化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中“異常現(xiàn)象”的利用與研究

朱雪兵

（江蘇省吳江市松陵第三中學(xué) 江蘇 吳江 215222）

在化學(xué)課堂教學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，常常會(huì)出現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象與課本中對(duì)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述有差異甚至完全不同的情況，遇到這種情況后，一些老師試圖尋找各種理由搪塞學(xué)生，以掩蓋實(shí)驗(yàn)異常的尷尬，或者干脆不顧客觀事實(shí)地照搬課本中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述，引起學(xué)生的疑惑甚至對(duì)老師的不信任。給我們的課堂教學(xué)帶來了許多不利的影響。出現(xiàn)這種后果是因?yàn)檫@些老師課前的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備不充分或者是沒能深入研究造成實(shí)驗(yàn)異常的原因，對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的異常不能給出正確的解釋，當(dāng)然更談不上能對(duì)這些實(shí)驗(yàn)的異?，F(xiàn)象進(jìn)行研究，并充分利用研究的過程及結(jié)果對(duì)學(xué)生探究能力和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。

一、生成式教學(xué)與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的異?，F(xiàn)象的概述

1.生成式教學(xué)的概念及理論基礎(chǔ)

生成式教學(xué)最早由葉瀾教授在他的《新基礎(chǔ)教育理論》一書中提出。“生成式教學(xué)”就是指課堂中不能機(jī)械地按原先確定的一種思路教學(xué)，而應(yīng)根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，由教師靈活地調(diào)整，生成新的超出原計(jì)劃的教學(xué)流程，使課堂處在動(dòng)態(tài)和不斷生成的過程中，以滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的要求。而在課堂教學(xué)的過程中所生成一些即發(fā)性、非預(yù)期的教育性因素，也就成為了非預(yù)設(shè)的教學(xué)資源，即生成式教學(xué)資源。

生成式教學(xué)是以建構(gòu)主義教學(xué)理論為基礎(chǔ)，以高中化學(xué)新課程標(biāo)準(zhǔn)理念為指導(dǎo)，以探究式的學(xué)習(xí)方式為手段的新的教學(xué)模式。建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)生之間共同針對(duì)某些問題共同探索的過程中，由于個(gè)體經(jīng)驗(yàn)背景、環(huán)境、條件的差異的不可避免，各學(xué)生對(duì)問題的理解千差萬(wàn)別。其實(shí)，這些差異本身就是一種課程資源；高中化學(xué)新課程強(qiáng)調(diào)關(guān)注學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識(shí)，要求學(xué)生敢于質(zhì)疑、勤于思索。能對(duì)自己的化學(xué)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行設(shè)計(jì)、反思和調(diào)控，進(jìn)而提高探究學(xué)習(xí)的能力、形成創(chuàng)造性思維。

2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)的異?，F(xiàn)象是一種生成式教學(xué)資源

課堂教學(xué)本是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，存在著許多不確定的因素，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)也不例外，不論是在老師演示實(shí)驗(yàn)，還是在學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的過程中都可能出現(xiàn)許多異?，F(xiàn)象，這些現(xiàn)象對(duì)預(yù)設(shè)式教學(xué)的課堂情景和實(shí)驗(yàn)結(jié)論或現(xiàn)象來講，也許是意外、是噪音，甚至是失敗。但是我們?nèi)绻屑?xì)分析這些異?，F(xiàn)象，會(huì)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生異常現(xiàn)象的原因不外乎兩種：一是由于藥品的純度、用量不對(duì)或者反應(yīng)條件的控制不當(dāng)、操作不當(dāng)?shù)纫蛩禺a(chǎn)生了其他的副反應(yīng)；二是教材的編寫存在科學(xué)性問題。而這些異?，F(xiàn)象從學(xué)科知識(shí)和科學(xué)研究的方法角度來省視，都是能夠創(chuàng)設(shè)出新的教學(xué)情景的，由于它生成的即發(fā)性、非預(yù)期性的特征決定，所以可用于我們?cè)谶M(jìn)行生成式教學(xué)的教學(xué)資源。

