残留在石棉网上的过氧化钠却很少，实验的缺陷是看不出过氧化钠的颜色。怎么办呢？学生对实验过程进行反思，各抒自见。有学生分析以后提出，不用石棉网，改用薄铁片或者薄铜片，看看怎么样。重复上面的实验步骤，待铁片上的钠开始缓缓燃烧，立刻撤离酒精灯，结果是钠块一点点开始燃烧，冒出红色火花，待钠块完全熔化，铁片上留下一定量的淡黄色、珊瑚状固体。实验的改进，学生看到了过氧化钠的颜色和形状，掌握了钠的化学性质以及钠的有关化学反应知识，还认识到化学实验要注意减少环境污染。

再如改进氢气的制取与检验实验缺陷。按照教材钠与水反应实验的要求，取绿豆大小相似一小钠块，再取一张铝箔并用针均匀地刺一些小孔，用刺好小孔的铝箔包好小钠块，用镊子夹住包好铝箔的小钠块，放在倒插入装有水烧杯中的试管口下，待钠块与烧杯中的水反应以后，用排水法收集气体。把收集满气体的试管口向下并小心移近酒精灯火焰，检验试管中的氢气。学生感觉这个实验制取并检验氢气太繁琐而且存在安全隐患，部分有创新意识的学生思考并分析实验过程中的不足，提出如下办法来改进实验。取一个150mL的烧杯并加100mL的水，把大约1g的钠块投入烧杯的水中，迅速用比烧杯口大的玻璃片盖住烧杯口;观察烧杯里的小钠块，就会看到钠块浮在水面，四处游动，快速熔化成银色小球，小球变小至消失。左手捏住玻璃片，然后平移玻璃片，使烧杯露出2-3cm的空隙，迅速将燃烧着的火柴棒插入烧杯中，向烧杯水中加入几滴酚酞溶液，水变红，气体点燃。改进后的实验，方便安全，学生不仅直观地观察到钠与水反应的现象，还能简便地检验了氢气，实验更加科学。

2  纠正实验问题，增强学习的探究性

学生通过化学实验探究化学知识，不仅能够体验化学概念、化学原理的形成和发展过程，还可以改进学生化学学习方式。开展探究性化学实验有助于学生掌握化学现象内在的规律性，学生进行探究性定量实验，能够更加准确理解和运用化学知识。正如中国传统的中药发展比较慢，就是因为我国定量研究中药药效没有达到一定程度，但是一些外国专家定量分析中国的中药，已经取得突破性进展。高中化学一些知识的描述或一些实验结论没有定量化，需要纠正。

如学生实验验证“钠与硫酸铜溶液反应，只能生成氢氧化铜”这个结论是否正确，就需要进行定量分析。可以做3个实验进行比较。第一个实验：将1.5g金属钠投入到50mL2%的硫酸铜溶液中，发现生成氢氧化铜蓝色沉淀。第二个实验：将1.5g金属钠投入到50mL5%的硫酸铜溶液中，发现不仅有氢氧化铜蓝色沉淀，还有氧化铜黑色沉淀。第三个实验：将1.5g金属钠投入到50mL饱和硫酸铜溶液中，发现金属钠立刻燃烧，并且有大量白色烟雾产生，生成黑色氧化铜和红色固体铜。依据实验结果，学生發现上述结论是不正确的，至少是不全面的。再如区分碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液，如果溶液的浓度和用量不能够严格控制的话，实验就会不成功。由此可见，化学实验探究知识中定量很重要。

3  正视实验失败，提高学习的实践性

俗话说 “失败是成功之母”，因为有些错误中蕴含着值得探索的东西，科学史上不少科学家就是从错误中获得了意外的收获。化学实验中也有失败，关键是怎样运用失败的化学实验，作为学生实践学习的再生资源。一般来说，学生遇到实验失败的情况，对失败的原因和实验过程中问题的分析与反思，具有浓厚的兴趣，对失败原因的探究有强烈的欲望。所以要抓住机会鼓励学生不要放弃，鼓励学生继续探究，重新做，认真领悟，细心发现。

如某学生实验检验1-溴丙烷碱性水解后的溴离子，在过量的硝酸里加入了硝酸银，观察实验发现有褐色氧化银沉淀，检验溴离子的实验失败。这个失败的实验却能够给学生实践性学习的好机会，这位同学反思失败的过程，探究失败的原因，重新使用足量的稀硝酸做了该实验，结果实验检验成功。该同学通过这次实验活动，明确了检验溴离子一定要加入足量的稀硝酸。再如实验检测海带中是否含有碘，一组同学实验中多加了氧化剂，结果实验失败。另外一组同学由于使用适量的氧化剂，实验成功。失败的小组同学开始反思实验过程、探究失败原因，并且重新实验，不仅检验成功，还发现过量的双氧水能将碘单质氧化成碘酸根离子。学生经过实验活动，认识到化学实验是一种科学探究活动，切记不能随便，要严谨。学生从失败的实验中获得了新知识。

新时代化学实验教学要着眼于学生学科核心素养的发展，要引导学生改变从听讲到死记的学习程序，指导学生通过实验操作探究化学知识、运用化学知识。教师要挖掘实验教学内容在提升学生学科核心素养方面的独特价值，正对实验问题、分析问题原因，探究性改进实验，自主建构化学知识，改进学习方式，在实验中提高学生化学实践能力，发展学科核心素养。