中學(xué)化學(xué)教學(xué)中探索性試驗(yàn)的設(shè)計(jì)舉例

【摘 要】在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的改革及改演示實(shí)驗(yàn)為探索性試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)，并且根據(jù)設(shè)計(jì)原則舉出探索性試驗(yàn)的案例。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新精神 試驗(yàn)教學(xué) 探索性試驗(yàn)

【中圖分類號】G632【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1006－9682（2009）03－0144－02

化學(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)能為學(xué)生正確認(rèn)識事物及其變化規(guī)律提供實(shí)驗(yàn)事實(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問題、解決問題的能力和方法。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力是當(dāng)前基礎(chǔ)教育課程改革的目標(biāo)之一，就化學(xué)而言，重視實(shí)踐教學(xué)，充分挖掘化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“創(chuàng)新點(diǎn)”并加以精心設(shè)計(jì)是落實(shí)這一目標(biāo)的有效方法，所謂“創(chuàng)新點(diǎn)”是指那些蘊(yùn)涵在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，能夠引發(fā)學(xué)生進(jìn)行多角度全方位思考從而得出新知識和新方法的潛在因素。更以其生動的魅力和豐富的內(nèi)涵在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神方面發(fā)揮其獨(dú)特的功能和作用。

一、在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加及改革實(shí)驗(yàn)

1．增加實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造性成分

指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，改實(shí)驗(yàn)為課題意識，經(jīng)常開展社會調(diào)查，撰寫小論文，能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的綜合概括性：①提高知識綜合能力，即善于將前人取得的知識，通過巧妙的綜合，形成新的成果；②提高思維統(tǒng)攝能力，即把大量概念、事實(shí)和觀察材料綜合在一起，加以概括整理，形成科學(xué)的概念和系統(tǒng)；③提高辯證分析能力，即對占有的材料深入分析，從中概括出事物的規(guī)律。

［案例一］設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：制取純凈的氯化亞鐵。

分組設(shè)計(jì)：甲組：把Fe（OH）3溶于足量的鹽酸中——加熱蒸發(fā)——制得氯化鐵，乙組：制氯氣——通入鐵粉中——制得氯化鐵，丙組：制氯氣——通入飽和食鹽水中（除去HCl）——經(jīng)濃H2SO4干燥——與鐵粉反應(yīng)——制得氯化鐵，丁組：制氯氣——通入飽和食鹽水中——經(jīng)濃H2SO4干燥——與鐵粉反應(yīng)——制得氯化鐵——多余氯氣經(jīng)堿石灰吸收。學(xué)生分組討論各個(gè)方案，發(fā)現(xiàn)甲組氯化鐵溶液在加熱過程中會水解，產(chǎn)物一定不純，被淘汰。乙組沒有除去濃鹽酸揮發(fā)出的氯化氫，會使氯化鐵中混有氯化亞鐵，被淘汰。丙組沒考慮有毒有害氣體的處理。所以，丁組才是最佳方案。從案例中可得：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神很重要。

2．改演示實(shí)驗(yàn)為學(xué)生探索性實(shí)驗(yàn)

演示實(shí)驗(yàn)只是教師動手，實(shí)驗(yàn)結(jié)果一般都較理想，雖然有利于學(xué)生建立化學(xué)概念和理解化學(xué)規(guī)律，卻不利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)創(chuàng)精神和獨(dú)立工作的能力。若將演示實(shí)驗(yàn)改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，增加學(xué)生的活動，由于學(xué)生的知識水平和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰⒉畈积R，實(shí)驗(yàn)中容易產(chǎn)生各種與結(jié)論不符的意外結(jié)果，這必然會引起學(xué)生對教材中的結(jié)論的懷疑，在好奇心的驅(qū)使下，學(xué)生必然會重做實(shí)驗(yàn)，直到得出滿意的結(jié)論，在具體操作中有所發(fā)現(xiàn)，有所創(chuàng)造，從而提高探索問題的獨(dú)立性。

［案例二］設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：制取氫氧化亞鐵。

教師引導(dǎo)學(xué)生從以下三方面思考和探索：①怎樣制取不含鐵離子的亞鐵鹽溶液；②怎樣消除水中溶解氧的影響；③怎樣使反應(yīng)體系減少跟空氣中的氧氣接觸。

