以《原电池》教学为例探讨新课程实验教学设计

 

 

 

 萧山三中    高伟琴

 

    摘要　　在新课程实验教学的实践中教学观念的更新是第一位的，教师具有了新的理念便可以从新的高度进行实验教学的优化，可以选用合适的教学策略组织实验教学，并能对学生实验进行恰当地引导和评价，有助于学生三维学习目标的达成，同时使学生更深层次体验并逐步形成新的学习理念。本文以苏教版化学２《原电池》的教学为例探讨实验教学实践中的一些思路和实践效果，供同行交流借鉴。

关键词　新课程  实验教学  原电池  　　　

 

    2001年6月出台的《基础教育课程改革指导纲要》提出了“以学生的发展为本，发展学生的个性，促进学生和谐发展”的核心理念，其基本目标为：1 改变课程过于注重知识传授的影响，强调形成积极主动的学习态度，使获得基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正确价值观的过程；2、改变课程结构过于强调学科本位、门类过多和缺乏整合的现状，使课程结构具有均衡性、综合性和选择性；3、改变课程内容繁、难、偏、旧和偏重书本知识的现状，加强课程内容与学生生活以及现代社会科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验，精选终身学习必备的基础知识和技能；4、 改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力；5、 改变课程评价过分强调评价的甄别与选拔的功能，发挥评价促进学生发展、教师提高和改进教学实践的功能；6、 改变课程管理过于集中的状况，实行国家、地方、学校三级课程管理，增强课程对方、学校及学生的适应性^[1]。其中第1条中强调学生积极主动学习态度和获得基本技能，而实验能激发学生求知欲，学习的激情和兴趣，通过做实验能掌握一些基本技能操作；第2条中课程是有均衡性、综合性，而一个化学实验方案的设计需要很多物理的、化学的、数学的和语文等学科的知识，很好地体现了学科间的综合；探究性的实验的过程就是学生动脑、动手的过程，学生能从中形成搜集、处理信息的能力，获取新知识的能力，解决、分析问题的能力，交流合作的能力，正体现了第4思想；如果第5条目标能顺利实现，将有利于学生有更多的时间和精力从事实验教学中，从获取一些终身学习的知识和技能。纵上所述，在化学新课程教学中化学实验教学是展示新课程理念的最好舞台之一。

    新课程改革已经在全国范围内铺开，改革的势在必行从一个侧面反应了我国科学教育相对落后的局面,改变这一现状的重点就是科学教育的情景化^[2]。落实到化学教学中就要给予学生能以探究的学习方式进行学习的良好氛围，而化学实验的探索与创新显然是最好的切入点。

    近观2000年以来的高考试题中的实验试题大多能立足于基础知识、基本技能，特别是分析问题、解决问题、创新实践等能力的考察,使新课程理念在很大程度上得以体现，向我们预示了新课程改革的步伐。为了我们民族的进步和学生个人的发展，我们中学化学教师所能做的就是如何提高学生的科学文化素养，为了这一点我们要研究化学实验教学，发挥其化学教学生长点的应有作用。

    实验教学是化学教学中的薄弱环节，目前普遍存在着以下几方面的问题^[4]，而且在新课程教学中也会因惯性而保持一段时间：

1、演示实验多，学生实验少。 “照方抓药”式的验证性实验内容占了绝大多数，缺乏对培养创新能力和探索精神的目标诉求。另外，实验是学生在课堂上建立概念或得出规律的基础，因此必须有明显的实验现象，而很多演示实验只能让少数同学亲眼目睹实验的具体过程和现象。比如在原电池教学中铜片、锌片分别插入及用导线相连后再插入硫酸溶液中时两金属片上气泡的有无就很难被看清楚，所以我们在教学中就把这个实验改成了边讲边学生实验。

2、强调实验技能的娴熟，而忽视实验所承载的教育功能，把化学实验仅仅作为一种实验技能的训练。化学实验的重要目标之一是使学生经历和体验实验的探索过程，只有经历了主动探索的过程，学生才能对科学实验有较为深刻的理解，才能受到科学过程和科学方法的训练，对科学的态度、情感和价值观的形成至关重要。

3、实验手段落后，现代教育技术已被应用到许多领域中，而实验教学中利用现代教育技术深化教学要求的内容较少，不能反映当今化学发展的水平。

4、传统的实验和分析方法与生产实际的距离偏差较大。内容陈旧，缺少“绿色化学”“微型实验”等反映现代化学发展趋势的实验。不是解决真实情景中的化学问题，追求的是“纯”化学问题的解决，问题是单纯的、药品是纯净的、过程是单一的、结论是已知的，几乎没有学生发挥的余地。

