阿长与山海经感悟:中学化学课教学设计与“实验—探究”教学模式

课堂教学是教学的主要形式。学科教学的目标和内容，主要是通过课堂教学去实现的。
    课堂教学是动态的。课堂教学中，学生、教师、教学内容与教学方法和媒体四者之间两两组合，可以形成六对基本矛盾，在这六对基本矛盾中，学生认知水平与学习内容之间的差距是主要矛盾。由于个体认知水平、认知能力以至学习态度学习情绪的差异，使得课堂教学是动态的，同一个内容在不同的班级不同的时间会有不同的课堂教学。
    课堂教学又是相对稳定的。不同学习内容的课有自身的结构特点和内部逻辑，从而形成相对稳定的课型。中学化学课就有各种由不同学习内容和学习任务形成的课型，例如新授课、练习课和复习课等。不同的课型有不同的课堂结构。由于学习内容的相对稳定，课堂教学设计的规律又是相对稳定的。
    不管什么学习内容，作为课的教学设计，一般都要进行下面的六个设计：
    ⑴ 设计能体现素质教育要求的教学目标群；
    ⑵ 针对学生原有认知水平与预期学习目标差距，设计能消除目标差的学习内容；
    ⑶ 根据学习内容，设计符合教学规律的教与学活动策略；
    ⑷ 根据选定的教学策略，设计合适的方法和媒体；
    ⑸ 预期反馈信息，设计相应采取的对策；
    ⑹ 设计能体现本课学习目标的结果评价。
    这是化学课中各种学习内容教学设计共同的设计规律。但是，不同的学习内容，在设计上又各有其特有的规律。因此，教学设计可以从个案研究向类型研究深化，通过研究各种课型的特征，探索各种课型的教学设计规律，去确立化学课优化课堂教学的主要标志，并以此作为教学设计与实践的导向，去研究设计出各种课型的典型课例，这样的研究将有助于广大化学教师教学设计的水平从个别优秀课的设计上升到对教学规律的把握。
    根据中学化学知识在学习内容和学习任务，中学的化学课可以分成新授课、复习课、练习课等几种课型，占了中学化学课相当比重的化学实验课，既可以以新授课的形式出现，也可以在复习课或者练习课出现，因此不作为独立的课型去研究。
    限于篇幅，本文只讨论新授课的教学设计。
    根据新授课化学知识在学习内容、学习方法和认知心理上的不同特征，中学化学的新授课可以从事实学习、规则学习和技能学习三个角度去研究。这形成了中学化学新授课课型中的三种“亚课型”，即
    事实学习——主要是元素化合物的知识的学习；
    规则学习——主要是化学概念和化学理论的知识的学习；
    技能学习——化学计算、化学用语以及化学实验等知识与技能的学习。
    新授课中的实验课也可以独立成为一种课型，但大量的实验知识的学习，主要是渗透于各种课型中。另外，由于化学实验在学科素质教育中的不可替代的独特功能，“实验—探究”已成了中学化学诸多教学模式中最具有强烈时代感和旺盛生命力的一种教学模式，因此，“实验—探究”模式将单独研究。
    下面就这几种主要化学知识“亚课型”以及“实验—探究模式”的教学设计与实践作一些讨论。
    
    一、元素化合物知识的教学设计
    
    元素化合物知识（包括无机物的元素化合物知识和有机物知识）是中学化学学习的主要内容之一，它以65%左右的比重，构成了现代中学化学教材的主体内容。元素化合物知识之所以重要，一方面在于它已成为构成现代社会中普通公民基本科学素养的要素之一，另一方面它又是学习化学概念、化学原理和化学实验等其它化学知识以及学习其他自然学科的基础。通过元素化合物知识的学习，可以综合培养学生各种能力与素质，可以培养学生关心社会、热爱科学的情感。因此，元素化合物课成了化学课新授课课型中最重要的一类课，是很自然的。
    由于元素化合物知识以大量叙述性材料为特征，它的学习是一种掌握事实的学习，学习时易于产生兴趣，却难于注意的保持；易于理解，却难于记忆与运用。
    因此，元素化合物知识的教学设计与实践应符合下面三个要求：
    
    1．元素化合物课要充分利用基础理论的指导作用，揭示知识内在联系
    以叙述性材料为主的学习内容，常显得知识分散，记忆量大。及时将知识横向比较、纵向联系，将元素化合物知识联线结网，对于知识的系统化、结构化，对于防“散”治“乱”，都是很有效的。但是，结构化的知识是要有理论作基础的，因此，在进行元素化合物知识的教学设计时，要有意识地用学生能接受的化学理论作为灵魂，将具体的化学事实统帅起来。
    高中化学按教材顺序，以元素周期表为界，“表前元素”的学习采用归纳法，从个别到一般，将元素性质的理解向原子结构、往元素递变规律的方向归纳；而“表后元素”的学习，则采用演绎法，从一般到个别，用元素周期表的理论知识指导各分族具体的元素性质学习，这是高中化学无机部分教学的基本思路。在有机化学部分，“结构决定性质，性质反映结构”的观点应贯串始终。一些比较成功的元素化合物课的教学设计，无不体现理论的指导作用。例如“硝酸”，整节课可以以氧化还原为主线，从硝酸中氮的化合价入手，以稀浓硝酸氧化性强弱比较连接各教学环节，最后归结出几个氧化还原的规律，在这条主线贯串和组织下，一个个精彩的实验很自然地将硝酸的化学性质铺展开。高二化学中的“乙醛”，可以自始至终紧扣住“结构决定性质”，从醛基的结构入手去分析乙醛的加成反应和氧化反应，以后又多处回应。不难看出，这些课的教学设计之所以显得结构清晰紧凑，知识散而不乱，化学理论在这起了关键的作用。虽然着墨不多，但灵魂却无处不在，元素化合物知识的教学要设计得“形散意不散”，理论的灵魂作用至关重要。
    在元素化合物知识的教学设计中要抓住性质重点，而存在、制法和用途都与性质是直接相关的，或者说由性质所决定的。以性质为核心再跟用途、存在、制法密切联系，则知识就不会太零碎，也不会感到枯燥。一种物质（例如钠）很活泼，从结构上看是什么原因？这样活泼的金属，自然界能游离存在吗？这种金属的活泼性具体体现在可以跟什么物质发生什么反应？这些性质有实用价值吗？钠为什么要电解才能制得？它为什么要保存在煤油中？这样的学习就将知识串在一起了。事物之间会存在一些内在的联系，元素化合物的教学设计必须揭示出这种联系。一些设计不成功的课往往是仅注重了事实的罗列和堆砌，而忽略了对事实的内部联系深刻揭示，最终将“学化学”引向了“背化学”的死胡同。
    除了基本理论指导和以性质为中心，元素化合物学习中第三条线索是物质之间相互衍变关系，初中化学的学习若不抓住“非金属（金属）— 氧化物 — 酸（碱）— 盐”之间的联系，各主族元素的学习若不构建好各主族元素单质与其主要化合物之间的关系网，有机化学的学习若不抓住“醇—醛—酸—酯”之间的衍变关系，元素化合物的知识仍是一盘散沙。值得注意的是，这些线索在到了复习时才加以总结归纳，是不够的，要将这些线索从第一节起，就或明或暗地贯穿渗透于学习的全过程，这也是一些元素化合物课的设计成功与否的一个区别。
    
