通过化学实验教学培养学生的学习能力

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摘要：实验教学要调动学生学习积极性，培养其科学思维品质，发展其各方面能力，可以从以下几个方面来操作：设计实验，培养学生灵活运用知识的能力；通过对比实验发现问题，培养学生的探究能力通过实验操作，实现知识和技能的整合；通过综合实验整理知识，培养学生知识的建构能力。

关键词：化学实验 ；学习能力

文章编号：1008-0546（2013）11-0089-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2013.11.035

化学是一门实验科学，众多的化学概念、理论和变化规律都依赖于实验归纳、抽象和验证。化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式。通过实验，可以对大多数物质的性质、概念及原理进行揣度和论证；通过实验，可以培养学生基本操作技能。通过实验，可以培养学生的观察、分析、推理能力。在课堂教学中，恰当合理运用实验，不仅帮助学生掌握化学实验的知识和技能，还能调动学生探究的积极性，培养其科学思维品质，发展其各方面能力，笔者在以下一些方面进行了尝试。

一、通过设计实验，培养学生灵活运用知识的能力

所谓的化学实验设计，是根据实验的目的和要求，综合运用所学的知识和技能以及材料中所提供的新信息，从而对实验的原理、试剂及仪器的选择、步骤与方法作出合理规划。学生要能进行化学实验设计，除了要有丰富的化学知识和扎实的实验操作技能之外，还要能阅读和应用新信息，在综合分析和判断的基础上，合理进行假设、选择适当的实验条件、正确的实验操作、对实验现象进行观察和解释等。因此化学实验设计能培养学生灵活运用知识和技能和科学探究方法去解决问题能力。

例如：当提供新信息：①Cu2O是碱性氧化物；②在空气中灼烧Cu2O生成CuO；③Cu2O在酸性条件下能发生反应（Cu2O+2H+[=]Cu+Cu2++H2O）。要求学生设计实验：检测某红色Cu2O固体中是否含有Cu。通过对题意的分析，学生提出了以下几个方案：⑴将固体溶于足量的稀硝酸中，根据溶液是否变蓝色来确定。（2）将固体溶于足量的稀硫酸中，根据固体是否有剩余来判定。（3）将固体在空气中充分灼烧至完全变黑，根据前后的质量变化来断定。接着我让学生来评价几个方案的合理性。通过组内讨论，明确了方案⑴和⑵都不合理，而方案⑶是合理的。原因是方案⑴Cu2O也能和硝酸生成Cu2+，而方案⑵Cu+ 在酸性条件下能发生反应，也生成Cu。（3）中Cu和Cu2O加热都生成CuO，根据加热前后质量变化可以确定Cu2O试样中是否含有Cu。

二、通过对比实验发现问题，培养学生的探究能力

爱因斯坦曾说过：提出一个问题比解决一个问题更重要！在保护学生探究积极性的同时，教师在教学中还要教会学生如何发现问题。在教学中，教师要积极创设问题情境，让学生产生质疑，引导学生学会通过观察、比较、归类、联想、分析等发现问题的方法，从而善于质疑。

对比实验，是化学实验教学中经常采用的实验方法。所谓对比实验是将某个实验组同另一个已确定结果的实验组作对照，从而得出某种条件对结果的影响。利用对比实验，不仅可以使学生更容易接近事物的本质，而且可以培养学生发现问题、观察现象、分析问题的能力，从而激发学生的探究兴趣，培养其探究能力。

例如：装置气密性问题是实验教学中重要的知识点，学生在这块上也比较容易犯错，在分析这个问题时我举了下面两个例子：

例1：

这套装置的气密性检验比较容易，它是一端开口，只要利用气体的热胀冷缩原理，把导管的出口浸入水槽的水中，用手握住试管，若导管出口处有气泡冒出，手移开后导管中有一段水柱上升，则表明装置气密性良好（即赶气法）。

例2：

在讲解上一题的基础上我再拿出这个装置来分析气密性的检查，学生很自然想到：能否直接用赶气法？有些学生在下面就小声地说应该可以用刚才的方法，也有些学生非常犹豫。这时我提问学生此套装置和上面一套有何不同？用手焐导管时出口处能否有气泡？为何？学生很自然会发现这套装置两端是开口的，直接用赶气泡法不能实现目的。接着我再让他们讨论若要用赶气法应如何操作，通过分析会想到要把开口端封住。具体操作如下：把弹簧夹夹住，往长颈漏斗中加水没过漏斗下端（进行液封）；再用手掌握住具支试管上部，若发现导管中有一段水柱上升，手移开后导管中液面下降，则表明装置气密性良好。接下来我再提问能否只通过加水来检验此套装置的气密性？答案是可以利用气体的体积与压强成反比，先塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面；停止加水后漏斗中与试管中的液面差保持不变，则说明装置不漏气（即加液法）。通过比较，学生就能明白，不同条件下要去解决同样的问题，方法是不同的。

