借助化學(xué)探究實驗 培養(yǎng)學(xué)生思維能力

季龍新

（南通市通州區(qū)石港中學(xué) 226351）

隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)的實施，進(jìn)行以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究和實踐能力為核心的全面素質(zhì)教育已成為社會各界的共識，與此相適應(yīng)的新的學(xué)科教學(xué)模式的研究也日趨深入。在實踐中我們不斷意識到：化學(xué)教學(xué)應(yīng)該倡導(dǎo)學(xué)生主動參與活動，變學(xué)生的“授受式”學(xué)習(xí)為“自主式”、“探究式”學(xué)習(xí)。在教學(xué)過程中不失時機地培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科的思維方法和科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生能夠自覺地按照化學(xué)學(xué)科的特點去分析和解決問題；注重學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，突出化學(xué)對生活、社會發(fā)展和科技進(jìn)步的重要作用，是我們化學(xué)教育工作者的職責(zé)。下面是我在教學(xué)中借助化學(xué)探究實驗，培養(yǎng)學(xué)生思維能力的一些做法，供大家參考，如有不當(dāng)，請各位同仁批評指正。

一、結(jié)合化學(xué)課本中演示實驗設(shè)計探究實驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力

在學(xué)完人教版下冊第十單元《酸和堿》的內(nèi)容后，結(jié)合人教版上冊第六單元《碳和碳的氧化物》中課題1“金剛石、石墨和C60”中【實驗6-2】用木炭還原氧化銅的實驗（實驗裝置圖如下）設(shè)計探究實驗：將干燥的木炭粉和氧化銅的混合物放在試管中加強熱至無氣體生成為止，然后先把導(dǎo)管上彈簧夾移至橡皮管上將橡皮管夾緊，再停止加熱。待試管冷卻至室溫后，將試管內(nèi)剩余固體倒出，觀察到剩余固體中既有紅色物質(zhì)，又有黑色粉末。紅色物質(zhì)是銅。那黑色粉末是何物質(zhì)呢？請學(xué)生們猜想并設(shè)計實驗加以探究。待學(xué)生思考一段時間后，再提問學(xué)生黑色粉末的組成。甲學(xué)生猜想是氧化銅；乙學(xué)生猜想是木炭粉。有無可能是氧化銅和木炭粉的混合物呢？有的學(xué)生說有可能；也有學(xué)生說不可能。在對實驗作了深入分析后，知道試管內(nèi)物質(zhì)加熱至無氣體生成時，試管內(nèi)剩余固體中不可能再同時存在氧化銅和木炭粉了。

在學(xué)生知道了黑色粉末可能是氧化銅或木炭粉后，接著提問學(xué)生如何通過實驗加以驗證？有的學(xué)生說：將剩余物質(zhì)放在空氣中灼燒，若黑色粉末消失了，說明該黑色粉末是木炭粉，若黑色粉末不消失，則是氧化銅。

此實驗設(shè)計方案是否科學(xué)合理呢？要求學(xué)生根據(jù)木炭還原氧化銅實驗中剩余物質(zhì)的組成是銅和氧化銅或銅和木炭粉的混合物，分析上述設(shè)計方案的可行性。提問學(xué)生：把試管中剩余固體放在空氣中灼燒時，木炭粉能與空氣中氧氣反應(yīng)生成CO2，黑色木炭粉會消失，那剩余固體中銅灼燒時，能不能與空氣中氧氣反應(yīng)？如能反應(yīng)，反應(yīng)后會生成什么物質(zhì)呢？學(xué)生們說能反應(yīng)生成氧化銅。進(jìn)一步提問學(xué)生，氧化銅也是一種黑色粉末，那最終黑色粉末會消失嗎？至此，學(xué)生們才真正搞清了上述方案的不可行性。即不管剩余固體中黑色粉末是氧化銅還是木炭粉，通過在空氣中灼燒剩余固體時，黑色粉末不可能消失，相反紅色固體會消失。