例如，在高一化學(xué)Na2CO3和NaHCO3的鑒別實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)要求鑒別這兩種物質(zhì)。從外觀看兩者均為白色固體，教學(xué)過程中教師或?qū)W生常將其設(shè)計(jì)成將兩種白色固體加水溶解配成兩種無色溶液進(jìn)行檢驗(yàn)，采用的方法通常是滴加BaCl2或CaCl2溶液，根據(jù)是否產(chǎn)生白色沉淀給出結(jié)論，出現(xiàn)白色沉淀的是Na2CO3，不出現(xiàn)白色沉淀的是NaHCO3。不做實(shí)驗(yàn)時(shí)，在理論上這似乎是一種非常成熟的方法，可在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中常常會(huì)發(fā)現(xiàn)兩種溶液在滴加BaCl2或CaCl2溶液后都出現(xiàn)了白色沉淀，其原因是HCO3－電離出的少量CO32－與Ba2+和Ca2+發(fā)生反應(yīng)生成BaCO3和CaCO3沉淀，這種異?，F(xiàn)象的產(chǎn)生，包含了弱電解質(zhì)的電離平衡、反應(yīng)物的濃度、溫度及過量的問題、物質(zhì)在溶解度方面及物質(zhì)易溶、可溶、難溶的劃分等許多方面的知識(shí)，而這每一個(gè)方面知識(shí)及探究過程都可以創(chuàng)設(shè)出我們所需要的教學(xué)資源。

二、利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象進(jìn)行生成式教學(xué)的實(shí)踐

生成式教學(xué)的過程是基于探究學(xué)習(xí)的基本過程進(jìn)行的，它的基本模式為：準(zhǔn)備階段→醞釀階段→明朗階段→驗(yàn)證階段。在利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象進(jìn)行生成式教學(xué)的過程中，只要能夠引導(dǎo)學(xué)生對(duì)異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行深入探究，不管結(jié)果怎樣，只要重過程、重參與、重探究，其創(chuàng)造性思維和探究能力就能得到培養(yǎng)。如何引導(dǎo)學(xué)生深入探究實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象，進(jìn)行生成式的教學(xué)，我有如下幾點(diǎn)體會(huì)：

1.環(huán)環(huán)設(shè)疑，及時(shí)捕捉生成式教學(xué)資源

教學(xué)過程由許多環(huán)節(jié)組成，環(huán)節(jié)互相關(guān)聯(lián)，有著一定的先后次序。環(huán)節(jié)可以預(yù)設(shè)，但課堂教學(xué)的資源如果不考慮學(xué)情，不考慮課堂環(huán)境變化，那么必定落入僵化、機(jī)械、沉悶的泥潭。如果教師能對(duì)教學(xué)過程中出現(xiàn)的一些節(jié)外生枝的現(xiàn)象，及時(shí)應(yīng)對(duì)，怡當(dāng)?shù)卦O(shè)疑，則不但可以化解矛盾，讓這些意外和不確定性變成新的教學(xué)資源。