    2．元素化合物课要以实验为基础
    元素化合物的知识如果离开实验、标本、模型和其他直观手段，仅凭教师的口述和板书，就无法获得生动准确的感性知识。这样，学生只有生硬地记忆，随着所学内容的增多，就越来越杂乱，更加混淆不清，顾此失彼，错误频频发生。如果在教学中注意加强化学实验和其它直观教学手段，让学生们注意观察、认真思考、正确描述，就能使学生清楚、准确地认识物质及其变化的规律。这样做还能增强学生的学习兴趣，强化学生的形象思维，帮助他们理解和记忆这些重要的知识。
    但是，怎样才能充分利用化学实验，设计好元素化合物课的教学呢？这就要充分开发化学实验的各种功能，其中，下面两点是重要的：
    首先，实验的设计与组合要能深刻地揭示反应规律，有利于掌握化学事实。例如高一化学“氮气”一节中氮的氧化物的性质，其中NO2 与水的反应是教学难点，采用下面设计：先从氮的化合价引出氮的五种价态的氧化物，介绍其颜色后演示实验：一瓶无色的NO上倒放一空瓶，抽走其中瓶口玻片，NO与空气混和，立即出现红棕色，向其中一瓶加入少量水，盖上玻片，稍振荡，瓶内红棕色消失。再抽开玻片，瓶口上方又出现红棕色。启发学生分析实验现象（红棕色气体的出现、消失、再出现、再消失），自己完成化学反应方程式。这样，由于实验设计和组合得合理，学生大多能自行总结出NO和NO2的重要化学性质，而其中的难点内容（NO2与水反应的产物中还有NO），也由于实验设计的巧妙而被顺利地突破了。接着再进一步，通过实验去深化对反应规律的认识：两瓶无色气体（分别是NO和空气）、两瓶红棕色气体（分别是NO2和溴蒸气），要求用最简便的方法鉴别。这样的一段教学设计显然是成功的，实验在其中充分显示了获取知识的功能。实验帮助学生理解和掌握了物质的性质，使学生顺利突破了重点难点，训练了学生的观察、分析能力。
    第二，实验要能激发、调动学生思维。这种激发，根据学生实际，可以是在激发学习欲望和学习兴趣的层面上的，也可以是在创设问题情景这较高层面上的。“氨的性质”一节中氨与酸的反应，普通中学根据学生特点，可设计成学生动手的趣味实验“空瓶生烟”来激发他们的兴趣；而由重点中学教师设计的铜与稀硝酸反应，在让学生在向稀酸中加铜片前，先加放少量的碳酸钠粉末，这种似乎“不合常理”的小小改动，却一下子激发了学生的思维，“逼”着学生去思考为什么。为什么要加Na2CO3（为了排走试管内空气）？为什么要排空气（NO易与氧化合）？为什么能排气（CO2比空气重）？这样一来，大大增加了其思维容量，一个普通的验证实验就变得不普通了。实验启迪思维的功能也就充分体现了。
    化学实验在元素化合物知识学习中的重要性，是无论怎样强调都不过分的。实验设计与实验教学的水平，直接标志着一个元素化合物课的设计水平，没有一些别具心裁的实验设计，一个元素化合物课的设计很难达到优秀的水平。
    
    3．元素化合物课要尽可能紧密地联系社会、联系实际。
    这是这类课设计时的又一个规律。元素化合物的知识若不和实际结合，将成为空中楼阁。无论是为了提高学生兴趣，还是为了培养学生的知识运用能力；无论是为了基础知识的学习，还是为了提高学生的素质，都很有必要在进行教学设计时体现“化学与社会”这个命题。重视元素化合物与社会、生活、环境、科技的密切联系，才能通过元素化合物的教学。培养学生的社会责任感和热爱科学的情感，对科学的关注程度是现代人的重要标志之一。学习高一的“氮气”，在学习了NO、NO2性质后联系“雷雨与庄稼”，联系汽车引擎点火时产生氮氧化物的环境问题，联系酸雨，联系硝酸的生产，既自然，又深化了知识；在“乙醛”的学习中，在醛的氧化反应后联系制镜小史、联系糖尿病的检验，既生动又强化了知识的运用；在设计“氨和铵盐”时，从素质教育的观点出发，将整个课时的教学设计放到化肥这样一个背景中进行，能在元素化合物知识中有机地渗透了国情教育、爱国主义教育。激发学生学习化学的兴趣，使他们能关心环境、能源、材料、卫生与现代社会有关的化学问题，应该成为这一类课设计时重要的教学目标。这是素质教育给我们提出的新课题。
    联系实际，重点要放到知识的运用上。有些化学教师在讲授完硫铁矿接触法制硫酸后，要求学生根据本省石油工业的发展，利用大量的原油脱硫副产品硫磺（或硫化氢）设计生产硫酸的路线；学完氯碱法电解食盐水，介绍本市当时烧碱积压问题，引导学生在课外模拟攻关，都是一些成功的设计。这种让学生在更高层面上的联系实际，在运用知识过程中开发思维，引导学生从化学的角度去思考分析问题的意念，在元素化合物课的设计中是值得提倡的。
    