上述設(shè)計方案不正確。那又如何設(shè)計實驗來探究黑色粉末的組成呢？學(xué)生們經(jīng)過思考后，有的認(rèn)為可以向剩余固體中通入氫氣并加熱，看黑色固體粉末是否消失，若黑色固體消失了，則黑色粉末是氧化銅，否則是木炭粉；有的認(rèn)為可以取少量剩余固體放在試管中，加過量的稀硫酸并微熱，看黑色固體是否溶解，若黑色固體溶解了，則是氧化銅，若不能溶解，則是木炭粉。

針對后兩種探究實驗設(shè)計方案，要求學(xué)生說出其實驗原理，并分析實驗方案的可行性和實用性。經(jīng)過分組討論，學(xué)生們認(rèn)為后兩種實驗設(shè)計方案均是可行的，但用通氫氣并加熱的方法不實用，因為該方案操作麻煩且不安全，要制氫氣并檢驗氫氣純度，還要先通一會兒氫氣才能加熱，反應(yīng)完成后要待試管冷卻后，才能停止通H2，且實驗中要多耗用藥品。通過向少量剩余固體中加入過量稀硫酸并微熱的方法，實驗簡單，現(xiàn)象明顯，方案實用。

二、結(jié)合化學(xué)實驗中異常現(xiàn)象設(shè)計探究實驗，培養(yǎng)學(xué)生求異思維能力

在學(xué)習(xí)人教版下冊第十單元《酸和堿》的課題1“常見的酸和堿”的內(nèi)容時，有時做酸堿指示劑酚酞與酸或堿溶液作用實驗會看到有異?，F(xiàn)象發(fā)生，如向稀硫酸或稀鹽酸中滴入無色酚酞溶液，有白色渾濁現(xiàn)象產(chǎn)生。如果發(fā)生這種情況，可先向?qū)W生說明這一實驗現(xiàn)象與課本上所述酚酞溶液不變色的現(xiàn)象是相悖的，然后和學(xué)生們一起分析產(chǎn)生白色渾濁現(xiàn)象的原因并設(shè)計實驗加以證明，再設(shè)法使異?，F(xiàn)象消失。為了弄清原因，我們先要了解酚酞的性質(zhì)及其溶液的配制方法。

實驗室所用的酚酞是一種不溶于水的白色晶體粉末，易溶于乙醇。在堿性溶液中，酚酞的無色內(nèi)酯開環(huán)生成醌式結(jié)構(gòu)，顏色就呈紅色。當(dāng)遇濃的強堿時，酚酞又可轉(zhuǎn)化為無色的羧酸鹽。它的變色范圍是 pH8．0（無色）～10．0（紅色）。酚酞溶液的配制方法是：1L90%乙醇中溶解lg酚酞。實驗室配制酚酞試液用的溶劑，也可用75%的醫(yī)用酒精，如把約0．1g酚酞溶在100mL 75%的醫(yī)用酒精中。用很稀的酚酞的酒精溶液做酸堿指示劑的效果比較好。

要求學(xué)生根據(jù)酚酞的性質(zhì)，猜想稀硫酸或稀鹽酸中滴入酚酞溶液后產(chǎn)生的不溶于水的白色固體是什么？此時學(xué)生自然會猜想到白色固體是不溶于水的酚酞。再要求學(xué)生根據(jù)酚酞溶液的配制方法加以分析，弄清酚酞從溶液中析出的原因。酚酞溶液配制方法中提到酚酞溶液配制很稀效果較好。若配制的酚酞溶液使用次數(shù)過多且放置時間太長，酒精揮發(fā)過多，其溶液濃度會怎樣？學(xué)生們說溶液濃度會變大。若將濃度大的酚酞溶液滴入稀硫酸或稀鹽酸中，酚酞溶液和稀酸接觸后，酚酞溶液中的溶劑酒精就會有一部分要溶解到稀酸中的水里，此時酚酞溶液中的溶劑酒精量會變少，溶液中是不是就會有一部分溶質(zhì)酚酞成為晶體結(jié)晶析出呢？學(xué)生們通過思考后，回答是肯定的。