［案例1］ 探究Fe2+和Fe3+的互相轉(zhuǎn)化時(shí)，實(shí)驗(yàn)提供的試劑：鐵粉、0.1mol/L FeCl2溶液、0.1mol/L FeCl3溶液、KSCN溶液、新制氯水。學(xué)生在做Fe2+轉(zhuǎn)化成Fe3+時(shí)，一般采用取少量0.1mol/L FeCl2溶液，先加入無色KSCN溶液，理論上應(yīng)該沒有顏色變化，可在實(shí)際操作中，學(xué)生往往加入KSCN后溶液就變成了血紅色。這種時(shí)候，老師要抓住機(jī)會(huì)首先設(shè)疑，為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的異常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？是不是由于FeCl2溶液容易被空氣中氧氣氧化生成了Fe3+，引起藥品變質(zhì)，導(dǎo)致出現(xiàn)異常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還是有其它的原因呢？針對(duì)第一個(gè)設(shè)問，學(xué)生就設(shè)計(jì)在FeCl2溶液中加入還原鐵粉，取上層清液再重新操作，希望還實(shí)驗(yàn)以本來面目。通過對(duì)這個(gè)情況的分析，生成的教學(xué)資源可以進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)試劑保存的正確做法，同時(shí)復(fù)習(xí)Fe2+中混有Fe3+時(shí)的除雜方法，顯然不回避異常現(xiàn)象反而使學(xué)生收獲更多。接下來學(xué)生繼續(xù)上述實(shí)驗(yàn)，即加入無色KSCN溶液，溶液顏色沒有明顯變化，繼續(xù)加入新制氯水，又出現(xiàn)異常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：理論上可以觀察到溶液顯血紅色，而實(shí)際觀察到的現(xiàn)象往往是溶液顯橙黃色。老師馬上又問學(xué)生是什么原因：是不是因?yàn)樗幤纷冑|(zhì)如氯水失效？是不是因?yàn)榉磻?yīng)條件控制不當(dāng)？是否因?yàn)榧尤肼人?，除了把FeCl2氧化外，還發(fā)生了其他的反應(yīng)？接著學(xué)生設(shè)計(jì)了如觀察氯水顏色，用淀粉碘化鉀試紙檢驗(yàn)等一系列實(shí)驗(yàn)排除了藥品變質(zhì)的可能性；考慮到反應(yīng)在室溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件控制不當(dāng)?shù)目赡苄圆淮螅蛔詈罂紤]到Cl2有強(qiáng)的氧化性，則很可能是加入氯水后，把KSCN也氧化了，因而不會(huì)出現(xiàn)血紅色。但是氯水能否把KSCN氧化，這是中學(xué)教材中沒有涉及的知識(shí)，又是在探究的過程中生成的教學(xué)資源。針對(duì)這種情況學(xué)生又興趣盎然地繼續(xù)往下探究。①學(xué)生取1mL氯水，滴入KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)溶液由淺黃綠色變?yōu)闊o色，說明Cl2確實(shí)能把KSCN氧化 （有的學(xué)生提出可能是由于滴入KSCN溶液，起到了稀釋的作用而使溶液由淺黃綠色變?yōu)闊o色，于是補(bǔ)做了等量氯水中加入等量水的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，溶液并沒有由淺黃綠色變?yōu)闊o色）。②有的學(xué)生認(rèn)為氯水顏色變化不明顯，又設(shè)計(jì)了用橙黃色的溴水代替氯水，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)操作，結(jié)果觀察到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，溶液由淺橙黃色變?yōu)闊o色，而加入水稀釋的對(duì)照實(shí)驗(yàn)沒有出現(xiàn)由淺橙黃色變?yōu)闊o色，說明了Br2能把KSCN氧化，而Cl2氧化性比Br2強(qiáng)，也證實(shí)了Cl2確實(shí)能把KSCN氧化。學(xué)生繼續(xù)往溶液中滴加KSCN溶液，果然看到溶液變?yōu)檠t色，進(jìn)而得出最佳的實(shí)驗(yàn)方案：FeCl2溶液加入KSCN溶液，再滴入氯水，最后再加入KSCN溶液，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。

2.動(dòng)態(tài)彈性，精心設(shè)計(jì)生成式教學(xué)過程

課前對(duì)自己的教學(xué)任務(wù)有一個(gè)清晰的合理思考和安排，因此課前預(yù)設(shè)是教學(xué)的基本要求。但每一次的教學(xué)過程都是一次新探究過程，課堂上必然有偶然和不可預(yù)測(cè)的情況出現(xiàn)，所以我們的教學(xué)預(yù)設(shè)教案和教學(xué)設(shè)計(jì)也不應(yīng)該是太自我的、靜態(tài)的固化教案，而是靈活的、開放的、動(dòng)態(tài)的彈性教案設(shè)計(jì)。

［案例2］ 在學(xué)習(xí)元素周期律內(nèi)容時(shí)，學(xué)生在探究鈉、鎂、鋁的活動(dòng)性強(qiáng)弱時(shí)，做了以下實(shí)驗(yàn)：將已用砂紙打磨除去氧化膜的一小段鎂條放入試管中，向試管中加入適量的水，再向水中滴兩滴酚酞溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。再加熱試管，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。為了便于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，加深印象，教學(xué)中我安排學(xué)生同時(shí)做了鎂與冷水和沸水的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。高中化學(xué)教材中都寫的鎂與冷水不反應(yīng)，但實(shí)際上在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生觀察到的現(xiàn)象是：鎂條表面產(chǎn)生了少許的氣泡，但不逸出；鎂條表面局部的溶液出現(xiàn)一縷縷的紅色（像彩帶）；振蕩，紅色消失，過會(huì)又重新出現(xiàn)；放置一段時(shí)間，溶液又變紅。這是什么原因造成了這種異?，F(xiàn)象呢？針對(duì)這種異?，F(xiàn)象，我在教學(xué)過程的設(shè)計(jì)上改變傳統(tǒng)思路，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況編寫“彈性”教案動(dòng)態(tài)的對(duì)課進(jìn)行設(shè)計(jì)，由學(xué)生“自我歸納——合作探究——展示評(píng)價(jià)——?dú)w納總結(jié)”，在“時(shí)空”上彈性預(yù)設(shè)，對(duì)學(xué)生可能出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)信息做出多種預(yù)想策略，在掌握理解鎂與水的反應(yīng)知識(shí)的基礎(chǔ)上，同時(shí)也能將各種相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)鞏固和綜合運(yùn)用。