    这里以《氨的性质》教学设计（华南师大附中王季常、曾汉泰设计）为例，说明元素化合物知识这一类课的设计。
    教学过程如下（学习背景分析、教学目标、教学策略等略去）：
    [引入] 观察一个实验（氨的喷泉实验），并打开桌面上的浓氨水，闻闻氨气的气味。
    [设问] 观察到什么现象？（①形成喷泉，②烧杯中溶液仍为无色，而烧瓶中溶液为红色，③烧瓶未充满）。
    [设问] 通过现象（1），①我们曾学习了什么物质也可以形成喷泉？（联系旧知识HCl）
    ②为何形成喷泉？（极易溶于水）
    ③为何极易溶于水？（由相似相溶原理以及水为极性分子，得出氨分子也呈极性）
    ④从上述结论，能否得出氨分子的结构？（学生推导出氨分子NH3的四个原子一定不是在同一个平面上，而会形成三角锥形的分子结构）
    [分析] 我们一起分析氨溶于水的另外两个现象，请大家思考以下问题：
    ①为何形成红色溶液？（利用“酚酞遇碱变红”，推断出一定有OH－产生）
    ②烧瓶中的OH－来源于什么物质？（从现象得出，新产生的OH－一定不是来源于水，因为烧杯中滴有酚酞的水井未变红，也不可能来源于氨，那么只能来源于NH3·H2O）
    [讨论] ③如何书写氨与水反应的化学方程式？（运用质量守恒，学生即可写出，老师只需提示NH3·H2O为弱碱，注意可逆符号即可）
    [练习] 训练题2（巩固性训练，略）
    （说明：以上氨与水反应的性质是在实验基础上，老师引导学生通过主动、积极思维得出的，这样，可激发学生的求知欲，学生的观察能力、综合分析问题的能力、学习迁移的能力也能充分表现出来）。
    [学生实验] 我们刚学习了氨与水的反应，那么氨与其他物质是否会反应呢？下面自己来做一个实验：NH3与酸（盐酸、硫酸、硝酸）的反应。
    [讨论] 为何出现白烟？写出反应方程式。
    （说明：由于整个过程是由学生通过自己观察现象，发现滴有浓盐酸和浓硝酸的上方出现白烟，而浓硫酸上方没有，自己作出解释，自己书写化学反应方程式，因而课堂气氛活跃）。
    [演示实验] 用爱氏试剂法检验肉类新鲜程度。
    取约10ml的爱氏试剂（附：爱氏试剂：一份25%的盐酸溶液，3份96%的乙醇及1份无水乙醚混和），置于锥形瓶中，塞上塞子，摇晃2—3次。然后取下塞子，并立即塞上下方插有一根细铁丝的橡皮塞，铁丝下端弯曲成钩，可挂住肉样（肉样须不沾管壁，并距液面1—2cm）。若肉样已不新鲜，就有NH3存在，于数秒内即有NH4Cl生成，可观察到白烟出现。
    [思考] 白烟出现是否可以表明肉已经不新鲜？
    （说明：在学生实验基础上，增加演示实验——用爱氏试剂法检查市场上猪肉是否新鲜，目的是为了培养学生运用所学的知识解决实际问题的能力，使化学与生活紧密联系）。
    [总结] 以上反应氨分子中N、H元素未变价。
    [过渡] 回忆HX和H2S的化学性质，分析它们为什么具有还原性。
    [设问] 从NH3中N、H元素的化合价，判断NH3是否也会像HX、H2S一样具有还原性？
    [学生实验] NH3的催化氧化（将锥形瓶置于浓氨水上方，收集少许氨气，然后将铜丝在酒精灯上烧至红热，迅速插入有少许氨气的锥形瓶中）。
    （说明：学生动手做“氨的催化氧化”实验时，预计会出现三种不同的情况：a. 出现红棕色。b. 出现白烟。c. 实验失败，未能观察到任何现象。为了培养学生实事求是的科学态度，不刻意追求实验现象的统一，不回避可能出现的各种实验现象，可有意把三种不同实验现象摆到讲台上，请学生解释，促进学生深入思考。
    本课在实施时学生纷纷发表自己的见解，课堂讨论气氛高涨。分析出现红棕色原因时，有的学生说“NH3被O2直接氧化为NO2，故出现红棕色”；马上有学生纠正“NH3 被O2氧化为NO，NO再被O2氧化为NO2”；分析出现白烟时，有的说“白烟一定为NH4NO3”，马上有学生说出为何产生NH4NO3。特别是分析何种原因导致实验失败时，有的说“锥形瓶不够干燥，使瓶中氨气溶于水中”；有的说“铜丝不够红热，达不到反应温度”，有的说“铜丝表面有杂质，使催化剂难以发挥作用”，有的说“收集氨气的时间短，致使氨气太少，反应不够充分”，有的说“收集氨气的时间太长，致使氨气太多，氧气太少，同样使反应不够充分”，甚至有的说“收集氨气时间刚好，氧气恰好反应完全，使生成的NO不能进一步反应生成NO2，故观察不到红棕色”……他们还纷纷用化学反应方程式来解释自己观察到的实验现象。此时教师不失时机地指出：我们希望成功，但我们并不忌讳失败，失败了，要找到失败原因，要用实事求是的态度对待科学，从而使学生切实体会到“科学来不得半点的虚假”）。
    [讲述] “氨的催化氧化”是工业生产硝酸的基础，工业中产生的NO和NO2等大量尾气必须用碱液吸收以免污染环境。广州环境污染仍较严重，有的地方酸雨频率已达90%，环境保护已经成为一项紧迫的社会问题。
    [学生] 情绪受到感染，自觉用烧碱溶液对瓶内气体进行处理。
    [过渡] 除了氧气可以氧化氨之外，是否还有其他氧化剂可以氧化氨呢？
    [设问] 回忆HX（HF除外）、H2S被氯气氧化的实验，想一想，氨气能否被氯气氧化？
    [演示实验] 氨气和氯气反应的实验（预先用两个干燥的锥形瓶收集一瓶氨气和一瓶氯气，实验时将两个试剂瓶口对好，抽去玻片，上下摇匀）。
    [讲述] 氯碱工业中常用浓氨水检查是否有氯气的泄漏。
    [练习] 运用相似性以及所观察到的实验现象（出现白烟），书写其反应方程式。
    [设问] 回忆H2还原CuO的实验，高温时NH3能否还原CuO呢？
    [演示实验] NH3还原CuO实验（实验装置与H2还原CuO实验相似）
    [练习] 根据相似性和观察到的实验现象（试管口出现水滴，试管底部出现红色物质），书写其反应方程式。
    [课堂小结及布置作业]（略）
    从以上《氨的性质》教学设计中，我们看看设计是怎样体现元素化合物知识教学设计的设计要求的。
    首先，作为元素化合物知识教学的基础，实验在设计中的作用是很明显的：氨与水反应这个性质是在实验的基础上，经过教师引导，学生自己“悟”出来的；氨的催化氧化这个难点内容，是学生通过自已动手实验，在教师精心设计放手实施的问题情境（异常实验现象的分析、争辩）中自己突破的。
    第二，化学理论作为元素化合物知识学习内在灵魂的作用也十分明显；用物质结构的知识指导学习氨的水溶性和弱碱性，用元素周期表的知识和氧化还原的知识指导学习氨的还原性，这样的学习揭示了知识的内在联系，使元素化合物课有足够的深度。
    至于联系社会，联系实际，更是本设计一大特点，结合氨与酸的反应，启发学生设计如何检验猪肉是否新鲜，当时新闻媒体恰好在对少数无良肉贩私售死猪肉的事件曝光，化学知识与生活实际如此紧密结合，很自然创设出一个成功的问题情境。
    可见，元素化合物知识的教学把握住这三点，就能从内容的选取和组构上反映、体现出元素化合物知识的课型特征和设计要求，只要在实施时能用以人为本的学生主体观为主导，又具备了熟练的教学技能，就可以上出一个优秀的元素化合物课来。
    
    二、化学概念和化学理论知识的教学设计
    
    化学概念和化学理论都是抽象概括的知识，都是比较难理解和不易掌握的，但它们的学习又是十分重要的，在教学设计中它们有许多共同的地方，这里重点谈化学概念的教学。
    概念是同类事物的共同特征的反映，概念学习实质上是认识同类事物的共同本质特征。
    有关概念学习的理论认为概念由以下四部分组成：
    概念名称；
    概念属性（关键特征）：概念的一切正例的共同本质属性；
    概念例证：同类事物的正例和反例；
    