三、通过学生自主实验操作，实现知识和技能的整合

为了节省时间，不少老师在黑板上画实验，让学生背实验，这种方式学生知其然但往往不知其所以然，不利于学生科学素养的培养和能力的提高。高中学生身体、心理和控制能力已经发展到一定水平，具有较强的思维和实践能力，让学生进行实验操作，可以帮助发现真实的化学问题，也可以了解化学问题解决的复杂性，不仅提高学生的学习兴趣，实现知识和技能的整合，也能培养学生实事求是、一丝不苟的科学态度。

如在学习碳酸钠和碳酸氢钠时，我让学生用实验去鉴别这两者，他们提出了很多方案。其中有一组学生用CaCl2溶液，根据复分解反应原理，这种设计是可行的，前者有沉淀而后者没有。但通过操作，学生发现两组实验都有浑浊的现象。他们觉得很是诧异，碳酸氢钙可溶于水，为何也会产生白色浑浊呢？这个沉淀是碳酸钙还是碳酸氢钙呢？如何证明之？学生判断是碳酸钙。我与学生一起分析：在NaHCO3溶液中加CaCl2溶液，如果生成碳酸钙，那CO32-是HCO3-电离出来的，此时溶液一定由原来的碱性环境变成了酸性环境。学生通过实验发现溶液真的呈酸性，这时他们充满了好奇。我再从离子积和溶度积的角度简要分析了产生沉淀的原因。接下来我提问学生，两溶液混合是否一定会产生沉淀，能否通过实验来证明？学生通过实验发现：当两者浓度很小时，溶液混合时就不变浑浊了，也就是当离子积小于溶度积时，不会产生沉淀。通过以上活动，学生明确了物质间的反应往往需一定的条件，如浓度；学生也明确了实验的重要性，要依托实验，结合理论，对问题作出科学判断。

四、通过综合实验整理知识，培养学生知识的建构能力

从认知的观点来看，复习是对先前学习的知识的回顾、整理和认识的过程。从信息加工理论的角度分析，复习是对已有的信息重新组合，使信息的排列更有序的一个过程。因此复习不仅是一个回忆和熟练的过程，更重要的是一个再认识和再提高的过程[1]。

化学综合实验是多块化学内容或方法的综合的实验。它是将所学到的知识和方法进行综合、迁移、发散等应用，这有利于学生建构自己的知识结构，从而提高其推理能力。

如实验室制备气体由于原料、方法、产物的不同，往往比较复杂，同时由于涉及反应原理的分析、实验装置的选择和操作、实验结果的分析等，综合性也较强。利用这类实验，可以帮助学生整理先前零散的知识点，重新建构知识。如我要求学生设计实验证明铜与稀硝酸反应产生的气体是NO而不是NO2。

通过学过的NO和NO2的性质比较（见下表），可以选择合适的实验方法。

经过相互交流与探讨，学生制作了气体制备的流程图（见下图）来设计实验过程：

在交流过程中，学生们提出了他们的思路，这个实验的关键点是两个：一个是装置中原来有空气，铜与稀硝酸反应产生的NO会与空气中O2反应产生NO2而产生干扰，所以要把装置中的空气赶掉。要赶走空气，可以用溶液来驱赶，此处可用稀硝酸，将分液漏斗连接在两端高度不同的U形管的短管处，在双孔塞上插上一铜丝，打开分液漏斗活塞，从长管加稀硝酸，加至液面到双孔塞处，关闭活塞，装置中的空气就被赶走了。其实也可以用“惰性气体”（此处指不与NO反应的无色气体）来驱赶空气，如用CO2，实验中可以把盛有石灰石的干燥管放入稀硝酸中，直至后接盛有澄清石灰水的洗气瓶变浑浊，这说明装置中空气已排干净。另一个是要防止污染环境，实验结束时铜丝要能与酸液脱离接触，尾气要进行吸收或收集。在这样的思路引领下，学生设计出了合理的实验方案。

通过这样的综合实验，我们让学生整理了知识，使他们建构自己知识体系的能力获得了提高。

化学实验教学的宗旨是培养学生的科学素养，这需要教师调动学生实验探究的积极性，指导其实验探究的方法，培养其观察、推断、表达的能力。这些需要老师根据学生的学情，采取行之有效的方法，笔者做了一些尝试，但还是很不够的。需要进一步进行研究，提高实验教学的有效性，努力培养学生的创新精神和创造能力。

参考文献

[1] 杨梅. 高三生物复习方法 [J]. 雅安职业技术学院学报，2007，（4）

[2] 中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（实验）[S]. 北京：人民教育出版社，2003：1-42

[3] 窦洪庚. 化学知识结构之探究 [J]. 中学化学教学参考，2006，（1-2）：5～9

[4] 吴名胜，诸全头. 碳酸氢钠与氯化钙溶液真的不反应吗？[J]. 化学教育，2008，（2）：65～66