培养学生化学实验能力的实践探索，本文主要内容关键词为：培养学生论文,化学实验论文,能力论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
化学实验教学贯穿了中学化学教学的全过程。化学实验是学生最喜欢的课堂环节，更是培养学生化学学科素养极其有效的环节。如何提高实验教学效果，发展学生实验能力，成为中学化学教学研究的热点之一。实验能力是由多种成分组成的一种综合能力，包括确定实验课题的能力、设计实验方案的能力、实验操作能力、实验观察与记录能力、实验思维能力和撰写实验报告的能力等，其核心是实验思维能力。在近几年的教学实践中，笔者深感在教学中若是能充分结合教学过程中的实验素材，落实学生实验能力相关方面的培养，能有效提高学生的化学实验能力和化学学科素养。
一、有效利用教材实验，培养学生化学实验能力的各项因素
新课程非常重视实验在化学教学中的作用，教材中安排了大量的实验以体现探究式的教与学，这些实验为培养学生的化学实验能力提供了充足的资源。教师应认真分析实验教学中的能力目标，设计有效的教学过程，有针对性地培养学生化学实验能力的各项因素。
（一）以元素化合物性质实验为载体，培养学生实验观察、记录、分析的能力
元素化合物性质实验不仅为教学内容提供了直观素材，更具有培养学生实验观察、记录、分析能力的教学功能。实验观察一般按照变化前→变化中→变化后的顺序进行，一般从气、液、固三方面表述变化，会涉及颜色、状态、光泽与气味等，而且现象与反应、物质性质是紧密相关的。但学生的观察多缺乏有序性，而且常常忽略了从现象到反应本质、物质性质的推断过程。教学时教师应指导学生从固—液—气三方面观察和记录实验现象，并对实验现象做分析，推断反应产物、反应实质和物质性质，发展学生的实验能力。
例如：钠与水（滴加酚酞试液）反应的实验，该反应现象非常丰富，现象中表现了钠硬度小、熔点低、密度比水小等物理性质，还表现钠与水反应放热，生成气体和碱。教学时先让学生自己观察和口述现象，学生会注意到钠的游动和水溶液（滴加酚酞）的颜色变化，但会忽略钠的熔化和“嘶嘶”声；学生会在其他学生的口述中发现自己的缺漏，这时教师教给学生观察的方法，之后再做一次实验演示或播放实验视频，要求学生再次观察并记录在教材上。分析现象时，多数学生只重视溶液颜色变红说明生成了碱，却遗漏了对其他现象（如钠的游动等）的分析，教师应引导学生逐一分析实验现象，如“钠的游动”和“嘶嘶”声是由于生成气体的现象，如钠熔成银白色小球表现了钠的熔点低、钠与水反应放热。这样的教学设计不仅使学生对钠的相关知识有了直观和深刻的印象，并能对此反应的现象和结论形成有序记忆，同时使学生观察、记录实验、分析实验的能力得到充分的培养，并体验科学研究的严谨和细致。
（二）以基本概念、基础理论的验证实验为载体，培养学生实验辩证思维能力
许多基本概念、基础理论的验证实验运用了控制变量法，实验设计非常严谨，教师应耐心指导学生分析实验原理、流程与结论的逻辑关系，分析各环节中的化学原理和辩证思想，使学生在实验中展开充足的思维活动，发展学生的实验思维能力。
例如，《化学反应原理》中探究温度对化学反应速率的影响，教材提供了两个实验，实验1是比较硫代硫酸钠和硫酸在不同温度下出现浑浊的时间快慢，实验2是利用过氧化氢与碘化钾的反应设计实验探究温度对化学反应速率的影响。进行实验1时，教师应在实验前指导学生分析实验的设计原理，指出控制其他条件必须一致的必要性和实施方法；使用相同浓度和相同用量的硫代硫酸钠溶液和硫酸溶液，在试管后面各放上一张写了大小、深浅相同的字，以保证浑浊的标准也一致，原理清晰后，学生操作实验和记录出现浑浊的时间，将测量数据记录在教材已有的表格中，学生能立刻得出“其他条件不变，升高温度可加快反应速率”的结论，并体会控制变量法的原则是“在其他条件相同的情景下，讨论某一条件的变化对结果的影响才是有意义的”。之后组织学生运用“控制变量法”设计实验2的实验方案，讨论并修正后，要求学生写出实验的实验原理、实验用品、实验步骤，然后学生实验探究并记录，最后得出结论并完成实验报告。这样的教学设计通过对“控制变量法”的先学后用充分活跃和训练学生的辩证思维。