    概念定义：同类事物共同本质属性的概括。
    这四部分构成了概念整体。在概念的教学设计中，应充分体现对概念的分析。
    根据学习心理理论，概念的学习主要有两种形式：概念形成和概念同化。
    “概念形成”指学生从大量同类事物中，通过辨别、概括，抽象出其本质属性。由于概念是通过大量处于下位的具体例证概括抽象形成的，因此这是一种上位学习。为了帮助学生通过“概念形成”的方式获取概念，一般要通过获得感性知识、抽象本质属性、准确表达定义和建立概念系统这样四个阶段。
    “概念同化”指学生利用原有认知结构中适当的概念图式来学习新的概念，这是一种下位学习。它要求学生认知结构中具有同化新概念的上位结构，并且，上位结构越巩固越清晰，新的下位概念越容易同化。要实现概念同化，一般要经历将新概念与认知结构原有概念相联系、分析新概念与原有概念异同、相关概念融会贯通并形成新的认知结构这样三个过程。
    概念的形成和概念的同化是概念学习时两种重要形式，这两种学习所要求的学习条件和心理过程是不同的，概念形成要求有足够的正、反例证，通过辨别、发现和抽象概念本质属性。概念的同化要求学生认知结构中必须具有同化新材料的有关概念，学生要在辨别新概念与原有的上位概念的异同中产生新概念，并将概念组成更新了的概念网络。
    在化学学习过程中，概念形成和概念同化两种策略是相互联系，不可分割的。当学习者具备较多的知识积累和较强的认知能力（例如高中化学）时，概念同化的学习方式更多地被采用；而当学习者的认知结构中缺少必要的相关知识（例如初中化学），概念的学习则更多采用概念形成的方式。
    根据上述概念学习的理论以及大量的化学教学设计的实践，化学概念（或理论）知识的教学设计，应符合几个设计要求：
    1. 概念（理论）课要提供尽可能充足的化学事实（实验、标本、模型或数据图表等），帮助学生建立概念。
    2. 概念（理论）教学要重视概念建立过程的教学，要注意运用准确、简明和逻辑性强的语言，抽象化学事实与化学现象的本质属性，分析新概念与原有概念的异同，给概念下定义。
    3. 要通过正反例分析以及概念范围、条件的讨论，帮助学生理解概念。
    4. 要在初步建立概念的基础上，及时通过概念的运用，巩固概念，并在后续学习中发展概念。
    例如初中学习“分子”的概念时，教师这样设计教学的过程：
    问：为什么汽油库要严禁烟火？（提供生活中的经验事实）
    答：因为汽油易燃烧。
    问：不接触汽油，为什么汽油库附近也要严禁烟火？（启发引导，抽出本质属性）
    答：汽油库附近有大量汽油微粒（凭嗅觉感知汽油的存在），这些汽油微粒也能燃烧。（从现实中的标语引起联想、推测）
    问：这些微粒有什么特点？（引导归纳本质属性）
    答：保持着原物质的化学性质。
    小结：分子是保持物质化学性质的一种微粒。
    接着解释“保持物质化学性质”及“一种”的涵义，指出嗅觉感与汽油存在不是分子的关键特征。然后教师再通过演示有关实验和列举分子的正反例，进一步揭示分子概念的本质。
    对照一下，这个片段的设计采用概念形成的方式学习，是符合规律的。
    下面我们再通过一个比较完整的课例进行分析。
    课题 高一化学《离子键》（高中化学教材第一册，1995年版）
    （“学习背景分析”、“教学目标”、“教学策略与方法”均略，广州7中方巧玲设计）
    教学过程
    [引入]前面我们已经学习过原子结构的知识，那么原子又是怎样构成分子或物质的呢？人们发现的元素只有一百零几种，而组成的物质却已经有二千多万种，原子是以某种特殊的作用力相互结合成形形色色的物质，而不是简单的紧密堆积。
    [投影]“原子间 相互作用”
    [讲]原子通过相互作用而形成物质，这是什么作用？本节我们来探讨这种相互作用的情况。
    [讲]为什么H2O要加热至1000℃以上（或通电）才能分解成氢气和氧气，是否说明水分子中氢、氧原子之间存在某种相互作用使他们紧紧地结合在一起而难以分开？
    [学生思考后作答]
    [讲]破坏这种作用就需要消耗能量。又如，氢气即使加热到2000℃，其分解率也不到1%，可知氢分子中的两个氢原子之间也有一种强烈的相互作用，使它们紧紧地结合在一起。
    [投影]“原子间强烈的相互作用”
    [讲]这种强烈的相互作用主要发生在相邻的两个或多个原子之间，科学上就把它称为“化学键”。
    [讲]这里要指出的是：水气化也要加热，但只需100℃即可。可见水分子之间也有相互作用，但这种作用比起水分子中氢、氧原子间的相互作用要小得多（不够强烈），不能称为化学键。（为以后学习分子间作用力埋下伏笔）
    [设问]化学键形成后，原子都形成稳定结构，原子间又存在着强烈的相互作用，上述的H2O分子和H2分子的原子间都存在着强烈的相互作用。是否所有的原子间的相互作用都是一样的呢？
    [问]构成物质的微粒有哪些？
    [答]分子、原子、离子
    [讲]对于由离子构成的物质而言，化学键存在于离子与离子之间，这种离子间的相互作用力同样是强烈的，这种化学键可以称为离子键，对于由其它微粒构成的物质而言，还有共价键，金属键等，我们以后将陆续学习到。
    ［板书］化学键的分类
    [实验录像]物质的导电性实验（干燥的氯化钠晶体、熔融的氯化钠）
    [问]我们看到：石墨电极插入熔融氯化钠时灯泡亮了，而插入干燥氯化钠晶体时灯泡不亮。这给我们提供了两点事实：⒈熔融的氯化钠能导电；⒉固态氯化钠不导电。从这两点事实，大家可以得出什么结论？
    [学生讨论约3分钟经启发后小结]第一个事实，熔融的氯化钠能导电，说明熔融的氯化钠中有能自由移动的带电的微粒，根据氯化钠的组成，这种带电的微粒应当是Na+和Cl－。第二个事实，固态氯化钠晶体中没有能自由移动的带电的微粒。现代科学技术证明氯化钠晶体是由Na+和Cl－这两种带电的微粒构成的。
    [讲]我们就来讨论， （１）Na+和Cl－怎样形成的？（２）氧化钠晶体中，Na+和Cl－为什么不能自由移动？这两个问题弄清了，什么是离子键也清楚了。
    [问]Na、Cl原子的结构是否稳定，怎样才变成稳定结构？（提示：从得失电子倾向考虑）
    [答]不稳定，但可通过得失电子后形成具有稳定结构的Na+和Cl－。
    [展示磁性活动教具]Na、Cl原子的结构和电子转移示意
    [讲]当Na、Cl原子通过得失电子形成稳定结构的Na+和Cl－后，阴阳离子通过静电作用就会相互靠近，当它们接近到某一距离时，静电吸引与静电排斥就会达到平衡，Na+和Cl－这两种带电微粒就通过静电作用结合成NaCl。
    [问]请同学们观察上述变化的图示，分析这两种带电微粒有哪些静电吸引？有哪些静电排斥？
    [学生充分讨论后作]（约3分钟）这两种带电微粒之间存在着的静电作用有：①阴、阳离子的相互吸引作用；②核与核的排斥作用；③电子与电子的排斥作用。
    [讲]当这些吸引与排斥的静电作用达到平衡时，这两种离子就会保持一定的距离（核间距），这就叫对立与统一，这种静电作用属于强烈的相互作用的一种形式。由于这种强烈的相互作用，Na+和Cl－不能自由移动，只有加热到熔融时，这种强烈的相互作用爱到破坏，Na+和Cl－才能自由移动。我们把这种发生在阴阳离子之间的强烈的相互作用，就叫做离子键。
    [问]你能以NaCl为例，给离子键下一个定义吗？
    [提示]给概念下定义，一定要抓住某些关键的特征，离子键是化学键的一种，这个概念有两个关键的特征：成键的微粒是什么？通过什么强烈的相互作用形成化学键？
    [讲]除了氯化钠外，氯化钙、溴化钾、氧化钠等许多物质都是由离子形成的。
    [问]用上述图示法表示离子键不方便，怎样表示其形成过程会简单些呢？
    [答]离子键的形成过程仅是原子最外层电子发生了转移，所以只要将这部分的变化表示出来就可以了。
    [讲]用电子式表示较为简便。下面我们用电子式表示NaCl的形成过程。
    [板书]Na + Cl →Na+ [ Cl ]－
    [讲]钠原子与氯原子通过得失电子形成Na+与Cl－后，再通过静电作用形成NaCl。
    [问]从离子键形成的过程分析一下，Cl－为什么形象地表示为[ Cl ]－？
    [练习1]用电子式表示MgO的离子键形成过程。
    [学生板演、讲评]
    [练习2]硫化钾的化学式写成KS，对吗？试用电子式表示其离子键的形成过程。
    [讲评]（预测学生可能出现的错误是①；② ；③K+[ S ]2－）
    ［问］从由离子键形成的NaCl、KBr、CaCl2、Na2O等物质，是否可以看出什么样的元素化合时，能形成离子键？
    （板书总结离子键的实质、成键微粒、成键条件）
    [讲]①强碱中，活泼金属阳离子与OH－离子之间形成离子键（NaOH等）；②活泼金属阳离子与含氧酸根离子之间也形成离子键（如、等）。
    [巩固练习３]用电子式表示CaO与Na2O的形成过程
    [小结]
    （“板书设计”、“媒体设计”与“作业”均略，由广州第7中学方巧玲设计并实施）
    这个课的设计思路是这样的：首先用概念形成的策略，学习“化学键”的概念。然后，利用化学键的概念，用概念同化的策略，学习一个更新的概念“离子键”。最后结合概念正反例的电子式的书写作巩固性运用。这个课是怎样体现上面提及的4个化学概念（理论）知识教学设计的要求的呢？
    第一，概念的形成有赖于提供的事实基础。限于实验条件，教师通过讲述，提供了“一百多种元素的原子组成了二千多万种物质”、“水1000℃以上才能分解为氢原子氧原子”、“氢气在2000℃时分解率不到1%”这三个事实，以帮助化学键概念的形成。在学习离子键时，教师又巧妙地增设了一个“检验熔触和晶体氯化钠导电性”的实验录像以及现代科学技术证明氯化钠晶体由钠离子和氯离子构成和这个实验提供的事实，这些实验和事实，可以通过逻辑的微观分析，间接地证明了离子键的存在，为离子键的学习提供了事实基础。为了使抽象的概念教学更形象化，再设计了活动教具分析氯化钠形成过程。可见，提供尽可能丰富的事实，使概念学习有足够的感性材料，在化学概念（理论）知识的教学设计中是必要的。
    第二，从化学现象与化学事实中抽象概括出共同的本质特征，或通过知识结构中已有概念与新学习概念的的异同对比，产生新的概念，这是概念学习中最关键的一步。本设计正是从“氢气难分解”等三个事实，抽象出“原子间有某种强烈的作用，使它们紧密结合”这个共同的特征，从而形成“化学键”的概念；然后，又从新掌握的概念——化学键出发，分析若组成物质的微粒是离子（不同点），它们之间同样有强烈的相互作用（相同点），同化出“离子键”的概念。
    第三，在初步形成离子键概念后，教师遵循学习规律，结合电子式书写的技能训练，提供了MgCl2、K2S、CaO等正例进行分析，巩固概念。到学习“共价键”时，还可提供一些反例（HCl、H2O、CO2），进一步巩固离子的概念。值得称道的是，练习讲评时教师不是针对学生的错误就错论错，而是紧扣概念的理解去分析错误的原因。
    目前在概念和理论的教学设计中最突出的毛病是不重视概念、理论、原理建立过程的教学。这些教师觉得与其“浪费时间”去引导学生形成概念、归纳规律，倒不如将结论直截了当告诉学生。这种观念指导下，这些教师设计的化学概念或化学理论的教学，往往抛开探索研究的过程，一下子将结论端出，再举几个正例反例对概念加以解释，然后腾出时间进行大量的习题训练。对照前文所述的概念教学四个设计规范，明显是忽略了其中第二点。这种只要结论不讲过程的教学设计，不客气地说，正是应试教育观点在化学概念化学理论教学中的表现，这样的设计，是不符合化学教学要有助于学生科学素质育成这样一个素质教育目标的。
    在化学概念化学理论知识的教学设计中，我们不赞成“结论加习题”，提倡过程教学，是因为建立概念或规律的过程，本身就是科学方法的训练和思维能力培养的过程，在这个过程中，学生不仅能学习如何从事实中分析，如何进行推理，如何抽象如何归纳，他们还能从中体会科学方法，培养科学品质，离开了这些，尽管学生也能解答习题，但我们的化学教学教会学生的，不是如何“学化学”而仅是“考化学”而已。
    还要特别指出的是，在化学概念（理论）教学中，教学语言的设计要必须特别准确、简明和逻辑性强，教学语言中任何的含糊、拖泥带水或者颠三倒四，生怕学生不明白的重复，都只会增加概念理解的难度。本设计是基本达到这些要求的，尤其在观看完实验录像后对实验现象的分析和提出的两个问题，语言就显得准确、精炼而富有逻辑力量。
    语言表述的精确源自对问题理解的准确。“想得清才能讲得清”，教学语言冗赘和条理不清，是理科教学的大忌，一个优秀的教师，能用最简洁的语言将一个最复杂的问题表述出来，这是学科教学功力的体现，这一点在化学概念、化学原理的教学中尤为突出。而要提高化学教学语言的精炼、准确和逻辑性，不能只从语言的训练入手，关键是对化学问题本质的理解，表面看是语言问题，实质却是学科知识素养的问题。
    例如《盐类水解》的教学中，当做完演示实验，怎样从醋酸钠溶液和氯化铵溶液使pH试纸变色这个实验事实得出水解的概念？若直接将结论端出，让学生被动地接受，这种学习方式虽然“省事”，却扼杀了学生思考探索，参与知识形成过程的机会，显然是我们不提倡的。但怎样去启发学生从现象到本质去思考呢？若不抓住这个问题的核心和本质“水电离平衡的移动”，语言是无论如何也精炼和准确不起来的。下面一段语言的设计是比较符合要求的，原因就在于教师对盐类水解本质的把握是准确的：
    “纯水中，由于H2O电离出的[H+]与[OH－]相等，所以纯水是中性的。CH3COONa晶体中并不含OH－，若它和水之间没有反应，醋酸钠的溶液也应该是中性的。但是pH试纸变蓝，说明它的溶液中已经[OH－]＞[H+]。显然，水的电离平衡发生了移动。那么，CH3COONa中的什么离子通过什么途径打破了水的电离平衡，从而使溶液中[OH－] ＞[H+]呢？”
    可见，要上好化学概念、化学理论的课，准确把握课型特征进行设计和熟练运用课堂教学技能，同样都是重要的。
    