在學(xué)生弄清上述實驗異?，F(xiàn)象原因后，再進(jìn)一步提問學(xué)生，如何通過實驗證明產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因，又采取什么措施使異?，F(xiàn)象中的白色渾濁現(xiàn)象消失呢？通過小組討論，學(xué)生們認(rèn)為可向該酚酞溶液中再加入酒精，使酚酞溶液濃度變稀，然后取未使用過的上述稀硫酸或鹽酸，滴入稀釋后的酚酞溶液，看有無白色渾濁現(xiàn)象產(chǎn)生。按照學(xué)生們的想法，并用稀釋后的酚酞溶液做了重復(fù)實驗，發(fā)現(xiàn)酚酞溶液滴入稀硫酸或稀鹽酸中無任何現(xiàn)象產(chǎn)生，證明對上述實驗異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因的分析是正確的。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生們也就很快想出了使渾濁現(xiàn)象消失的方法。具體實驗操作如下圖所示：

三、結(jié)合化學(xué)課本中所學(xué)知識設(shè)計探究實驗，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力

在學(xué)習(xí)人教版下冊第十單元《酸和堿》的課題1“常見的酸和堿”中堿的物理性質(zhì)時，取2～3粒氫氧化鈉固體放在一塊表面皿上，觀察其具有吸收水分發(fā)生潮解的性質(zhì)后，未將其及時處理掉，放在空氣中暴露了1～2天時間，看到其表面的水分沒有了，固體表面變成與原來氫氧化鈉固體顏色不同的白色。

利用上述實驗后粘貼在表面皿中的物質(zhì)，待學(xué)生學(xué)完了鹽的化學(xué)性質(zhì)后，結(jié)合氫氧化鈉能與空氣中CO2反應(yīng)生成碳酸鈉和水，碳酸鈉溶液呈堿性的知識設(shè)計了一個探究實驗：證明暴露在空氣中一段時間的氫氧化鈉固體已變質(zhì)。

先讓學(xué)生猜想上述實驗中暴露于空氣中幾天后的氫氧化鈉固體表面產(chǎn)生的與原來氫氧化鈉固體顏色不同的白色物質(zhì)是何物質(zhì)？甲學(xué)生猜想是碳酸鈉；乙學(xué)生猜想是碳酸鈉和氫氧化鈉的混合物。如何通過實驗證明白色固體物質(zhì)中含有碳酸鈉？丙學(xué)生提出的證明方法是向白色固體中加入過量稀鹽酸，看到有氣泡產(chǎn)生。

然后又讓學(xué)生思考如何通過實驗證明氫氧化鈉固體有無全部變質(zhì)？提問學(xué)生能否通過向?qū)⒆冑|(zhì)后的物質(zhì)溶液中滴加酚酞溶液的方法來證明氫氧化鈉是否全部變質(zhì)？有的學(xué)生回答能，因為氫氧化鈉溶液能使酚酞溶液變紅；有的學(xué)生回答不能，因為題中已告訴我們碳酸鈉溶液呈堿性，也能使酚酞溶液變紅，即不管氫氧化鈉有無全部變質(zhì)，變質(zhì)后的物質(zhì)的溶液一定呈堿性，一定能使酚酞溶液變紅。不能通過向變質(zhì)后的物質(zhì)溶液中加酚酞溶液來檢驗其中是否含氫氧化鈉，那我們可采取什么方法呢？提示學(xué)生需先加入一種呈中性的不與氫氧化鈉反應(yīng)而只能與碳酸鈉溶液反應(yīng)且反應(yīng)后無堿性物質(zhì)生成的物質(zhì)的溶液，將碳酸鈉全部反應(yīng)掉后，再加入酚酞溶液，看酚酞是否變紅，若變紅說明固體中仍有氫氧化鈉存在；否則氫氧化鈉已全部變質(zhì)。具體實驗操作可用下圖表示：

通過以上的探究實驗，我們不僅能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力及靈活運用知識分析和解決實際問題的能力，而且能提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)及自主探究和自主學(xué)習(xí)的能力，還能使學(xué)生在做化學(xué) （即探究）中形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。