5、化学实验教学评价手段的单一，属于“目标取向”评价。一般采用单一的书面形式评价，不能科学的反映学生的实验水平、实验态度和习惯；过分注重评价学生在实验技能方面的掌握情况，忽视对科学过程与方法，情感态度与价值观方面的评价，对学生在化学实验教学过程中的具体表现重视不够；在评价形式和方法上，过分注重量化方法，注重对学生的化学实验学习情况打分数，定等级，缺少质性方面的评价；在评价主体上，将学生排除在评价的主体之外，使学生在评价的过程中处于被动的地位，忽视了学生发展过程中的自我评价和自我调控。

    以新课程理念为指针，针对现阶段化学实验教学存在的问题，我们从实验教学理念、内容、方法三个方面进行研究，更大程度地发挥中学化学实验的作用，更高效地从传统实验教学过渡到新课程实验教学体系中来。

新课程的培养目标是培养学生的创新精神、实践能力、科学和人文素养以及环境意识，使学生具备终身学习的基础知识、基本技能和方法。这就要求我们改变过去实验教学依附于理论教学，只注重理论知识的验证及基本实验方法与技能训练的培养模式。依照新课标理念，我们在教学过程中特别注意纠正一些学生不爱动手、喜欢看实验的学习习惯，力求培养学生学习的独立性和自主性，使实验教学成为他们质疑、信息收集和处理、探究的实践活动。教师首先要转变教学观念，将学生科学素养的发展放在首位，引导学生积极的参与实验探究。

例１、教材设计的一个实验探究内容：

探究实验1：铜片、锌片分别插入稀硫酸各有何现象？

探究实验2：铜片、锌片同时插入稀硫酸各有何现象？

探究实验3：把铜片、锌片用导线连起来再插入稀硫酸又有何现象？

探究实验4：在上述的铜片和锌片之间串联一个电流计，再观察实验现象。

说明：

    对于教材所提供的四个“探究”实验，很多学生是以四个“操作步骤”来对待的，教材怎么写他就怎么做，而且能十分规范地写出相应的现象。但是新课程的培养目标必须在思考操作与现象的相关性的基础上才可能达成。现阶段，很多学生不能进行自觉的追问自觉的思考为什么要这样做、为什么产生这样的现象，表明学生对实验的观念还有待改进。也有部分学生善于思考，他们认为探究实验１、２的操作毫无意义，但有些教师仅从知识的角度进行解释（说明铜片不能和稀硫酸反应，锌片能和稀硫酸反应），而没有从方法的角度进行启发（探究实验１、２和３各步骤对照，说明现象的差异来源于操作的差异，集中精力对其改变者进行分析），表明我们教师对实验探究的处理也有待完善的地方。有些教师仍然把注意力集中于知识与技能的传授，对实验、对教学的观念都有待更新。说实在地，在新课程刚刚起步的今天，我相信大多数的教师都存在观念更新的课题，这仅仅是个程度问题。

    新课程是一大批教学专家呕心沥血之作，教材实验的内容与方式是专家对教学目标总体分析的基础上设计的，值得学生去实践。但新课程改革刚刚起步，虽然其理论的得出经过了大量的深入调查，也有一些实验会在教学实践中存在一些不足，或者存在可以因地制宜进行改进的成分，所以教师在实践中还应适当地调整。如苏教版化学1中铜片与浓硝酸的反应装置就可以改进。

    在教学中如果遇到了学生普遍存在的问题，而又可以通过简约的实验来解答的，是我们增设实验的大好时机，甚至可以是其他学科的实验，因为实验是多种教学目标得以体现的最佳方式。

    例２：有些学生会问：“老师，我理解了铜片表面的气泡是怎么来的，但我想不明白锌失去的电子为什么会转移到铜片上？”这样的问题有时我会用宽敞的大路开通后原来的旧路上车迹罕见来比喻，学生也容易理解，但从综合效果看，利用手头拥有的器材做个物理实验却更方便更有效。我把电流表和干电池串联，问学生电流的流向，然后用一根导线把电流表短路，问学生电流的流向。很多学生就在微笑表示明白了，然后我叫一个学生回答他的认识，帮助学困同学理解。如果时间允许，也可以只做演示，然后让学生思考。因为这两个问题都与电流有关，在本质上是一致的，而且电路问题对学生来说是个基础问题，所以问题的解决看似复杂实则要容易得多。

    传统实验教学中也有很多优秀的教学法值得继承和发扬，只要有周密的设计，传统教学高密度大容量的一些处理方式完全可以和目前主流的问题教学、自主学习、小组讨论等等达到完美的统一。