    三、化学计算和化学用语知识的教学设计
    
    化学计算和化学用语是两类不同的教学内容。但是，从学习内容在课堂上教与学的特征看，它们又有许多相近之处：化学计算和化学用语的教学都是以对化学基本概念、基本原理的准确理解为基础的，都必须遵循和反映客观的化学事实；化学计算和化学用语书写都是中学化学要培养的重要化学基本技能，它们的教学都具有明显的技能教学特征，都可以以行为心理学的原理去指导教学，故而课堂结构往往采用讲练结合的模式，正是这些教学特征的共同点，我们把这两部分在表面看并不相干的内容的教学设计放在一起进行讨论。
    中学化学计算类型繁多，化学用语的范围也十分广泛，但都可纳入技能学习的教学范畴，因此，在进行教学设计时，应符合下面几个要求：
    
    ⒈要根据教学目标和学生实际，合理地组织好例题。
    技能学习是一种范例教学，“举例说明”是范例教学最通用的方法。化学计算和化学用语的教学若离开了具体的实例，只是由教师将枯燥的方法规范步骤干巴巴地罗列，不管教师表达如何清晰，学生也是不得要领的。因此，化学计算和化学用语的教学离不开举例。但是，例题要合理组织。所谓“合理”，至少有三层意思。首先，举例必须符合本课的教学目标，符合本班大多数学生的认知水平；第二，举例必须精，必须典型；第三，所举的例的呈现顺序要经过合理的安排，尽量使呈现序与学生认知序产生“共振”。例题贵精不在多，贵典型而不在难，贵有序而忌堆砌。
    教学设计的实践告诉我们，以学生认知结构中已有知识为起点，用“一题多变”的形式组织例题，让学生在“变”中一步上一个台阶，是种好方法，在化学计算、氧化还原方程式配平、烷烃同分异构体命名等内容都有不少成功的设计课例。
    例如总复习中“过量计算”，可以采用“一题多变”的形式，设计四个阶梯式的系列例题：
    ①向200mL0.5 mol·L-1的NaOH溶液中，通入0.1 molCO2，求生成的Na2 CO3的质量。
    ②向200mL0.5mol·L-1的NaOH溶液通入CO2生成了5.3g Na2 CO3，求通入的CO2的物质的量至少是多少。
    ③向200mL浓度为a mol·L-1的NaOH溶液中，通入0.1 molCO2，试讨论在a的不同取值范围，分别生成Na2 CO3的质量？
    ④向200mL0.5 mol·L-1的NaOH溶液中，通入一定量的CO2，然后在低温下小心蒸干，得到不含结晶水的固体5.53g，确定固体的组成和通入的CO2的物质的量。
    这是4个逐层深入地从不同角度提出的问题。其中问题①是作为复习铺垫的常见过量计算，问题②是逆向设问，问题③从问题①演变而来，变成了不定值的讨论，从②和③又演变为思维更广阔的讨论型计算问题④，这样组织的题组，能引导学生熟悉一类化学计算的规律和方法，并从中发展思维，体现了设计者在例题选取和组织上的独具匠心。
    
    ⒉、例题要有思路分析和方法归纳，例题的剖析要紧抓化学概念和化学原理。
    这是针对当前一些教学上的弊端而提出的教学设计要求。在“讲例题”这个环节的教学设计上，目前有两个较为普遍的通病。其一是在分析例题时重步骤重规范而轻原理轻过程，这在部分初中的化学教学中表现尤甚。只讲怎样做，少讲为什么这样做的现象并不鲜见，不少教学设计，对于学习化学式书写时讲化合价如何交叉写在右下角作原子个数，学习方程式配平时讲如何奇数配偶如何从化合价升降找最小公倍数，学习离子方程式时讲“一拆、二删、三检查”，学习化学计算时讲解题格式讲差量法平均法，都设计得十分认真细致。这当然是应该的。但可惜的是，对于在背后支撑这些具体步骤的化学概念、化学原理，例如化合价的本质、质量守恒、电子守恒、离子方程式的概念等等，则往往只在讲步骤前作为原则提一提，而在分析例题时并没有步步扣紧去分析为什么这样做就正确那样做就不行。这样，概念和原理成了游离于教学主体内容以外的标签。事实上，它们应该成为化学计算和化学用语教学的主线和灵魂的。这两部分知识的学习都有明显的技能学习的特征，但这是一种以概念原理的理解和运用为特征的心智技能，不能把它等同于动作模仿为特征的技能。这种只重视具体方法步骤的教学是建筑在技能模仿上培养的，虽然这样做也能让学生熟练掌握一些基本技能，但不利于学生智力的发展，不利于学生体会化学的思想，整体来看，也不利于学生解决与这些内容相关的稍为复杂的化学问题的。
    例题教学时另一个较普遍的毛病是就题论题，欠缺必要的思路归纳。这样的结果往往使学生（尤其是中等、中下的学生）淹没在例题中。对一些学生常有的“老师一讲都明白，自己一做却不会”的苦恼，分析其在教学上的原因，概与此有很大关系。
    前述的“过量计算”的总复习教学设计，在4道例题的解题过程中也穿插了多种解题的技巧和方法，例如借用数轴和坐标来讨论计算等，但每一种方法无不紧紧扣住“守恒”这个化学计算的灵魂，引导学生从化学计量数入手去思考而不仅是熟练某些“方法”。在讨论完4个典型例题后，可以做2个小结：⑴思路的归纳，从四个变换设问角度的例题中提炼归纳出来的共同思路，是化学反应中物质之间量的关系，而量的关系又源于化学反应遵循的质量守恒；⑵思路的拓展，提出问题：在中学化学的学习范围内，还有哪些反应可以设计成与例题相似的计算问题？找出这些反应并自己设计问题，这样，发散性地将问题拓展到其他思路相近的问题中，这样发散带来广大范围上的归纳。将学生解题逆向地转变为学生自己命题，可以让学生更好体会规律。
    
