以学科兴趣培养为目的的家庭化学实验设计初探

刘文 廖程和 吕旭东

【摘要】依据教材中的化学实验、化学原理或日常生活中与化学有关的现象设计家庭化学实验，有助于激发学生的学习兴趣，在提升学生学习能力的同时亦能提升教师的专业素养。

【关键词】家庭化学实验   学习兴趣

【中图分类号】G633.8

【文献标识码】A

【文章编号】1992-7711（2020）20-093-02

兴趣是最好的老师，教育心理学指出学习兴趣是一个人倾向于认识、研究获得某种知识的心理特征，是可以推动人们求知的一种内在力量。学生对某一学科有兴趣，就会持续地专心致志地钻研它，从而提高学习效果。

化学实验通过实验操作、实验现象等直接的感官刺激在揭示某一物质性质或化学原理的同时极易引起学生学习兴趣。因此引导学生设计家庭化学实验，有助于学生学习兴趣的培养。以教材的化学原理或化学实验为指导，从日常生活中挖掘化学实验素材，依据“原料易得、操作简单、安全环保、科学有趣”等原则，研究开发一系列家庭化学实验，能架构从书本跨越生活的桥梁，将化学实验从实验室搬迁到日常生活中，在发挥化学实验教学功能的同时极大地激发学生的学习兴趣。

教师在一线教学中如何寻找家庭化学实验设计的方向，就此笔者做了一些初步探索，并提出了一些自己的想法，现归纳如下。

1.依据教材实验设计家庭化学实验

中学化学教材中有着丰富的实验素材，利用教材中的化学实验素材设计家庭化学实验能提高家庭化学实验设计的效率。例如《化学 1（必修）》（人民教育出版社 2007年3月第3版）P56在【科学探究】部分设计了碳酸钠和碳酸氢钠的性质探究实验，“在2支试管里分别加入少量Na2CO3和NaHCO3（各約1g）分别滴入几滴水，振荡试管，观察现象。用手摸一摸试管底部，有什么感觉？”

在实际教学中，笔者发现碳酸氢钠溶解过程中溶液温度略微降低的实验现象学生无法通过手触摸试管底部进行感知和判断，直接告诉学生碳酸氢钠溶于水是吸热的过程则没有说服力，很多学生在课堂上表现出将信将疑的神情。为解决这一问题，笔者指导学生利用家用小苏打设计《碳酸氢钠溶解的热效应实验》，通过放大碳酸氢钠用量，一部分学生反馈能通过触摸感知温度降低，还有部分学生仍然回答判断不了。令我惊喜的是：有一部分学生想到用温度计测定碳酸氢钠溶解过程中溶液温度的变化，这种从定性到定量的转变就是学生思维能力提升的过程。而在用温度计进行定量测定的过程中有学生失败了，因为家用水银温度计最小刻度是35℃，而室温下自来水的温度约为24.5℃，这就无法测出碳酸氢钠溶解过程中温度的降低现象。善于思考的同学总能找到解决问题的方法，很快就有同学想到改用量程更宽的电子温度计，终于测出了2勺碳酸氢钠溶解在半杯（约200mL）自来水中，温度从24.5℃逐渐降为19.6℃。在整个家庭实验的设计过程中，不仅学生发现问题与解决问题的能力得到了提升，更体会到了学习的快乐与成就感。

根据教材实验笔者还引导学生设计了《碳酸氢钠的热分解》、《消失的气泡—碳酸钠溶液与醋酸反应》、《香蕉电池》（图1）等家庭化学实验。

2.依据教材原理设计家庭化学实验

教材中化学实验承载的功能主要为化学原理或物质性质的验证、学生实验技能的训练等，但也有部分化学原理并没有设计相应的化学实验。引导学生借助生活中的一些药品设计了相应的家庭化学实验，作为教材实验的补充，在丰富教材实验的同时能极大地激发学生的学习兴趣。例如在氧化还原反应教学中设计的家庭化学实验《褪色的高锰酸钾溶液》，把高锰酸钾药片溶解在水中得到紫红色的溶液，再用Vc药片（图2）、医用双氧水消毒液（图3）分别与高锰酸钾溶液反应，结果溶液褪色。褪色现象则是对高锰酸钾强氧化性的最好诠释。

在笔者的启发下，学生还设计并完成了《海带中碘元素的检验》，实验中分别利用医用过氧化氢消毒液和高锰酸钾消毒片溶液做氧化剂，氧化干海带浸泡液中的碘离子得到碘单质，再用淀粉溶液检验生成的碘单质，该实验现象明显。成功的实验设计让学生真切体会到了化学原理在设计实验中的指导意义，深化了对氧化还原反应原理的理解。

3.依据日常生活现象设计家庭化学实验

日常生活中有许多现象与化学反应有关，利用这些与化学知识有关的现象设计家庭化学实验，能让化学与生活更好的融合。生活化的实验设计在提升学生学习兴趣的同时，培养了学生科学精神与社会责任素养，进而使学生对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。

新能源是当下社会研究的热点，其中燃料电池更是成为了各大科研机构的香饽饽，让学生自己动手设计燃料电池，能更好地感悟燃料电池背后朴素的化学原理，亲手触摸高科技背后的化学知识，增强学生学习化学的成就感。在笔者指导下学生选择《简易氢氧燃料电池》进行实验设计。利用电解法制备氢气与氧气成了学生们的共同选择，但在气体储存方面进行过许多尝试，比如利用活性炭吸附两极产生的气体，结果发现操作较麻烦，效果也不理想，实验成功率低。在不断的尝试中有几个学生选择用面巾纸包裹石墨（直径为2.0mm的铅笔芯）电极，再用纯碱溶液润湿面巾纸后进行电解制备氢气与氧气（图4），产生的氢气与氧气吸附在石墨电极周围的面巾纸上，停止电解后利用氢气与氧气进行燃料电池实验，二极管发光（图5）。看到二极管发光的现象，学生欢呼雀跃击掌相庆。通过氢氧燃料电池家庭实验的设计，学生不仅深切地体会了燃料电池的工作基本原理，更为可贵的是整个实验的设计过程中，学生的实验思维、动手能力都得到了不断的提升，对设计家庭化学实验越来越有兴趣。

接着又有学生以《简易氢氧燃料电池》实验为模型，利用电解食盐水溶液设计出了《简易氢氯燃料电池》。

化学是以实验为基础的自然科学，离开了实验，化学将是无根之木、无源之水。只要教师热爱生活，不断尝试和探索，就会发现生活中存在很多有趣的化学实验素材，利用这些素材引导学生设计家庭化学实验，不仅培养了学生学习兴趣、学科观念和思维能力，同时也拓展了教师的教学策略和专业素养。所以，家庭化学实验的开发研究值得一试！

【2018年安徽省教育科学研究项目“基于核心素养培育的生活中化学实验开发研究”（项目编号：JK18067）阶段性研究成果。】