新課程背景下高中化學課本實驗的使用策略

王旭紅

（江蘇張家港高級中學 江蘇 張家港 215600）

一、問題背景

新課標以全面提高每一個學生的科學素養為核心，而化學實驗對全面提高學生的科學素養有著極為重要的作用。新課程必修教材共涉及物質的分離、檢驗與提純，配制一定物質的量濃度的溶液、物質性質的探究、設計實驗證明某些化學反應的可逆性等20個分組實驗，選修教材涉及《化學反應原理》、《有機化學基礎》、《物質結構與性質》等3個模塊的化學實驗，教材中的“觀察與思考”、“活動與探究”、“問題解決”等欄目為師生提供了相關的實驗方案，而如何在有限的時間內靈活使用這些課本實驗，吸引學生到課堂中來，是教師應面對、思考的問題。

二、使用策略

中學化學課本實驗涉及驗證性實驗、探究性實驗、實驗方案設計等。而新課改后化學課時緊，若教師嚴格按課本實驗要求進行操作，不創新、不改進難以在規定時間內引導學生完成這些實驗，達到實驗目的。以下是筆者的一些做法：

1.大膽改進實驗裝置，提高實驗效果

中學化學課本中的有些實驗是比較理想化的，受教學條件的限制有的難以達到實驗的效果。為達到實驗目的，便于觀察實驗現象，教學中教師要根據實際條件對部分實驗加以改進。

如銅與稀硝酸反應生成的氣體是無色NO，但NO極易與空氣中的氧氣反應生成紅棕色的NO2，為便于學生觀察實驗過程產生的無色氣體，教學中教師可將課本實驗改進如左圖所示。此實驗的優點在于通過在燒杯中加入一定體積的稀硝酸，打開止水夾，用注射器慢慢抽取干燥管內的空氣，稀硝酸沿著干燥管慢慢上升，直到充滿整個干燥管，停止抽拉注射器，關閉止水夾，就能觀察到干燥管內液面下降，有無色的氣體空間。反應停止后，打開止水夾，用注射器抽取干燥管內的氣體（事先已將注射器內原有的空氣推出），關閉止水夾后取下注射器，并抽取一定量的空氣，就能在注射器中看到有紅棕色氣體產生。實驗完成后，將注射器內的氣體通入到NaOH溶液中還能達到保護環境的目的。

又如學習金屬鈉時，課本給出的實驗方法是向一只盛有水的燒杯中，投入一小塊（約綠豆粒般大?。┙饘兮c，觀察實驗現象。反應完全后再滴加幾滴酚酞溶液。裝置如下圖所示。學生能從實驗中觀察到“浮、熔、游、嘶、紅”等現象，但無法證明反應過程中產生的氣體是氫氣。教學中教師可先組織學生從化合價升降的角度分析產生的氣體只能是氫氣，再將實驗裝置改進如下，操作時先將大頭針向上提，使鈉塊落入水中，將小試管扣在導管上收集反應產生的氣體，用拇指堵住試管口移向酒精燈，松開拇指點燃試管中的氣體，有尖銳的爆鳴聲。通過以上2個實驗裝置的改進既能培養學生的實驗觀察能力，實驗操作能力，又能幫助學生分析實驗現象產生的原因，鞏固所學的知識。

2.以課本實驗為載體，創設問題情景

課本中的實驗包含定性實驗和定量實驗，無論哪種實驗學生在操作時教師都要組織學生了解實驗目的，明確實驗操作方法，提醒學生看什么，怎么看，記錄實驗現象，分析處理實驗數據。實驗前教師還可在投影上設置一些問題，讓學生帶著問題去觀察、思考與交流。因此教師要善于利用課本中的實驗，將實驗步驟、操作方法等改成問題探究，創設多個問題情境，引導學生完成實驗。