學(xué)生可能首先歸納出幾種假設(shè)：①鎂條含有與水反應(yīng)的雜質(zhì)；②鎂條表面的氧化膜未除盡，氧化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂使溶液呈堿性，酚酞變紅；③水質(zhì)有問題，可能含有酸；④鎂與冷水不反應(yīng)，這些氣泡是由于鎂條表面吸附空氣產(chǎn)生的；⑤鎂和酚酞反應(yīng)生成紅色的物質(zhì)（這個(gè)知識(shí)課本沒有介紹，教師可以提供給學(xué)生結(jié)論，鎂與酚酞是不反應(yīng)的）。針對(duì)幾種假設(shè)，我讓學(xué)生分成三組進(jìn)行對(duì)應(yīng)的探究，①組學(xué)生在查閱鎂條產(chǎn)品信息資料后知道，鎂條中鎂的含量達(dá)99%以上，不含有比鎂活潑的金屬，所以①不可能發(fā)生；②組學(xué)生又用砂紙認(rèn)真打磨除去氧化膜再做實(shí)驗(yàn)，還是看到同樣的現(xiàn)象，而且學(xué)生進(jìn)一步分析如果是由于氧化鎂的原因，不好解釋鎂條表面產(chǎn)生的少許氣泡，所以②也不可能發(fā)生；③組學(xué)生又改用蒸餾水做實(shí)驗(yàn)，結(jié)果一樣，而且若因消毒的原因水中含有鹽酸，酚酞是不可能變紅的。④組學(xué)生學(xué)生設(shè)計(jì)了對(duì)照實(shí)驗(yàn)：取大小基本相等的鋁片和銅片，同樣用砂紙打磨后放入試管，加入適量的水，結(jié)果表面沒有氣泡，說明這些少許氣泡是由于鎂與冷水反應(yīng)產(chǎn)生的。

當(dāng)提出的種種假設(shè)被排除之后，于是學(xué)生大膽歸納總結(jié)出自己的觀點(diǎn)：鎂與冷水會(huì)發(fā)生反應(yīng)，只不過反應(yīng)很緩慢，因此我們可以看到鎂條表面產(chǎn)生少許的氣泡，但不逸出。由于反應(yīng)很緩慢，生成氫氧化鎂的量很少，且集中在鎂條表面，因此我們只能在鎂條表面局部的溶液觀察到一縷縷紅色，振蕩后氫氧根（OH-）擴(kuò)散到整個(gè)溶液中，由于此時(shí)氫氧根濃度不足以使酚酞變紅，故紅色消失；放置一段時(shí)間，隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，氫氧根濃度增大到一定程度，溶液變紅。

3.平等民主，努力創(chuàng)設(shè)生成式教學(xué)氛圍

教學(xué)過程是師生交往、共同推進(jìn)、共同發(fā)展的互動(dòng)過程。沒有交往，沒有互動(dòng)，就不是真正意義上的教學(xué)。教師的對(duì)象是有思想、有個(gè)性的生命群體，他們帶著自己的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、思考、靈感、情感與心理參與課堂教學(xué)。只有平等地建立寬松、民主的氛圍，在人格平等的心靈對(duì)話中，才能真正實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)時(shí)空共有、內(nèi)容共創(chuàng)、意義共生、成功共享。教學(xué)過程不論是從教師的設(shè)想、計(jì)劃、到實(shí)施的過程，還是學(xué)生發(fā)展的過程，都要求教師必須有科學(xué)求實(shí)的精神、開放的心態(tài)、容納百川的氣量，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)寬松的心理環(huán)境和空間。

