摘 要：在化学教学中教师必须发挥学科优势，通过化学实验资源培养学生的创新意识，发展其科学探究能力。笔者以浓/稀硝酸与铜等反应的教学为例，指出了实验教学的优点与不足之处。
关键词：化学实验 化学实验资源 创新意识 培养
一、主题与背景
化学学科的形成和发展，起源于实验，又依赖于实验。以实验为基础是化学教学的基本特征。中学化学实验教学不仅是发展学生思维、锻练学生能力的重要渠道，同时也是对学生进行创新教育的有效途径。托尔斯泰曾说过：“如果学生在学校没有学会创新，那么，他的一生就只会模仿和仿效。”这就要求教师不能只教学生背经诵书，而要在教学实践中刻苦钻研，挖掘教材中蕴藏的多方面的因素，促进学生创新能力的发展。
因此在化学教学中教师必须发挥学科的优势――实验，通过化学实验资源培养学生的创新意识，发展其科学探究能力。然而，传统的化学实验往往带有验证性，很难发挥这样的功效，学生通常只是按照课本或实验册上给定的步骤进行操作，他们往往只关注怎样完成每一个具体的实验步骤及观察到的现象是否与理论一致，却忽略对实验设计的整体认识。如在苏教版化学1(必修)“专题4硫、氮和可持续发展”中“第二单元生产生活中的含氮化合物”的“硝酸的性质”教学时，根据课标本节课的主要任务是让学生掌握硝酸的性质特别是其氧化性。因此在教学过程中，我重点演示了铜与浓稀硝酸反应的实验，让学生在实验中获得相关知识。
二、案例描述
（一）第一次教学实践
在教学过程中，我根据课本提供的实验装置图（如图1）演示两个实验：（1）将铜片通过分液漏斗加入2mL浓硝酸，用排水集气法收集产生的气体，观察实验现象；（2）在上述装置中，从分液漏斗向试管内加5mL水，稀释硝酸，继续收集产生的气体，观察实验现象。并在实验过程中，设置了几个思考问题：（1）请同学们描述该实验的实验现象。（2）红棕色的气体是什么气体？试管中的溶液呈什么颜色？说明有什么物质生成？写出铜与浓硝酸反应的化学方程式。（3）为什么铜与浓硝酸反应用排水法收集到的是无色气体？（4）铜与稀硝酸反应是否生成的是NO 气体？（5）铜与稀硝酸反应产物是什么？写出该反应的化学方程式？（6）体会硝酸浓度的不同与金属反应生成物有什么不同？
在教学过程中，实验演示得非常成功，现象非常明显，课堂气氛很活跃，而且这些问题相对学生来讲并不难，学生们很快就一一得出正确答案，并能准确写出相关化学反应方程式。应该来说本节课的教学效果比较好，学生能掌握硝酸的有关性质。
课后反思：
1.本节课的重点在于硝酸的强氧化性，在教学过程中铜与浓硝酸反应的演示实验做得很成功，可以显看到有红棕色气体生成，对学生掌握硝酸的性质有很大的帮助。而且本套实验装置将Cu与浓稀HNO 的反应放在同一个实验装置中进行，既节约了药品又节省了时间。
2.在课后我感觉到实际上这两个实验还是传统的验证性实验，它只是为了说明铜与浓硝酸反应产生的是二氧化氮，而与稀硝酸反应产生的是一氧化氮气体。虽然这两个实验对学生巩固知识点，培养其观察能力有着不可替代的作用，但是对培养学生的创新精神并没有起到很好的效果。而且在实验过程中，也有学生提出由这个实验装置得出Cu与稀HNO 反应生成的气体是NO的结论缺乏说服力。因为教材是利用同一个实验装置进行Cu与浓稀HNO 的反应，即先做Cu与浓HNO 的反应，现象十分明显，产生大量NO 气体的同时，又排尽了装置中的空气，为后面Cu与稀HNO 的反应创造了无氧的环境。接着，从分液漏斗往试管中注入H O，目的是稀释浓硝酸，让剩余的Cu与稀
释后的硝酸（即稀硝酸）反应，再通过排水法收集气体。问题就出在这里：最后通过排水法收集到的NO气体是怎么来的呢？有两种可能性：①先前Cu与浓HNO 反应后装置中排不尽的NO 气体与所加的H O反应生成了NO，即3NO +H O=2HNO +NO；②Cu与加H O稀释后的硝酸反应生成了NO。
（二）第二次教学实践