各小組的學(xué)生根據(jù)給定的實(shí)驗(yàn)儀器、藥品和有關(guān)背景材料，探討該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)條件和實(shí)驗(yàn)裝置。在小組討論的基礎(chǔ)之上，擬出本小組對該實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)條件、實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟的方案；各小組按照設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)；教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行總結(jié)和歸納，找出班級中典型的實(shí)驗(yàn)方案讓學(xué)生進(jìn)行探索。本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案主要有以下兩種：

方案一：

反應(yīng)條件的控制：①硫酸亞鐵溶液和氫氧化鈉溶液的濃度要大；②硫酸亞鐵溶液要嚴(yán)格檢驗(yàn)是否含有鐵離子；③配置氫氧化鈉溶液的蒸餾水要經(jīng)加熱煮沸除去氧氣；④反應(yīng)過程的各步操作要迅速連貫，盡量減少氧氣對本實(shí)驗(yàn)的影響。

擬定實(shí)驗(yàn)方案：

（1）制取濃度大的硫酸亞鐵溶液

在錐形瓶中加入1∶4的稀硫酸，加入過量的還原性鐵粉，用小火持續(xù)加熱約半小時(shí)。把制得的硫酸亞鐵溶液迅速過濾，并在濾液中加入鐵釘，以防止硫酸亞鐵被氧化，用塞子塞住瓶口。

（2）配置氫氧化鈉溶液

在一只大試管中，加入15～20毫升的蒸餾水，加熱煮沸2～3分鐘，盡可能除盡溶液在水中的氧氣。停止加熱，稍冷卻，迅速逐粒加入氫氧化鈉，制取氫氧化鈉的濃溶液，塞住管口。

（3）鐵離子的檢驗(yàn)

取少量已制得的硫酸亞鐵溶液于一支小試管中，用膠頭滴管滴入流氰化鉀溶液，檢驗(yàn)是否含有鐵離子。

（4）氫氧化鐵的制取

把制得的氫氧化鈉溶液迅速倒入經(jīng)檢驗(yàn)無鐵離子的硫酸亞鐵溶液中，并盡可能塞緊管口。

方案二：

反應(yīng)條件的控制：①確保硫酸亞鐵溶液中不含鐵離子，可以加入還原性鐵粉控制；②盡量控制氫氧化鈉溶液中溶解的氧氣；③整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)該減小氧氣的影響，使整個(gè)反應(yīng)最好能在密閉的體系中進(jìn)行。

擬定實(shí)驗(yàn)方案：

（1）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示

（2）硫酸亞鐵溶液的制取

在具支試管A中加入還原性鐵粉和稀硫酸，打開活塞a，使產(chǎn)生的氫氣排盡小試管B中的空氣。

（3）除去氫氧化鈉溶液中的氧氣

迅速倒轉(zhuǎn)小試管（保持不斷通入氫氣），向其中加入5毫升經(jīng)過煮沸后冷卻的氫氧化鈉溶液。

（4）氫氧化鐵沉淀的生成

關(guān)閉活塞a，使A中溶液經(jīng)導(dǎo)管壓入B中。

3．改驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，往往是先講結(jié)論，再通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證某一結(jié)論是否正確。而探索性實(shí)驗(yàn)，是指在不知曉實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提下，通過自己的實(shí)驗(yàn)、探索，得出結(jié)論。它能激發(fā)學(xué)生旺盛的求知欲，活躍思維，主動而積極地探索。

例如，進(jìn)行Al（OH）₃兩性實(shí)驗(yàn)時(shí)，在做了Al（OH）₃能溶于NaOH溶液的實(shí)驗(yàn)后提出：Al（OH）₃能否溶于氨水？能否溶于Ba（OH）₂溶液？能否溶于Na₂CO₃溶液？等一系列問題。再如Cu跟濃H₂SO₄反應(yīng)時(shí)，銅表面變黑，這黑色物質(zhì)是什么？這些問題既可讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作給出答案，又可進(jìn)一步在理論上展開討論、研究。

21世紀(jì)，是知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代。教育工作者創(chuàng)新自身知識領(lǐng)域及自身素質(zhì)，同時(shí)也要注意創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。創(chuàng)新培養(yǎng)是一個(gè)寬廣的課題，滲透到教學(xué)模式、能力培養(yǎng)、意志品質(zhì)的各個(gè)領(lǐng)域，筆者渴望能與同行共同摸索，探索一條“創(chuàng)新”培養(yǎng)的科學(xué)之路。