（三）以“设计并实施”的实验为教学载体，培养学生设计实验、操作实验的能力
教材中有部分实验环节只提出实验目的，要求学生设计实验方案并实施，是对学生实验能力最高要求的实验教学。在教学中应给予学生充分的时间剖析实验原理，设计实验方案时要注意结合条件控制、仪器选择、排除干扰等对方案做可行性评价，之后确定实验步骤并完成实验，最后书写完整的实验报告。例如：“设计实验完成溴乙烷的水解并验证生成溴离子”，该实验设计安排在卤代烃的水解原理学习之后，共分两步，第一步是完成溴乙烷的水解反应，第二步是验证溴乙烷的水解生成了溴离子。首先教师指导学生讨论并设计溴乙烷水解的实验装置和实验步骤，学生能设计出使用氢氧化钠水溶液与溴乙烷共热的方式来完成实验，当教师提问加热的方式时，学生想当然地说酒精灯直接加热，这时，教师指导学生查阅溴乙烷的沸点是38.4℃，并提出若直接加热混合液会出现怎样的实验效果？学生能联想到溴乙烷大量挥发，水解反应程度过低，并能很快想到利用水浴加热完成反应，这时教师通过简单的展示进一步介绍冷凝回流设计，然后要求学生画出合理的实验装置图，简单书写实验步骤，然后学生进行实验并记录现象。接着讨论如何证明生成了
，多数学生设计为“取水解液并向其中滴入硝酸银溶液，观察是否生成浅黄色沉淀”，教师可立刻“实验验证”，结果是生成灰白色沉淀，学生分析是过量的氢氧化钠溶液干扰了溴离子的检出，于是学生提出先将水解液用稀硝酸酸化，之后用硝酸银溶液检验溴离子，学生按改进方案实验，都能检出溴离子，达到实验目的。
二、重视实验报告的书写和评价，培养和提升学生撰写实验报告的能力
学生书写实验报告是对这个实验的整理、反思和提升的过程，使实验教学完整、有效。在书写要求上，可要求学生书写完整的实验报告，选步骤不太复杂的设计类实验，要求学生在一张白纸上写出完整的实验报告，教师可以列出需要书写的项目，如实验目的、实验用品、实验装置、实验步骤、实验现象和数据、实验结论，小结和反思，也可以提供只有标题的实验报告书，报告书中只列出数个书写的项目，其余就是空白，这样的书写要求能很好地帮助学生回顾实验过程，从头整理实验的设计思路，在书写过程中，学生的文字表达能力会得到很好的训练。实验报告的书写使实验设计类型的实验教学更加完整，更加有利于学生化学学科素养的提升。
学生写完实验报告，实验教学并未结束，点评实验报告是提高实验报告书写能力的重要环节。化学实验报告应科学且严谨，但很多学生没有意识到这一点，认为是教师苛刻要求，这种现象是点评不到位的结果。以下是笔者在教学实践中感觉比较有效的评价方式。
一是验证式——直观、有说服力的评价方式。展示学生实验报告的错例，并按所示操作，无法得出现象和结论，给学生最直观的体验：正确的实验报告是具有可重复性，可再现性的。例如教师点评“摩尔盐中铵根离子检验的实验操作和现象”时，投影展示学生的典型错例：
然后让一名学生在讲台按以上“实验步骤”操作，学生观察到加入少量NaOH溶液后生成灰绿色沉淀，用湿润的红色石蕊试纸靠近管口，试纸并没有变蓝，由于摩尔盐溶液中存在
，它干扰了
的检验，所以必须用过量的NaOH溶液以排除的干扰，之后才能将转化为
。学生B的操作充分说明了A生的实验报告是错误的，并明确地指出了错在何处。通过验证式的点评，学生真正看到了书写中的严重错误，很好地理解了实验报告基本要求——具备可再现性。
二是对比鉴赏式——有效发展学生化学学科素养的评价方式。实验报告的书写有很多细节，要求表述严谨、科学、上下逻辑关系清晰，单纯的教师讲述不容易引起学生的重视，使用正误对照的方式，能够使学生深刻地体会到什么是科学、严谨的表述，什么是错误的表述，对书写要求有切身的体会。例如在点评“摩尔盐中离子检验”的实验报告时，可提供常见的错例和正确的书写（如下页表格），指导学生对比分析，使学生理解试剂若是用于除杂或转化，它必须足量；试剂若是用于发生特定反应，它只需要少量。运用对比鉴赏式，能使学生深刻地体会到正确与错误就在细节之中，规范自己的书写方式。