    ⒊、化学计算和化学用语的教学要讲练结合，学生要有充分的活动量
    在教学设计时，要从这两部分内容在教学上具有明显的技能学习的特征出发，尽可能设计好学生练习的环节。首先要在教学时间上保证（当然，练的时间要视不同内容而定），但在学生堂上活动量的安排上，“尽可能充分”这是个原则。以讲代练，讲练分离（堂上讲课外练）的设计与讲练结合、边讲边练的设计的区别，不仅是教学环节和教学时间安排上的具体技术性的区别，在背后有其更深层透视出的学生观教学观的差异。为了减轻学生课外负担，一个重要的途径是增加学生课内的负担，增大学生在课内的思考量，训练量。除了常规的应该让学生练的内容外，一些“讲”的内容也可转变为“练”的内容，在练中引导学生发现问题，突破难点，归纳步骤，掌握方法，体会化学概念化学原理的运用。例如上述的“过量计算”的设计，就可以根据总复习的特点，四个例题都以学生练习的形式出现，将讲与练有机结合，这样就可以使学生课堂活动量大大增加。
    下面再以《离子反应》（人教社95年版必修本）的设计为例，看看如何体现这一类课教学设计上的3个要求。
    这是一个面向普通中学的“离子方程式”教学设计，虽然普通中学学生起点较低，但设计并没有让学生机械地对书写步骤模仿和记忆，而是根据对学习内容的正确分析，强化分析和归纳能力培养。全课由四个阶梯式渐进的问题组成，这是4个精心组构的例题：
    问题①根据实验现象分析，和两种溶液混合后生成的白色溶液实际上是由什么离子结合形成的？（这是学生认知上产生的第一个矛盾。这个矛盾通过一个动画型的CAI课件结合学生讨论得以解决，从而初步形成了离子反应的概念）；
    问题②：学生模仿练习写出和反应的离子方程式，发现不同的反应物的离子方程式却相同，这是为什么？（学生认知上的第二个矛盾。教师通过投影片结合分析，解决了矛盾，学生从中认识到离子方程式表示的是“实际参加反应”的离子的同一类型的反应，理解了离子方程式的意义）；
    问题③：几个巩固性练习后，自行归纳离子方程式的书写步骤，并说出这几个书写步骤的依据是什么？（学生认知的第三次矛盾，要求从个别到一般。由于有前面的实例和练习铺垫，通过思考、阅读和议论，可以自行归纳出书写的几个步骤，教师主要引导学生理解，这些步骤都是源于离子方程式的概念：用实际反应的离子表示反应过程）；
    问题④：以两个按步骤书写的离子方程式巩固训练作为过渡后，学生练习书写、分别与盐酸反应的离子方程式，探讨应该用表示还是用表示？为什么？（这是学生认知上产生的第四个矛盾，也是整节课继问题①后的第二次小高潮。表示为，为什么却要用化学式表示？矛盾的解决是凭借一个探索性实验，和的粉末分别滴盐酸都可以观察到气泡，而和分别加水至饱和，取上层清液滴盐酸，只有从溶液中观察到气泡，说明碳酸钙是以的形态与反应的，进而归纳出书写离子方程式时哪些物质要用化学式表示，突破了本节教学的难点）。
    这是一个比较成功的技能教学的课例，通过不断暴露矛盾和解决矛盾，让学生通过实例分析出反应过程，从过程归纳出反应本质，紧紧扣住离子反应概念中“实际参加反应的离子”去分析例题，在理解基础上体会出书写步骤。学生关于离子方程式书写的学习不是从步骤入手而是从概念出发，这是这个设计成功点之一。另外，设计在准确分析学生基础上，针对重点内容（离子反应本质）自行设计了一个CAI课件，又针对难点内容（有难溶物的离子方程式）设计了一组学生实验，通过教学媒体的优化组合帮助学生突破重点难点，在化学计算和化学用语知识的教学设计中合理运用实验和电教媒体，这是这个设计的另一个特色。
    
