孟憲來
《中學(xué)化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出:“中學(xué)化學(xué)教育必須以創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)”;“要讓學(xué)生學(xué)得生動、主動,讓學(xué)生親自體驗(yàn)、手腦并用,讓學(xué)生應(yīng)用新技術(shù)、獲取新信息,讓學(xué)生參與教學(xué)、嘗試成功”?;瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)更有利于學(xué)生進(jìn)行化學(xué)探究性學(xué)習(xí),化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究是化學(xué)學(xué)科中最主要的探究方式,也是化學(xué)學(xué)習(xí)中重要的學(xué)習(xí)方式。
一、教師在探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所起的作用
1.提出探究任務(wù)或問題——?jiǎng)?chuàng)設(shè)問題情境
探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的第一要素和實(shí)施環(huán)節(jié)是:學(xué)生必須有一個(gè)明確的任務(wù),或者在某一情境中自己發(fā)現(xiàn)問題。教師創(chuàng)設(shè)一定的問題情境,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并提出問題;或教師直接提出問題,使學(xué)生明確探究任務(wù),是開展探究性實(shí)驗(yàn)的前提。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)的直觀性、生動性和變化性使其自身充滿了探究的懸念,易引起學(xué)生的問題意識和探究興趣。利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問題情境是探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中最重要的創(chuàng)設(shè)途徑之一,其適用范圍很廣,如元素化合物及其反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)探究;按一定要求制備物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(裝置、藥品、操作);證明概念、理論或習(xí)題的有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究;聯(lián)系實(shí)際解決生活問題、趣味實(shí)驗(yàn)的探究等等。
2.搜集信息和分析問題——調(diào)控探究過程
在學(xué)生自主進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)階段,教師的主要角色是組織者和指導(dǎo)者。高中學(xué)生需要得到外界的幫助和支持,教師作為教學(xué)的重要資源,應(yīng)根據(jù)具體的探究活動和學(xué)生的行為特點(diǎn)給予指導(dǎo)和幫助。
除在化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能方面的指導(dǎo)外,還需在學(xué)生參與探究性實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)過程、探究過程中意外情況的處理、通過評價(jià)促進(jìn)學(xué)生的探究等方面予以指導(dǎo)和幫助。例如探究過程中如何提出猜想與假設(shè)、如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),教師要通過搜集各類信息并分析相關(guān)的問題,來幫助學(xué)生更好地進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)。
3.表達(dá)和交流——組織結(jié)果評價(jià)
交流環(huán)節(jié)是對探究性實(shí)驗(yàn)的總結(jié)和提升,一般是在學(xué)生進(jìn)行充分地探究之后,由師生共同完成的。教師作為組織者和引導(dǎo)者,其主導(dǎo)作用也非常重要。
二、實(shí)施探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略
1.充分挖掘教材中的資源,培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的興趣
教材是化學(xué)知識的集合體,這些知識大多設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)證明,但并不是把知識的生成過程還原為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程,這為我們的探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了很豐富的資源。如課本講了濕潤的氯氣具有漂白作用,但沒講干燥的氯氣、氯化氫是否具有漂白作用,在這里可以引導(dǎo)學(xué)生提出問題,進(jìn)行假設(shè)或猜想、驗(yàn)證猜想、得出結(jié)論,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
案例:由氯氣溶于水形成氯水,探究氯水的成分和性質(zhì),推測可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。
①觀察氯水的顏色,小心聞其氣味。
