化学实验在中学化学教学中的作用和功能

岳阳市弘毅新华中学 蒋利君

化学是一门以实验为基础的自然科学，从化学学科的形成和发展来看，化学实验起到了十分重要的作用。化学实验不但是化学科学的基础，而且也是中学化学教学的基础。化学实验对于提高化学教学质量，全面落实培养科学素养的目标，具有其他教学内容和形式所不能替代的作用。“以提高学生科学素养为主旨”的基础教育化学新课程，从“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”等三个维度提出了化学新课程的目标体系；倡导“以科学探究为主的多样化的学习方式”；重视学生的“亲身经历和体验”；强调“创设生动活泼的学习情境”。这些新的课程理念在中学化学教学中的落实和实施，都离不开化学实验。因此，为了更好地实现化学新课程的教育目标，就要求我们必须重视化学实验在中学化学教育中的功能。

（一）化学实验的认识功能

从认识论的角度看，化学教学过程是学生在教师指导下的一种特殊的认识过程。因此教学过程中学生获得知识的过程也应符合人类认识事物的规律，即从生动的直观到抽象的思维，并从抽象思维到实践。而对于化学课堂教学而言，学生感性知识的获得很大程度上来源于化学中的演示实验，而当学生的认识从抽象的思维进入到实践时，最重要的又是自己动手做实验。在化学教学中，不论是学生获得知识、培养能力、发展智力，还是培养科学方法和世界观，无不与化学实验密切相关。所以化学实验对于学生完成化学学习的认识过程起着非常重要的作用。

首先，化学实验能引发学生的化学教学认识，化学实验是提出化学教学认识问题的重要途径之一。学生在学习化学时，当其已有的知识和经验即“当前状态”和学生目前未知但准备去探究的新知识，如物质的性质、变化、现象、化学概念、理论等“目标状态”之间产生差距，这种差距就是化学教学认识问题。化学实验正是提出化学教学认识问题的重要方式之一。

其次，化学实验为学生提供化学事实性知识。化学事实性知识指的是反映物质的性质、制法、用途、存在等多方面元素、化合物及其应用的知识。

一方面，化学实验能够为学生认识元素化合物知识、学习化学概念和理论提供化学实验事实。在化学新课程中许多概念、理论的形成，大都是从认识元素、化合物的性质开始的，而要感知元素、化合物的性质，则必须通过生动形象的化学实验，让学生通过化学实验中物质变化的现象，感知化学事实，通过对化学事实的分析、对比、归纳、总结，形成化学概念、化学理论和化学观念。

另一方面，化学实验能为学生检验、巩固化学知识和理论，验证化学假设提供事实性知识。学生对知识的理解掌握程度如何，可以通过实验来检验，并加深对知识的巩固。

[案例1] 用微粒的观点看世界

活动与探究

向盛有约40ml蒸馏水的烧杯中加入5~6滴酚酞溶液,搅拌均匀，观察溶液颜色的变化。

1、取少量上述溶液置于试管中，向其中慢慢滴加浓氨水，观察现象。

2、将烧杯中的酚酞溶液分别倒入A、B两个小烧杯中，另取一个小烧杯C，加入约5ml浓氨水，用一个大烧杯罩住A、C两个小烧杯,烧杯B置于大烧杯外。静置几分钟，观察现象，并解释。

该案例中中化学认识问题是：“分子是否在不停地作无规则的运动”，并通过实验证明分子在不停地运动这一观点。

（二）化学实验的动机功能

从心理学的观点看，中学生普遍具有强烈的好奇心和求知欲，对新奇的事物具有浓厚的兴趣和探究欲望，而化学实验正是具有这种特点。化学实验中五彩缤纷的实验现象能够引起学生浓厚的认识兴趣，而这种认识兴趣是学习动机中最现实、最活跃的成分。学生对化学实验的兴趣是认识兴趣中一种重要的表现形式，是学生对化学实验的一种带有强烈感情色彩的特殊的活动倾向，是促进学生进一步探究物质及其变化规律的一种重要的内驱力，具有较强的动机功能。当学生对化学实验产生浓厚的兴趣时，他就会认真操作、仔细观察，并在实验活动中产生愉快、满足、兴奋等情感体验，促使化学实验顺利完成，同时使化学实验兴趣得到进一步强化，并逐渐转化为学习化学的强烈的学习动机。

（三）化学实验的方法功能

新课程中的化学实验不仅是一种实践活动，更是一种方法和过程，学生通过亲历科学实验探究的过程，一方面获得有关的化学知识，掌握相关的化学实验技能；另一方面体验化学实验的科学方法，如观察的方法、实验的方法、实验记录的方法、对实验数据和事实的处理方法、科学抽象的方法、假说的方法、模型的方法。如此经过长时期的训练和积累，就能逐渐达到新课程中要求的培养学生科学素养的总目标。

[案例2] 溶解度

活动与探究

1．在常温下，向装有20ml水的烧杯中加入5gNaCl,搅拌，等NaCl溶解后，再加5g搅拌，观察现象，然后再加入5ml水，搅拌，观察现象：

2．用KNO3代替NaCl进行上述实验，每次加入5g，加了几次后，才使烧杯中KNO3固体有剩余而不再继续溶解？然后加热烧杯，观察剩余固体有何变化。再加入5gKNO3固体搅拌，观察现象。待溶液冷却后，又有什么现象发生？