    四、“实验—探究”教学模式
    
    化学作为一门科学发展至今，仍然是一门以实验为基础的科学。即使到了计算机普遍使用的今天，无论是化学科学研究的新发现，还是中学化学中学生学习和认识新知识，最基本的思路仍然是通过实验事实去发现和归纳。因此，化学的学习中虽然不乏严密的演绎逻辑，但主导的思维方式却主要是归纳推理，这种学科的特点，成了化学教学与虽同属理科、却以演绎推理为基本特征的数学教学的一个重要区别。
    因此，化学实验在化学教学中的地位，无论怎样强调，都不过分。
    正是这种学科特点，决定了在中学化学的众多教学模式中，“实验—探究”的教学模式成为诸多模式中最具优势最有典型意义的教学模式。它概揽性强，应用广泛，化学课的所有课型，从新授课到复习课，从实验课到练习课，都可以运用，既可在完整的一节课运用，也可在课中某一个教学片段运用；它遵循理科教学的规律，体现素质教育的理念，强烈的时代感使它具有最长久的生命力。
    传统的实验教学模式，由于适合于实验技能的培养和实验习惯的养成，所以在现实的课堂教学中，还有比较大的生存空间，这是完全合理的。但是，实验教学只有这种模式，又是不够的，因此，我们还大力提倡“实验-探究”的教学模式。
    实验—探究的教学模式的建立是基于对化学教学中素质教育的目标和化学实验教学功能的理解。
    中学化学教学要有利于学生科学素质的育成，而作为科学素质的三大构成要素：科学知识、科学方法和科学精神，化学实验无疑是其培育生长的一块沃土。化学是一门以实验为基础的科学，实验教学在中学教学中的重要性是无庸置疑的。我国著名的化学家戴安邦先生就曾经精僻地说过：“化学实验课是实施全面化学教育的最有效的教学形式”。而将“实验”与“探究”联系在一起，构成一种教学模式则是因为从素质教育的高度，对实验教学功能的再认识，再开发。
    从科学素质的高度出发，化学实验教学至少应具备下面的四个功能：
    ⑴激发兴趣的功能 实验由于其鲜明的形象性很容易吸引学生尤其低年段学生的注意而形成兴趣，有经验的教师历来重视初中绪言课中镁条燃烧几个实验，不少教师还从学生实际出发在课堂教学中补充引进了一些操作简单现象明显的趣味实验如空瓶生烟、变色魔壶、喷雾成字等，目的就是想让初学化学的学生对化学产生浓烈的兴趣。从素质教育的观点看，激发兴趣不仅仅是提高学习成绩的一个措施和手段，它本身就是化学教学的重要的教学目标之一，这一点在中学化学教学大纲已经有了明确说明。现实教学中有些实验的原理超过了学生的知识水平，但它能让学生对科学（不一定是化学课本身）产生兴趣，能引起学生对生活中蕴含的科学原理产生关注，这样的教学也是成功的，这是从科学素质的命题出发对实验教学兴趣功能的再认识。有些教师在高一氧化还原的教学中用学生虽然暂时还不能理解其反应原理，然而现象奇特的“化学振荡”例如化学时钟、蓝瓶子实验等创设兴趣情景，收到很好的效果。
    ⑵获取知识的功能 无论探索性还是验证性的实验，都可以使学生对所学的化学原理和化学事实有更深刻的理解和记忆，而化学实验的知识技能本身就是中学化学教学中重要内容，因此，都具有获取和巩固知识的功能。
    例如要获得“弱电解质溶液浓度越大，其电离度越小；温度升高，弱电解质电离度增大”这个结论，可以这样设计教学过程：
    ①测量冰乙酸导电性；
    ②保持温度不变，往冰乙酸中逐渐加入纯水，观察电流表指针显示的变化，记录数据；
    ③停止加水，将溶液加热，观察电流表指针显示的变化，记录数据；
    ④根据数据分别以加水量为横坐标，导电能力为纵坐标作图（或数据输入计算机，屏幕显示图象）
    ⑤学生自行概括出规律。
    这时只要教师从微观上恰当引导，就能顺利突破难点。现在，化学教学中实验的获知功能，已被广大教师接受，并以此创造出很多很好的教学设计，例如新授课中的边讲边实验、实验引入组织复习等，这对少数人仍迷信背化学，迷信下题海，认为“多背多练得多分”的观念，是一种冲击。
    ⑶启迪思维的功能 实验教学中的启迪功能很多时候容易被其获知功能掩盖，多年的强调已使实验硬件建设取得很大进展，但实验教学仍然是化学教学中最薄弱的一环。实验教学的水平要取得根本性的突破，关键是站在素质教育的高度对实验教学中的思维活动给予足够的重视。若对实验的启思功能开发不够，只着重其知识价值，就会陷入重做轻思的误区。化学实验必须重视“做”，重视操作规范，这当然是正确的，任何对实验以“看”或“听”代替“做”的借口（例如籍口多媒体教学用播录像代替演示实验等）都实际是种倒退，但是，实验不光是“做”还要“想”的，技能训练仅是较低层次的实验能力，远远不是实验能力的全部，实验的设计和实验的分析这种较高层次的实验能力的培养不能留到高三综合题训练去进行，它应该贯串在每一个实验和学生的实验中。同样，实验的改进也不能只着眼于清晰、简易和环保，促进学生更多的思考应成为实验改进的指导思想之一。比如高一化学中稀硝酸与铜片反应的实验，在加入铜片前“出人意料”地指导学生先加入少量碳酸钠，通过操作的“反常”去激发学生思考为什么（CO2保护NO不被氧化）；又如高一学习SO2性质时，在盛有已通SO2漂白的品红溶液（无色）的小试管上部放一小块红色花瓣，加热试管，溶液复红而花瓣变白，通过现象的奇特去激发学生思考SO2漂白与Cl2漂白的不同。这些使实验复杂化了的改进，一改过去一味追求简化操作、现象明显的实验改进的思路，体现了对化学实验启思功能的认识和开发。充分重视实验教学中的各种思维活动，应该成为学科素质教学命题下实验教学改革的方向。
    ⑷培育品德的功能 化学实验中可以培养学生严谨细致的科学作风、实事求是的科学态度、探索求真的科学品德，这些都潜移默化地影响着学生科学素质的育成。从这个角度看，对一些“对心”的教师在学生实验中的一些做法，例如不分青红皂白严禁任何学生任何不按课本的“越轨”操作，为了使实验报告答案正确而全班“统一”填写实验现象等等，是否可以作一些反思？良好的实验习惯的形成，是多次教育渗透与行为纠正的结果。习惯体现着某种意识，某种价值取向。要培养学生强烈的环境意识，让学生养成爱护环境的良好习惯，教师需要付出大量的心血，光是课堂上同步的学生实验，就要作大量别具匠心的改进：铜与浓硝酸的反应，将铜片改为铜线，以便一观察到现象即抽走铜线，停止实验，防止NO2再逸出；硫化氢、二氧化硫等有毒气体的实验，改用它们的水溶液并放在注射筒中少量取用……正是实验中这种环境意识的渗透，培养了学生良好的实验习惯。这是实验教学中育德功能的体现和开发。
    可见，通过实验创设的问题情境，激发探究的欲望，依循科学的方法自主地进行探究，通过实验不断发现新问题，或通过实验去验证自己的理论假设，从中获取新知识，体验科学的思维方法，养成良好的科学研究习惯，培育出科学的精神和态度，这就是“实验—探究”教学模式的目标。
    那么，在化学课堂教学中运用“实验—探究”模式，可以大致参照怎样的操作程序去实施？
    传统的实验教学基本模式是：
    讲解—实验—讲解
    也就是按“讲—做—讲”的程序去组织教学的。第一个环节的“讲”是教材中的化学知识，例如某种物质的性质、某个化学原理的内容等，第二个环节的实验不管是教师演示还是学生操作，目的都是验证刚才“讲”的结论，第三个环节还是“讲”，即实验后的小结，如结合考试的要求讲操作要点，讲实验现象，讲实验所验证的结论等。结论在实验前，是这种实验教学模式在操作程序上最显著特征，显然，这是一种以获取知识为主要目标的接受式学习的实验教学模式。
    “实验—探究”教学模式的基本教学程序则可表达为：
    问题—实验—讨论
    即按“问—做—议”的程序去组织教学。
    依学习内容的不同，这种教学模式还可按两个思路形成两种模式的亚型：
    ⑴问题（探究的方向）—实验（发现）—结论
    ⑵问题（理论假设）—实验（验证假设）—结论
    在问题与实验两个环节之间往往还增加一个附属环节“实验设计”，即用怎样的实验去解决问题的思考。
    结论在实验之后，是这种模式与传统实验教学模式在外在形态（教学程序）上的突出区别，更本质的区别在内涵。在“实验—探究”模式中，“实验”是手段，“探究”才是模式的核心，显然，这种对实验教学功能全面开发的教学模式，是一种以学生发展为目标的，探索性、发现性学习的实验教学模式。
    根据不同的学习内容，这两种“亚模式”可以灵活地运用，但会略有侧重。例如，我们可以运用“亚模式”⑴，即“问题—实验发现—结论”的模式，来学习化学概念和理论的知识，例如下面的[课例一]；可以运用“亚模式”⑵，即“假设—实验验证—结论”的模式，来学习元素化合物的知识，例如下面的[课例二]。
    [课例一]（“亚模式1”的运用）
    [问]从初中的化学知识，我们知道NaOH和HCl会发生反应，又知道在溶液中NaOH和HCl都是以离子形式存在，那么，当它们相互反应时，实际上真正发生了反应是什么微观粒子？（提出探究的方向）
    [问]设计怎样的实验探究这个问题？
    [答]用实验证明反应后有些粒子“没有”了，有些粒子依然存在。
    [问]设计三个实验，证明：①这个反应确实发生了；②反应后溶液中仍然有带电的粒子；③溶液中的粒子是什么？
    [讨论并实验] 学生分组设计并完成实验。用酚酞试液证明问题①；用导电性装置证明问题②；用AgNO3和HNO3解决问题③。
    [讨论] 滴有酚酞的NaOH溶液在加入盐酸后红色消失，因为酚酞可以指示OH－的存在，所以说明反应确实发生了（反应后试管变热也说明反应发生了），并且OH－参加了反应；中和后的溶液仍能导电，说明有些离子在反应前和反应后都存在，经检验，其中有Cl－，可见NaOH和HCl两种溶液的中和，实际上只是H＋和OH－结合生成了水。
    [讲]方程式中只将实际变化了H+、OH－和生成的H2O表示出来就可以了，像这样的方程式就叫离子方程式。
    [课例二] （“亚模式2”的运用）
    [问]经过计算，大家已经求得葡萄糖的分子组成是C6H12O6，根据这样的组成，它的分子可能有怎样的结构？
    [讨论]它的分子应含有多个官能团，其中可能有―COOH、―CHO、―OH，还可能有酯的结构。
    [问]怎样用实验事实验证我们的假设？
    [实验]学生设计方案并分组实验（多元醇检验方法教师提示）。
    [讨论]葡萄糖溶液没有酸性，所以不含―COOH。它能发生银镜反应，能使Cu(OH)2浊液显绛蓝色，说明它的分子至少含一个醛基，还含多个羟基。另外，它易溶于水，也不水解，说明不含酯的结构。
    [讲]实验验证了大家刚才的假设，这其实也就是葡萄糖的几种主要性质，通过更精确的实验，现在已知道葡萄糖的分子结构是这样的（板书，略）。
    可以看出，这种可以灵活运用于各种课型、各种知识学习的教学模式，对培养学生的科学思想，育成科学素质，是极为有利的。
    传统的化学实验和以计算机辅助教学为代表的各种现代多媒体手段的结合，是“实验——探究”教学模式的一种发展，它可以从宏观到微观，从更多的角度更多的层面向学生提供更多的事实，丰富探究和发现的素材。现在已经有了不少成功的教学片段或课例，可以预料，随着现代教学手段的发展和普及，网络环境下多媒体组合的“实验—探究”模式，会越来越大放异彩。
    在化学教学中，不管是整个课还是课中某一教学片段，“实验—探究”教学模式的运用是需要一定的支持条件的。其中，主要的支持条件有四个，硬件设备是支持条件之一，例如化学实验室的数量，实验室的仪器药品设备、实验员的支持等。支持条件之二是教师教学观念的转变，素质教育的质量观、以生为本的师生观以及教师本人的科学思想素养，都是很重要的。第三个支持条件是教师要有较为娴熟的课堂教学技能，包括提问的技能、组织讨论的技能、指导实验的技能，尤其是组织教学驾驭课堂的技能。最后，民主和谐的师生关系，愉悦的课堂气氛，也是“实验—探究”模式能否顺利实施必不可少的。
    在运用“实验—探究”模式时，不管依照“问题—实验—结论”的思路，还是“假设—实验—结论”的思路，能否达到预期的目标功能，一个重要的关键是要有一个成功的实验问题情境的创设。
    创设教学情境的目的，主要是为了激发兴趣和启发思维。兴趣是构成学习心理的动力系统中情感、意志的最活跃因素，也是目前化学教学中较为薄弱的部分。思维是能力的核心，启发思维是化学教学中培养能力、发展智力，进而提高学生科学素质关键的一步。人际间的交往，是现代社会要求的人的基本素质之一，学生之间的讨论交流，正是发展学生交往素质的方法之一。因此，在化学课中创设问题情境，能使学生认知的动力系统和智力系统处于极度的兴奋活跃，使学生的认知活动和意向活动都全身心参与投入，这当然有利于学生良好心理素质和智力水平的健康发展。
    充分运用教材的演示实验、学生实验或者对某些实验作一些改进补充，都可设置情境。比如初三化学在讲实验室制取氧气的装置时，可设置这样的一个情境；展示实验室制取氧气装置，提示：实验室制取氢气是固液反应又不需要加热的，你认为这套装置应作怎样改动便可成为制氢气的装置？学生处于这情境中，好奇心大动，纷纷上前动手装配。由于是学生主动尝试，也就更好地理解实验室制取这两种气体装置的联系和区别。又如初三学习氢氧化钠易潮解的性质时，先展示氢氧化钠样品，然后取一小颗氢氧化钠置于表面皿上，让全班学生传看，当最后一位学生传回时，表面皿已有潮湿出现，学生议论纷纷，这时问题情境形成了。在这好奇的气氛中，教师提出，请同学们想一想，氢氧化钠露于空气中为什么会有这样的变化，不失时机地把现象与思维紧密联系在一起。到学习氢氧化钠的化学性质时，教师再把盐酸滴入表面皿的溶液里，有气泡冒出，把学生置于既感兴趣又感困惑情境中，这时提问氢氧化钠溶液与盐酸反应会有气泡吗？出现气泡说明表面皿溶液是什么溶液？你能想出其中的奥妙吗？从而使学生在兴奋和良好的学习状态中获取知识。
    并不是任何实验都可以成为情境的。能设置情境的实验，必须内含足够的思考性和趣味性，必须能启动思维的欲望。这样的实验不一定要很复杂，但现象一定要明显，一定要有同步设计的问题组，实验可以增补，也可以对现有实验改进或重组。比如，在高三化学学习电解原理，其中的演示实验“电解饱和食盐水”，如果仅把它作为一个验证性的实验，那么，无论实验如何成功，现象如何明显，实验教学的功能还是没有充分开发，但若把它与问题组合创设情境，就能更好去激发思维，设计如下：
    师：我们已学习过氯化铜溶液的电解：CuCl Cu+Cl2↑（学生板演方程式），那么电解饱和氯化钠溶液可得到什么产物？
   