例３：分以下三组实验来探究构成原电池的条件：

实验１、给出一组图像，它们分别改变了铜锌原电池的一个电极的材质为铁、碳、锌、竹筷，要求学生据此进行实验探究。

实验２、给出一组图像，它们分别改变了铜锌原电池的硫酸溶液为硫酸铜溶液和酒精，要求学生据此进行实验探究。

实验３、给出一个图像，用二个容器分别装有硫酸溶液替代了铜锌原电池的一个容器，要求学生据此进行实验探究。

设计意图：１、通过实验训练学生的观察能力；２、学生体验到从纷繁的表象中提炼问题本质的方法，也训练学生的归纳能力；３、体会科学研究中控制条件进行实验的方法。４、从知识生成的角度看，学生通过实验１的探究可以较为深刻地认识到两电极必须都是导体，必须具有不同的活动性；５、在教学中把这些实验进行分类，降低了思维的层次，使大部分学生可以获得目标结论，有助于在有限的课堂时间里完整地体验对原电池构成条件的探究，既有传统教学高密度大容量的特点，又使学生体验到探究的乐趣和成功的喜悦。

    要实现新课标的目标，使学生在实验时能够时时拥有探索的意识，使探索成为一种习惯，就要使学生拥有探索的方法和信念，为了实现这个目标，就有必要把教材提供给我们的素材进行有目的的加工和创新，通过引导让学生主动参与到实验方案的设计中来，并且创造条件以实验的方式对一些方案进行评价从而较为深刻地认识一些看似平常的实验方案所蕴含的深意，对所学知识有更深刻的认知。

例４：实验：提供干电池，电流表，铜锌原电池，要求学生判断原电池的正负极。

    设计意图：１、通过实验学生对原电池的内电路和外电路有了明确的区分；２、学生能自觉地应用类比的思想来解决化学问题，有助于其问题解决策略的进一步完善；３、有了干电池的基础，学生容易识记原电池两电极的名称，特别是在学了电解池以后，有助于和电解池的电极名称进行区分，在教学实践中我们知道学生对于原电池正负极的判断容易在大容量的新知识前被迷惑，所以我们不仅从理论上根据电极材料的氧化还原进行判断，而且还创造条件让学生身边熟悉的干电池入手增加学生的感性认识，使两方面知识相辅相成；４、学会了电极判断的一种实用方法；５、该问题的设计难度适中，而且涉及其他学科知识，可以激发学生学习的兴趣，让学生体验创新的乐趣。

 

    通过这些看似简单的问题可以给创新活动的开展提供广阔的舞台。在这样的创新活动中，学生通过分析、比较、综合、归纳等思维活动进行了创新思维求异性、多维性和丰富性的训练，培育了创新精神（树立创新意识、破除思维定势），训练了创新思维，这不仅有利于学生对化学知识的深入掌握，更是化学教学终极教学目标的要求

    从学生熟悉的生活情景和已有的实际经验中提炼学习素材，从丰富、生动的现实生活中寻找学习的主题。让化学实验成为培养学生创新精神良好环境，使学生学会并习惯从化学的视角关注社会、审视自然，把学到的知识尽可能地运用到生活中，并使学生亲身感受到化学实验的实用价值，激发学生的创造动机。                                                                          例５：实验：制作伏打电池（堆）或水果电池。比如让学生上台完成“番茄原电池”（用铜片、锌片、导线、音乐卡和西红柿组成）趣味实验，并提问：这个简单构造为什么能使音乐卡发出声音？在激起学生探究欲望的同时，鼓励学生讨论：音乐卡发声肯定有电流通过，电流从何而来？若用茄子或黄瓜代替番茄行不行？直接用稀酸代替番茄效果是不是更好？

    设计意图：１、如果作为课堂的引入，可以激发学生的探究欲望；２、如果作为课后的趣味实验可以学生更深刻地认识化学和人类生活的密切关系，培养学生运用化学知识理解和处理生活中的有关问题的意识。

　如果一个实验现象或操作能涵盖教学的主要目标，而且它是一个简洁的或者让学生感兴趣的材料，这样这个情景就容易在以后的学习和应用中被成功地再现，就有利于帮助学生理清学习思路，就可能成为回顾时记忆的触发点和应用时迁移的出发点，我们就有理由称这个实验情景为典型情景。运用典型情景进行教学是一种有效的教学，是保障学生在学习过程中进行积极主动的主体状态下的活动的良好平台，实验教学中开发具有典型情景的实验教学也是可能的。

例６：我们也可以在新授课或者复习课中设计以下三个实验问题：

实验１、把铜片和锌片用导线连接（或直接接触）置于稀硫酸中，铜片表面产生气泡，推测产生的是什么气体，设计实验证明之；

实验２、什么情况下铜片表面才会产生气泡？设计实验证明之；

实验３、为什么溶液中氢离子会在铜片表面生成氢气？设计实验进行证明。

设计意图：这三个实验设计要求都围绕氢气这个现象提出，从而解决了本节课的三个要点：原电池在形式上的基本特点、构成原电池的条件和原电池原理，所以氢气可以说是这里的典型情景，通过这个典型情景学生容易在回顾时实现对本课内容的重现，经历了问题的解决学生对原电池的构成条件和原理也会有比较深刻的理解。当然这样的实验教学设计和本课题的其他设计相比具有更大的开放性，其有效的实践也具有更大的难度。