这是一个通过“过程”对学生进行“方法”培养的案例，在实验中用到了“测定”“实验条件控制”“实验现象记录”“表格化处理”等实验方法。

（四）化学实验的探究功能

长期以来，在化学教学领域中过分地夸大了化学实验所起的验证知识、原理和培养实验技能的作用，而忽视了实验在学生学习化学过程中的探究功能。新一轮基础教育课程改革中，不但将科学探究作为学习化学的一种重要的学习方式，而且认为科学探究是义务教育阶段化学课程和重要内容，它对发展学生的科学素养具有不可代替的作用。化学实验是进行科学探究的重要方式，在实验探究过程中学生可以形成基本的化学实验技能，发展实验能力。反过来，化学实验又是学生学习化学和顺利进行探究活动的基础和保证。通过化学实验增进学生对科学探究的理解，发展学生的科学探究能力，化学化学教师应不断从生产、生活实际中挖掘素材，研究开发适合学习的化学实验，充分发挥化学实验的探究功能。例如新课程中安排的学生实验和家庭实验充分体现出了学生的自主性和探究性，而学生设计实验又通过实验方案的设计、实验操作、实验现象的观察记录、实验数据的统计处理和分析推理得出结论的全过程来体现探究式学习。

[案例3] 碳与氧化铜的反应

在学完“碳和碳的氧化物”这一单元后，小雨同学提出一个问题：碳燃烧时可能生成二氧化碳，也可能生成一氧化碳，那么，碳与氧化铜反应生成的气体也有多种可能？

[猜想]碳与氧化铜反应生成的气体中：①只有二氧化碳 ②只有一氧化碳 ③既有二氧化碳，又有一氧化碳

[查阅资料]浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸遇二氧化碳无变化，但遇到微量的一氧化碳会立即变成蓝色。

[方案设计]通过上述资料和已有知识，小雨初步设想，用浸有磷钼酸溶液的氯化钯试纸和澄清石灰水对碳与氧化铜反应生成的气体进行检验，并设计了如下的实验装置图：

[实验步骤]⑴打开弹簧夹，先通一会儿纯净、干燥的氮气；

⑵关闭弹簧夹，点燃酒精灯加热。

[实验现象]小雨仔细观察后发现：氯化钯试纸变蓝，同时澄清石灰水变浑浊。

[实验结论]猜想③正确，即碳与氧化铜反应后生成的气体中既有二氧化碳，又有一氧化碳。

这一案例充分体现出了学生学习化学的自主性和探究性，不再局限于书本上已有的知识，能在学好书本知识的基础上发现新的问题，并能查阅资料，自主设计实验，对实验的结果进行处理和分析，从而得出结论。通过实验探究，获得更丰富的知识，同时也培养了学生的科学素养，加深理解实验和观察是进行科学探究的手段。

（五）化学实验的人文教育功能

“情感、态度、价值观”已作为化学新课程的教育目标被提出，化学教育又是科学教育的一个重要内容。在科学教育中渗透方法、态度、价值、情感、责任等人文内涵，使学科知识与人文内容相联系，体现科学教育与人文精神的融合，是现代科学教育的一个重要趋势。化学实验作为化学教育内容的一个重要方面，在人文教育方面起着其他内容无法替代的作用。首先，化学实验可以培养学生实事求是、严肃认真的科学态度；其次，化学实验不仅为学生提供丰富的感性材料，同时还能引导学生用辨证唯物主义的观点来认识和分析化学事实，形成科学的世界观和价值观；第三，化学实验还可以培养学生关爱社会、关爱自然、与人合作的情感，在实验过程中经历成功与失败的情感体验，同时通过实验还可以对学生进行安全教育等等。

[案例4] 师生在实验中亲历挫折和体验成功的喜悦。

张老师和同学一起按下列方案对铁锈蚀进行实验探究活动。

⑴将第1只试管在酒精灯火焰上烘干，放入少量干燥剂，再放置一枚铁钉，用橡皮塞塞紧试管口；

⑵在第2支试管中放置一枚铁钉，注入自来水使1/2铁钉浸在自来水中；

⑶在第3支试管中放置一枚铁钉，加入煮沸并迅速冷却的自来水（以赶走水中溶解的空气）至接近试管口，立即用塞子塞紧试管；

⑷在第4支试管中放置一枚铁钉，注入食盐水使1/2铁钉浸在食盐水中。

⑸将观察到的现象记录在下表中，与同学交流讨论你的探究结果和结论。

在探究活动中，张老师和同学都发现，第3支试管3天后也观察到铁钉生锈。这出乎张老师的意料，探究活动陷入困境。张老师就和同学分析提出了几种可能的假设：

⑴水中氧气没有赶尽

⑵试管上的橡皮塞没有塞紧

⑶自来水中有促进铁生锈的物质……

张老师和同学商定课后再做实验探究，经过共同努力，终于获得了成功。这次由失败到成功的实验探究，给老师和同学留下了深刻的印象和更多的感受。

总之，化学实验有利于学生形成正确的基本概念，更好地帮助学生理解和深入领会基本理论，牢固地掌握元素化合物知识。可以帮助学生进一步理解、巩固和深化所学的化学知识。通过实验，可以激发学生学习化学的兴趣，培养学生实事求是，理论联系实际，严肃认真的科学态度，提高他们努力学好化学的自觉性和积极性；还可以训练学生的基本操作技能，培养学生通过观察现象，进行比较分析、抽象概括、综合判断的分析问题、解决问题的能力。同时实验教学对于培养学生研究问题的科学方法，创新精神及辩证唯物主义世界观都具有重大意义。