    生：（仿写）2NaCl 2Na+Cl2↑
   
    师：（演示电解饱和食盐水实验）
   
    师：实验事实与设想不一样，阴极产物是H2而不是Na！氢从何来？
    这样，用实验暴露认知上的矛盾，让学生产生强烈求知欲望，一个良好的问题情境产生了。然后，利用对实验现象逻辑的分析，再次暴露认知上矛盾，产生第二个情境：
    师、生：（共同完成）实验事实告诉我们，阴极上生成的不是我们设想的金属钠而是氢气，氢元素只能来自水，显然，在电解中，溶液中的水也参与了反应，因此电解质在水溶液中电解，要考虑由水电离出来的H+和OH－。
    师：那么，在电解过程中，氢气是怎样产生的？
    生：（互相补充后）只有两个可能，要么是生成的钠与水反应，要么是水电离出的H+直接获得电子。
    师：哪一个解释更合理？
    这时，放手让学生充分讨论，教师及时启发引导，由学生自行总结出阳离子在阴极上放电次序。形成第一个结论后，请学生按照总结出的规律，讨论硫酸铜溶液的电解。学生必然遇到难点，无法判断阳极电解产物是什么，再次制造矛盾，引导学生回答“用实验探讨”，利用创设的情境培养科学思想，于是进入下一个环节的“实验—探究”。
    师：（演示实验，电解硫酸铜溶液）
    师：实验告诉我们，在阴极放出了氧气，O2是由 SO 还是由OH－放电形成的呢？（再创设情境，学生议论，引导学生设计实验证明）。
    生：（在教师启发下）可用实验检验电解后溶液的PH是否有变化。
    师：（两极分别滴甲基橙试液，演示实验结果，总结出阴离子在惰性阳极上的放电次序，利用实验创设的情境，形成第二个结论）。
    （此教学片断由广州市第1中学张永扬设计）
    从中可以看出民主的教学气氛中创设的实验情境在“实验—探究”教学模式中的作用，看出这个模式中师生互动的关系。
    创设教学情境在实验教学的设计中十分重要，但却不容易，好的教学情境必须能激发学习兴趣，启动学生思维，不是任何一个实验或者提问都可以自然而然地成为教学情境的，这需要教师精心的设计。
    利用化学实验创设教学情境时，有几个原则是要遵循的：
    首先，教学情境的产生只能靠诱发强化，命令和强迫无法产生良好的教学情境。教学情境是智力因素与非智力因素高度调动的产物，情由境发，境至情生，只有当学生对教师的诱导产生心理共振并且相互影响而形成共同的强烈的集体心向时，这种教学现象才水到渠成地出现。
    其次，利用创设情境时所提出的问题都要与学生群体原有的认知水平有一个适当较大的落差，问题情境才有可能出现。在认识过程中，非平衡是认知发展的必要条件。因此，为了创设情境，适当地暴露、产生、激化学生认知结构上的矛盾是必要的，当然，这种矛盾的激化要适度。
    第三，要有尽可能多的学生参与，并且有较充分的学生活动（思考、讨论、实验、练习等）时间，创设的教学情境才容易产生效益。
    
    以上讨论了中学化学新授课中几种化学知识的教学设计，讨论了“实验—探究”教学模式的运用。化学教学中课型和教学模式还有许多，对各种课型和教学模式更广泛更深入的研究，将使我们提高课堂教学效率，优化教学过程的努力更理性更有成效。