三、有效突破实验设计题的“构思”与“表达”，综合培养学生的化学实验能力
实验设计题是常见的考察学生实验能力的试题类型，它除了具有考察功能，更具有发展抽象思维能力的教学功能。学生的解答主要存在问题有：①设计实验流程时不考虑其可行性；②即使流程合理，而实验报告书写却错漏百出。为了有效突破以上的难点，本人在教学中向学生展现了解题的基本程序：构思和表达。构思是下笔之前必须通过流程图构思出一个清晰、合理、可行的实验流程；表达是将流程图准确的转换为表达实验步骤和预期现象的文字。下面以2007广东卷第23题的教学过程为例说明：
[教学案例]
2007广东卷23题：已知某混合金属粉末，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。设计合理实验探究该混合物金属粉末中铁、铜元素的存在。
仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1mol/L硫酸、2mol/L硝酸、2mol/L NaOH溶液、20%KSCN溶液。
阅读以下实验探究过程，回答思考题：
1.提出假设：
假设1：该混合金属粉末中除铝外还含有Fe元素；
假设2：该混合金属粉末中除铝外还含有Cu元素；
假设3：该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素。
2.基于假设3设计实验方案。（画出实验流程图）
授课前先要求学生设计实验流程并画出流程图，授课时，教师分析典型案例，指导学生利用流程图构思和修正实验流程。
流程图中的典型错例：
首先用过量的NaOH溶液除去混合物中的Al，固液分离后，固体有Fe、Cu，两者离子化后将相互干扰对方的检验，故设计用过量的稀硫酸将两者分离，之后将铜转化为铜盐，将转化为
，之后分别检验相关离子。流程中注意了试剂的用量以保证实验的严谨，验时，
不能过量，否则可氧化KSCN，验Cu时，硝酸要足量，NaOH要先中和多余的酸，最好写足量，不要写几滴。
通过对流程的分析，学生切实体会到流程图的必要性，一能及时发现设计思路的错误而作出调整，避免实验报告书写时半途而废，二为书写实验报告提供规划图，以便将实验分割为数个主要步骤。
构思环节完成后，进入表达环节，首先将流程图分割为4个实验步骤。教师提供第一步的标准书写，指导学生找出书写要点：操作应包括仪器（如药匙、滴管、试管等），动作（如滴加、静置等），试剂用量（如过量、少量等）；分离方法要写清楚，分离后保留的物质和弃去的物质要表达准确；预期现象应根据有关反应分析固、液、气三个方面的变化，写出可能的现象。学生按照书写要求完成第2至4步的操作和预期现象的，每写完一步，都要求学生之间相互评价，然后教师展示错例和优秀范例，落实了这一步的书写后才进入下一步的书写。通过这样的教学，学生的实验报告书写难度不会太大，而且能及时地指出学生存在的问题，写到第4步时，已较少出现书写错误，在这样的集中练习之后，学生对书写要求有较深刻的认识。
解答实验设计题是一个系统工程：设计流程图，流程图分割为步骤，书写各步骤的实验操作和预期现象、结论。解答过程要求学生有辩证的思维方法，有科学、严谨的思维品质，对学生的实验思维能力、实验分析能力和表达能力都是很好的训练，可使学生的综合实验能力有所提升。
总之，化学实验能力的培养对化学教学有着不可替代的重要作用，在中学化学的教学中应该充分利用已有的实验教学资源，在实验前、中、后充分落实学生实验能力的培养，这不仅有助于学生理解实验目的、方法和掌握实验技能，还能通过对实验的记录和分析和反思提高观察事物、分析和解决问题的能力，从而提升学生化学学科素养。