由于第一次的教学反思，在第二次教学时，我对本节课的实验进行一些改动，由演示实验改成由学生自行设计和操作实验。考虑到教学时间，我在课前要求学生们先预习教材，还留了思考题：你认为教材中铜与浓稀硝酸反应的实验装置有何优点和不足之处？你有没有更好的实验装置？并且把全班分成几个小组进行讨论研究。想不到学生的积极性非常高，讨论非常踊跃，达成统一的思路，认为教材中铜与浓硝酸的实验比较明显，主要是铜与稀硝酸的实验需要改进。在上课之前学生设计了好几套改进实验装置：
图2、3是学生根据课后练习与实践第三题进行改装得来的，图3先打开活塞由U型管右端加入稀硝酸，关闭活塞让铜与稀硝酸反应，可在左端看到无色气体NO，然后打开活塞可看到分液漏斗球形管中有红棕色二氧化氮生成；图4、7是学生考虑到要排除装置中的氧气而设置的，图4先让N2赶走装置中的空气，图7先放下碳酸钙与稀硝酸反应产生CO2赶走装置中的空气，但这两个装置实际操作起来比较麻烦；图5是根据教材的实验稍作改进，但装置中有空气会干扰；图6学生利用生活中的材料针筒作为仪器，很有创意且能排除氧化的干扰，在铜和稀硝酸产生NO后再由针筒抽取空气可看到针筒中有红棕色气体生成。
在第二次教学时，由于实验仪器的不确定性性，我把上课地点改在实验室。上课时先由学生代表把本小组的设计结果和思路进行描述展示，再由学生进行讨论装置的优缺点。然后由学生自己根据可行的实验装置（如图3、6）进行铜与稀硝酸的实验。课上学生发言积极，思维踊跃，新的创意层出不穷，不仅大大提高了学生学习化学的兴趣，而培养了学生的创新精神、合作意识。课后，我布置一个作业：今天的课大家通过对不同实验方案的设计与评价，体会到了学习的乐趣。由于时间关系，肯定还有其它更好的设计方案，请同学们课后多多思考。
三、实践反思
1.关注课程资源的开发与利用，是新一轮基础教育课程改革的一大特色。在化学教学中，实验教学资源是最基本的课程资源，在实验中蕴含中丰富而有价值的课程资源。在新课改中教师首先要“备教材”，而备教材中的化学实验是教师进行“备教材”的重要环节。教师应对实验进行再度开发，并留出一定的空间，让学生自己在原始性的资源背景中寻找有价值的主题。本案例创造性地使用教材，让学生自己对教材中铜与浓稀硝酸反应的实验装置进行评价，使单调的化学实验操作教学变得富有启发性和探究性，体现出了实验教学资源应有的价值。
2.通过本案例，我认识到传统的验证性的化学实验，在很大程度上忽略了学生的创造性，在实验教学中，可将实验“观看”改为实验“观察”，验证性实验改为探索性实验，多给学生以主动权，让学生以自己的经验和思考方式来完成学习，则可开发学生智力，培养学生的创新能力。在实验探究过程中，学生通过亲自经历和体验探究活动，能激发学生学习化学的兴趣，增进对科学的情感，理解科学的本质，学习科学探究的方法，初步形成科学探究能力。如铜与稀硝酸的实验改进，如果按传统的教学模式，结果只能抑制学生的思维，扼杀学生的创造力。这样组织教学活动，紧紧抓住了学生的兴奋点，使学生积极参与，这样不仅培养了学生严谨的科学态度，同时也使学生学会了设计实验、对比实验和优化实验的能力与方法。
3.创新设计作为学习化学的重要内容和方式，打破了传统的以教师为课堂“统治者”，学生只能被动接受的学习模式；有利于培养学生对化学的兴趣，增进学生对科学本质的理解，锻炼学生的科学探究能力，养成与人交流、分享、协作的习惯；打消学生对创造的神秘感，有利于学生创新意识的培养，优化创造思维品质。但任何事情总是两面性的，这种教学也有其局限性，比如时间消耗过多，对教师的要求较高，若学生不积极思考或基础太差，往往难以达到预期的教学效果等等。因此，前期的准备工作一定要充分。
4.在本案例中对铜与稀硝酸反应的实验探究没有非常注意环保问题是比较遗憾的地方，在以后的教学应该更全面地考虑问题。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
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