    在自主课题实验探究中学生学力被全面调动，对新课程理念的落实有着重要的意义。在探究中，要求学生主动发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并进行实验探究；并能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化；能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理；而且能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。

例７：在原电池学习期间，有位学生从氢气的产生想到了实验室制备氢气中的一个问题来问我：氢气的实验室制法为用锌粒和稀硫酸反应制备氢气，也就意味一般不能用铁或镁与稀硫酸反应来制备，这是为什么呢？我肯定他提了个好问题，要求他自己先想一想。“你是怎么分析的呢？”“找它们的差异分析吧。”我对他这样的回答很满意，这正是创新思维的运行啊！接下来我们进行了以下的讨论：（1）对反应物的性质进行相似性和差异性的比较；（2）从方案设计基本原则进行分析：科学原理上看都能发生反应；从实验的可行性上都能在实验室完成；从经济性考虑差别不大；结合科学原理分析其安全性也没有问题。（3）对问题的产生进行假设和论证：①从问题提出的方式可知问题产生在于性质的差异，结合（1）中分析推测与三种金属的活沷性相关；②实验并观察，与金属活动性相关的现象提炼为：镁反应太快、铁反应太慢、锌反应刚好。该学生成功地在实验室论证了自己的猜想，我对他表示鼓励，另外也提醒他进行氢气制备的锌都是粗锌，要求他进一步分析其中的原因，他很高兴地答应了，可以看出他对化学的浓厚兴趣肯定会进一步加深。

    化学实验教学评价是实现实验教学目的的基本保证,要改进现行考核学生成绩、评价学生素质的标准与方法，改变偏重理论、轻视实验的考查倾向，从评价的目的（为什么评）、评价的内容（评什么）和评价的方法（怎么评）等方面加以改革。全面科学的评价方式将有效地促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等科学素养的各个方面获得主动、全面的发展。对实验成功与否的认定不限于是否得到了实验结果，更重要的是是否参与了实验过程。在评价方法上，可以采用定性与定量相结合，过程评价与结果评价相结合，教师评价与学生自我评价相结合等多种形式。因为实验能力是学生学习能力的一种综合表现，任何一种评价方式都有其局限性，只有多种评价方式互补、综合运用，才能全面、客观、准确地反映学生实验的真实水平，才能体现化学实验教学的目标。

（1）课题的开展有利于激发学生的学习热情,使学生产生直接的学习动机，而且能激发学生的认知冲突，开拓学生的思维。巴甫洛夫指出： “科学是需要人的高度紧张性和很大的热情的。”热情是一种具有巨大推动力的情感。心理学表明，热情蕴含着坚强的意志力。保持学生学习过程中的热情和兴趣，对于学生愉快地进行学习，顺利完成学习任务是极为重要的。

（2）课题的开展有利于能力培养的落实。 化学实验教学的终极目标统一于学生综合素质的提升，我们的实验教学改变了传统的“填鸭试”教育模式，使学生通过实践研究应用所学知识去解决实际问题，逐步形成探究意识和创新能力。

（3）课题开展有利于化学实验基本知识和基本技能的落实和融合。在教学中我们对实验创新的重视使学生在实验创新的过程中自然地做到明确研究的对象、研究的主体，从而对化学实验装置和相关操作的具有了较为深入地理解。

（4）课题开展有利于教师的成长与提高。新课程化学实验教学对教师提出了更高的要求。教师必须能敏锐地发现学生的学习需要，引导学生参与到化学实验创新的思维活动中去。在教学中学生面临的问题有时具有跨学科的综合性，这促使教师为了扩大知识面、提高综合解决问题的能力，必须继续学习不断提高自身整体水平。

（5）课题开展有利于建立平等互动的师生新型关系。 新课程化学实验教学得以有效进行的关键在于和谐的创新氛围，教师与学生在共同探究实验学习的过程中建立了一种合作的伙伴关系，从而创造了师生平等互动的广阔空间。

[1] 钟启泉等.《基础教育课程改革纲要（试行）解读》.华东师大出版社，2003.

[2] 冯春，冯维 .论我国科学教育存在的问题及其其解决对策 .教育探索，2004,7：51～52.

[3] 王和圣. 将学生疑问设计成的实验探究课 .海南澄迈县澄迈中学　.

[4] 龚晓华. 新课程标准下化学实验教学的现状及对策. 绵阳中学化学组.