［案例3］ 鹽類水解實(shí)驗(yàn)中，用pH試紙檢驗(yàn)NaCl溶液或KNO3溶液的pH值，發(fā)現(xiàn)試紙并不能顯示黃綠色（pH：7），而是顯示淡黃色（pH：6）。 學(xué)生用試紙檢驗(yàn)經(jīng)煮沸并冷卻了蒸餾水，仍然發(fā)現(xiàn)pH試紙呈淡黃色。為此，學(xué)生通過查閱資料、思考后提出自己的觀點(diǎn)：可能是pH試紙的檢測(cè)靈敏度不夠，一般中性溶液中的OH-的量極少，不足以改變混合指示劑中溴百里酚藍(lán)原來的酸型顏色，因此pH試紙的本底黃色（pH：5.5）不可能發(fā)生顯著的改變。而教材上用pH試紙檢驗(yàn)中性溶液pH值的方法顯然是錯(cuò)誤的。這個(gè)結(jié)果，是我事先沒有想到的，也還有需要進(jìn)一步驗(yàn)證的。但這種情況下，老師如果不尊重學(xué)生的探究結(jié)果，而盲目地相信課本上的結(jié)論，就不利于創(chuàng)設(shè)一個(gè)平等民主的生成式教學(xué)氛圍。不利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)精神的養(yǎng)成。

4.學(xué)習(xí)反思，形成教師獨(dú)特的實(shí)踐智慧

生成式教學(xué)強(qiáng)調(diào)教學(xué)應(yīng)是持續(xù)生成教學(xué)內(nèi)容的過程，它應(yīng)該是引導(dǎo)學(xué)生在“生成”中建構(gòu)屬于自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，它所關(guān)注的是動(dòng)態(tài)生成中的偶然性和不可預(yù)測(cè)性，因而這種教學(xué)模式更注重教師自由駕馭課堂這個(gè)復(fù)雜多變的動(dòng)態(tài)生成系統(tǒng)，有效地調(diào)控動(dòng)態(tài)的教學(xué)流程。作為教師，我們應(yīng)該做到：捕捉動(dòng)態(tài)生成亮點(diǎn)，傾聽動(dòng)態(tài)生成中的“雜音”。但教師的這一能力并不是憑空的靈機(jī)一動(dòng)，而是要靠長(zhǎng)期的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教學(xué)案例的積累，更是教師深厚學(xué)科素養(yǎng)和文化底蘊(yùn)的自然迸發(fā)。如果我們教師沒有較高的素質(zhì)，那么這些都成為一種設(shè)想而已。所以教師應(yīng)不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，積累理論知識(shí)；同時(shí)加強(qiáng)課堂的反思，增加積累，切實(shí)提高自身素質(zhì)和能力，創(chuàng)造性地利用教材，形成獨(dú)特的、富有個(gè)性的教學(xué)資源和資料體系，更合理地進(jìn)行教學(xué)。

總之，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中遇到實(shí)驗(yàn)的異?，F(xiàn)象時(shí)，老師不能簡(jiǎn)單地敷衍過關(guān)，更不能粗暴地訓(xùn)斥學(xué)生沒按操作要求去做，老師要對(duì)實(shí)驗(yàn)的異常現(xiàn)象認(rèn)真對(duì)待，本著實(shí)事求是的態(tài)度去分析原因，并引導(dǎo)學(xué)生去認(rèn)真分析并尋找出現(xiàn)異?，F(xiàn)象原因，則能把這種對(duì)異?，F(xiàn)象的疑惑轉(zhuǎn)變?yōu)楹闷?，由好奇激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探究的興趣，同時(shí)老師要學(xué)會(huì)運(yùn)用新課程的理念，現(xiàn)代的教育、教學(xué)理論、教育技術(shù)和手段進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，去豐富我們的教學(xué)形式。這樣我們的化學(xué)課堂才會(huì)成為學(xué)生創(chuàng)造思維得到充分發(fā)揮的殿堂，我們的教學(xué)過程才會(huì)成為培養(yǎng)學(xué)生探究能力的有效途徑。

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）［S］.北京：人民教育出版社，2003

［2］ 華東師范大學(xué)《化學(xué)教育》編輯部編.化學(xué)活動(dòng)課及微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐［M］.北京：民主與建設(shè)出版社，1999

［3］ 周仕東等.科學(xué)探究活動(dòng)的類型、功能以及活動(dòng)方式［J］.化學(xué)教育，2005，（4）