大理石與鹽酸反應的實驗裝置圖

如學生在學習選修4《化學反應原理》反應速率時課本提供了如圖的實驗裝置，課本實驗中要求學生每隔10s觀測注射器中氣體的體積，并記錄到相應表格中，再以反應時間為橫坐標，產生氣體的體積為縱坐標繪制二氧化碳氣體體積－反應時間曲線圖。課本給出的實驗目的就是探究大理石與鹽酸反應過程中的速率變化，涉及化學反應速率的計算，濃度、溫度對化學反應速率的影響等。教學中教師可以這個實驗為載體，以6人一組，組織學生動手、觀察、記錄實驗數據，小組交流后教師可根據同學繪制出的曲線，設置以下問題。

（1）在 o～ t1、t1～ t2、t2～ t3各相同的時間段里，反應速率最大的時間段是______，可能的原因是______；收集到的氣體最多的是______時間段。

（2）為了減緩上述反應速率，欲向鹽酸溶液中加入下列物質，你認為可行的有______；

A.蒸餾水 B.NaCl固體 C.NaCl溶液 D.通入 HCl

（3）在t4后，收集到的氣體的體積不再增加，可能的原因是________。

為更好幫助學生正確分析影響化學反應速率的因素，教師在完成上述實驗問題探究后還可組織學生用硝酸與大理石的反應再次進行探討，與課本中的實驗不同的是所用 HNO3濃度為 1.00 mol·L－1、2.00 mol·L－1， 大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規格，實驗溫度為298 K、308 K，每次實驗HNO3的用量為25.0 mL、大理石用量為10.00 g。教師給出以下實驗設計表，讓學生在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號：

編號 T/K 大理石規格HNO3濃度/mol·L-1 實驗目的② 298③ 308④ 298① 298粗顆粒 2.00 （Ⅰ）實驗①和②探究HNO3濃度對該反應速率的影響；（Ⅱ）實驗①和_______探究溫度對該反應速率的影響；（Ⅲ）實驗①和_______探究大理石規格（粗、細）對該反應速率的影響。

通過這些以課本實驗為載體的問題情境創設，學生不僅掌握了研究物質變化的實驗方法，還能根據問題情境學會分析問題，培養學生思維能力，解決問題能力。

3.將學生實驗創設為探究性實驗

新課程化學課時緊，內容多，學生必須具備從課本，課堂，實驗等多種渠道獲取知識的方法，有較強的科學探究的能力，因此教師在教學中必須創造性地使用教材。而課本中的“觀察與思考”、“活動與探究”等欄目設置的相關實驗給教師提供了實驗探究的空間，教師可根據教材內容、學生的接受能力、認知特點等將部分簡單的分組實驗改為探究性實驗，以提高課堂效率。

如學生在學習選修4《化學反應原理》弱電解質的電離平衡時，教師可將教材P58“活動與探究”欄目中設置的實驗方案進行重組，設計為如下3組探究、對比實驗：

（1）用錐形瓶進行實驗，瓶中先各放 20mL0.1mol／L鹽酸和0.1mol／L醋酸，后同時投放等量的NaHCO3粉末，然后迅速套上氣球觀察現象，比較反應產生氣泡速率的快慢。

實驗 0.1mol/L HCl 0.1mol/L CH3COOH與足量NaHCO3粉末反應產生氣泡的速率比較原因溶質微粒

（2）酸液中加對應的鹽

0.1mol/L HCl 0.1mol/L CH3COOH溶液的pH的大小0.1mol/LCH3COOH中加入少量的CH3COONH4固體溶液的pH的變化實驗步驟0.1mol/L HCl中加入少量的NaCl固體