推測1:氯水中含有Cl2分子。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:將氯水滴入KI-淀粉溶液中,出現(xiàn)特殊的藍(lán)色。(教師提示:有I2析出)
②用pH試紙或藍(lán)色石蕊試紙測氯水的酸堿性。
推測2:氯水呈酸性可能有鹽酸存在。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:在氯水中滴加AgNO3溶液,析出白色沉淀。再滴入數(shù)滴稀HNO3,白色沉淀不溶解。
③發(fā)現(xiàn)藍(lán)色石蕊試紙?jiān)诼人邢茸兗t后變白。
推測3:氯水可能有漂白作用,氯水具有氧化性。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:a.將紅色布條投入干燥的氯氣中,無明顯變化;氯水滴在紅色布條上,布條褪色。b.將氯水慢慢滴入少量含酚酞的NaOH溶液中至pH≤7,溶液褪色;上述溶液中反滴NaOH至過量,溶液不變紅。說明氯水的漂白是氧化作用。按氯水的組成和已有HCl生成的事實(shí)推測,有可能生成了具有氧化性的HClO。
④日光照射盛滿氯水的倒置的圓底燒瓶,有氣體生成。
推測4:HClO在光照條件下分解,放出難溶于水的O2。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:取漂白粉[Ca(ClO)2]或其它次氯酸鹽適量,加稀鹽酸,生成HClO溶液。繼而做光照實(shí)驗(yàn),與氯水比較。氯水加入NaOH溶液,做漂白性實(shí)驗(yàn)。
結(jié)論:氯水中含Cl2分子,具有刺激性氣味;氯氣溶于水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成HCl和HClO,既有酸性,又有漂白性。反應(yīng)方程式為Cl2 + H2O HCl + HClO。
2.對課本實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和探究,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力
如課本上提到噴泉實(shí)驗(yàn)僅簡單介紹,也只提供了一種實(shí)驗(yàn)方法。為此,教師將該問題設(shè)計(jì)成一次探究活動,事先給出幾個(gè)提示性問題,讓全班同學(xué)圍繞這些問題通過互聯(lián)網(wǎng)收索,查閱中學(xué)化學(xué)教育教學(xué)類的報(bào)刊雜志、歷年高考題、教學(xué)和教材參考資料等,結(jié)合自己原有的知識,提出假設(shè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,方法越多越好
3.從大量的試題中尋找探究性實(shí)驗(yàn)的素材
高考和各種模擬試題中有大量的不斷翻新的試題,這些題目中蘊(yùn)含著很多探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的切入點(diǎn),如次氯酸使氫氧化鈉的酚酞試液褪色原因的探究等等。對這些問題的實(shí)驗(yàn)探究不僅能提高實(shí)驗(yàn)技能,而且對思維能力、觀察能力、表達(dá)能力等的提高都有積極作用。
例題:為了探究硫化鈉晶體(Na2S?nH2O)在空氣中的變化,某興趣小組的實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象記錄如下:①將少量硫化鈉晶體置于表面皿上,暴露在空氣中。②三天后將樣品放入盛水的燒杯中,攪拌后得無色澄清溶液。③取少量該溶液加入過量鹽酸中,有氣體放出,且溶液保持澄清。
i. 請你根據(jù)上述記推測所放出氣體的成分可能是(至少寫出三種) 。
ii. 若所放出氣體為兩種氣體的混合氣體,請使用品紅溶液、濃溴水、澄清石灰水三種試劑設(shè)計(jì)一個(gè)組合實(shí)驗(yàn)分析該混合氣體的組成,簡要寫出實(shí)驗(yàn)方案、現(xiàn)象和結(jié)論。
iii. 如果要檢驗(yàn)硫化鈉晶體是否被氧化生成了硫酸鈉,請簡要說明檢驗(yàn)的方法、現(xiàn)象和結(jié)論(可在興趣小組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)):
參考答案:i. ①H2S ②SO2 ③CO2 ④H2S、CO2 ⑤SO2、CO2
iiii. 取題中實(shí)驗(yàn)③后所得溶液,加入BaCl2溶液,若有沉淀出現(xiàn)說明生成了Na2SO4;若無沉淀,則說明沒有生成Na2SO4。
從教育心理學(xué)的角度看,學(xué)生的學(xué)習(xí)方式有接受和發(fā)現(xiàn)兩種。在接受學(xué)習(xí)中,學(xué)習(xí)內(nèi)容是以定論的形式直接呈現(xiàn)出來的,學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的心理機(jī)制或途徑是同化,學(xué)生是知識的接受者;在發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中,學(xué)習(xí)內(nèi)容是以問題的形式間接呈現(xiàn)出來的,學(xué)生學(xué)習(xí)的心理機(jī)制或途徑是順應(yīng),學(xué)生是知識的發(fā)現(xiàn)者。通過實(shí)驗(yàn)探究是發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的一種重要形式,能使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家的探究過程,理解科學(xué)概念和科學(xué)探究的本質(zhì),優(yōu)化學(xué)生思維品質(zhì),提高科學(xué)素養(yǎng)和學(xué)習(xí)能力的一種有效的方法。
參考文獻(xiàn):
[1]殷登會.對中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考[J],寧夏教育科研,2007,(1):58.