（3）速率對比實驗

1mol/L HCl 1mol/L HCl+少量的CH3COONH4固體與Mg帶反應速率的比較

這三組對比實驗給學生創設了科學探究的時間和空間。實驗（1）通過氣球大小的變化學生對相同條件下鹽酸的電離程度大于醋酸有初步的認識，通過實驗（2）相同條件下鹽酸、醋酸溶液pH的大小及溶液pH的變化，進一步證明了相同條件下鹽酸的電離程度要高于醋酸。與課本實驗相比，增加的后兩組探究、對比實驗能再次證明醋酸是弱電解質，存在電離平衡，加入醋酸根離子電離平衡會發生移動。這些實驗改進給學生提供了科學探究、交流、學習的平臺，學生在課堂要操作、觀察、記錄、思考，教師適時的引導、啟發又能幫助學生理解弱電解質的電離平衡，學生也學會了從實驗中獲取知識的方法，體驗了成功與快樂。

4.將驗證性實驗改為實驗方案設計

化學實驗能將學生吸引到課堂中來，也能使學生積極參與科學探究，觀察實驗現象，思考實驗中的問題，設計實驗方案，培養學生的實驗設計能力。因此在教學中還可將驗證性實驗改為實驗方案設計。

如學生在學習《有機化學基礎》鹵代烴的性質時，課本P62“觀察與思考”欄目實驗1與實驗2的操作步驟與實驗裝置完全相同（實驗裝置如左圖），課本給出的實驗方案是按如圖加熱，如發現有氣體放出，嘗試采用排水法收集氣體。再取大試管中反應后的少量剩余物于另一試管中，向試管中加入稀硝酸至溶液呈酸性，滴加硝酸銀溶液，觀察實驗現象。這個實驗步驟目的是驗證溴乙烷與氫氧化鉀的醇溶液發生的是消去反應，溴乙烷與氫氧化鉀的水溶液發生的是取代反應。

教學中可讓學生先閱讀課本實驗方案，小組交流實驗目的，再分組設計實驗如何證明溴乙烷中有溴原子，如何證明溴乙烷與氫氧化鉀的醇溶液反應產生的氣體是乙烯。這兩個問題給學生提供了實驗設計的平臺、思考、評價的空間，學生積極參與交流、設計方案，并以小組為單位，展示實驗設計裝置，上臺闡述實驗設計原理，學生給定的裝置主要如圖所示。

教師及時組織學生評價A、B、C實驗裝置原理，特別是B、C裝置原理的差異，為什么C裝置不可以證明實驗產物有乙烯。而證明溴乙烷中有溴原子大多數學生設計的方法是取少量溴乙烷與NaOH水溶液反應后混合溶液，向其中滴加AgNO3溶液加熱，產生少量沉淀。教師可追問此方法的不合理處在哪里？應如何改正？此實驗方案的原理是利用了溴乙烷發生取代反應后的產物是溴化鈉，若用波譜的方法能方便地檢驗溴乙烷發生取代反應的產物，根據你學到的研究有機化合物的方法，使用波譜的名稱和波譜儀器記錄的結果分別是什么？通過這些活動設計、問題討論，學生的參與熱情高，小組合作意識強，也敢于大膽提出自己的想法，培養了實驗設計評價能力。

三、困惑與反思

新課改后高中化學必修與選修教材注重學生能力的培養，而學生要完成課本所提供的實驗及問題探究必須具備實施化學實驗方案的能力，設計化學實驗方案的能力，對化學現象或事實的理解能力，化學實驗結果的表達能力，化學實驗方案、結果的評價能力等。這些能力的培養需要教師在課堂上舍得花時間，大膽放手讓學生參與體驗與探究，再適時加以引導。但新課程時間緊，不同層次的學生實驗能力參差不齊，化學實驗特別是探究性實驗是半開放還是全開放，什么時候做，做哪些，怎樣做，什么時間組織學生交流實驗現象，分析實驗中的問題等都值得研究。

總之化學是一門實驗科學，面對新課程，應試高考模式，教師更要創造性使用教材，重視實驗研究，大膽進行嘗試，在課堂中讓學生體會到化學實驗的魅力，通過化學實驗將學生吸引到課堂中來，提高課堂效率。