采用探究式教學(xué) 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

曹榮星

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)不僅與課堂知識(shí)緊密結(jié)合，幫助學(xué)生更好地熟悉和鞏固課堂知識(shí)；同時(shí)還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、思維能力和應(yīng)變能力；為學(xué)生將來(lái)參加社會(huì)實(shí)踐或進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的，是通過(guò)觀察和記錄化學(xué)反應(yīng)中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析歸納出較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，從而得出相關(guān)的知識(shí)或客觀規(guī)律。因此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和記錄及其分析是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)部分，也是歷年高考考點(diǎn)的重要內(nèi)容之一。那么在教學(xué)過(guò)程中怎樣引導(dǎo)學(xué)生來(lái)觀察，記錄和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？

一、準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

化學(xué)反應(yīng)時(shí)原有物質(zhì)（反應(yīng)物）減少和新物質(zhì)（生成物）增多，同時(shí)還伴有能量的變化。首先怎樣根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的增減和能量的變化，來(lái)分析描述該化學(xué)反應(yīng)中應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢。

例如，在《鈉與水的反應(yīng)》（本節(jié)的第二課時(shí)）時(shí)可進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：第一步，鞏固復(fù)習(xí)鈉的物理性質(zhì)和鈉與非金屬的反應(yīng)。第二步，提出鈉能與水反應(yīng)，并規(guī)范地寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式。第三步，要求學(xué)生運(yùn)用《氧化-還原反應(yīng)》的知識(shí)來(lái)分析該化學(xué)反應(yīng)方程式，并分析氧化還原和電子轉(zhuǎn)移情況。第四步，要求學(xué)生運(yùn)用《離子反應(yīng)》的知識(shí)來(lái)分析并寫(xiě)出該化學(xué)反應(yīng)的離子方程式。第五步，提示鈉與水的反應(yīng)劇烈放熱，要求學(xué)生閱讀課本第29頁(yè)和30頁(yè)的相關(guān)內(nèi)容，思考第30頁(yè)的《討論》。第六步，請(qǐng)學(xué)生回答《討論》的內(nèi)容?；旧夏艽鸪觯骸扳c浮在水面上，鈉熔化成小球，溶液變成紅色，還有氣泡產(chǎn)生”同時(shí)還能說(shuō)明產(chǎn)生現(xiàn)象的原因。第七步，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)要求學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是否還有其他現(xiàn)象。很明顯，除了以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之外還有“鈉在水面上旋轉(zhuǎn)，伴有嘶嘶聲，鈉最后完全消失”，其理由是：“產(chǎn)生的氫氣有反沖作用并且燃燒，水過(guò)量鈉完全溶解”。第八步，歸納總結(jié)該實(shí)驗(yàn)中所有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因。第九步，思考“鈉與硫酸銅溶液作用時(shí)發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？同時(shí)可能產(chǎn)生哪些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？”通過(guò)學(xué)生共同討論，然后用實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行論證，最后得出相關(guān)的結(jié)論，完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。

這節(jié)課先復(fù)習(xí)鈉的相關(guān)性質(zhì)；再根據(jù)鈉的減少、氫氧化鈉和氫氣的產(chǎn)生以及反應(yīng)劇烈放熱等，來(lái)分析探討該實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)論證和補(bǔ)充，以加深印象；最后讓學(xué)生來(lái)討論和觀察并進(jìn)行總結(jié)，從而達(dá)到更深層次的認(rèn)識(shí)。

采用這種探究式的教學(xué)方法，可指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)該化學(xué)反應(yīng)自身的特點(diǎn)，全面分析探討該實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這樣可以避免學(xué)生機(jī)械地記憶實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（不可能記住所有實(shí)驗(yàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），從而減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；更重要的是引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法——“通過(guò)分析反應(yīng)物的減少和生成物的增多以及反應(yīng)中表現(xiàn)出來(lái)的相關(guān)性質(zhì)，來(lái)描述反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”；最終提高了教學(xué)效果。

二、正確分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和科學(xué)地分析能力，指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察化學(xué)反應(yīng)中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從中獲得重要的相關(guān)信息，經(jīng)過(guò)加工分析歸納和總結(jié)，得出有關(guān)化學(xué)知識(shí)和規(guī)律。那么，怎樣引導(dǎo)學(xué)生來(lái)分析化學(xué)反應(yīng)中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？

例如，在《濃硫酸的強(qiáng)氧化性》（本節(jié)的第二課時(shí)）時(shí)可進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：第一步，鞏固復(fù)習(xí)濃硫酸的吸水性、脫水性和酸的通性。第二步，依據(jù)酸的通性“稀硫酸能與銅反應(yīng)嗎？”“不能！”，那么“濃硫酸能與銅反應(yīng)嗎？”。提出疑問(wèn)，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。第三步，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生仔細(xì)觀察，注意銅片上的變化以及液體的顏色等。第四步，請(qǐng)學(xué)生回答觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并進(jìn)行歸納和總結(jié)所有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。第五步，共同討論和分析這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：“加熱時(shí)銅片變小，伴有氣泡”說(shuō)明加熱時(shí)濃硫酸能與銅反應(yīng)而且有氣體生成；“氣體能使品紅溶液褪色，能使石蕊溶液變紅”說(shuō)明該氣體為二氧化硫；“反應(yīng)混合物倒入水中變藍(lán)”說(shuō)明有銅鹽生成。第六步，根據(jù)溶液的電中性得出銅鹽為硫酸銅；根據(jù)氫元素的守恒有水生成；第七步，小結(jié)：濃硫酸加熱時(shí)能與銅反應(yīng)生成二氧化硫，硫酸銅和水。規(guī)范地寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式，強(qiáng)調(diào)反應(yīng)的條件。第八步，要求學(xué)生運(yùn)用《氧化——還原反應(yīng)》的知識(shí)來(lái)分析該反應(yīng)方程式以及濃硫酸的作用。最后分析完成濃硫酸與木炭的反應(yīng)、與鐵鋁的鈍化以及濃硫酸的用途等內(nèi)容。

這節(jié)課主要通過(guò)觀察記錄化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，證明該反應(yīng)能夠進(jìn)行，并且通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出相應(yīng)的變化和生成物，從而得到所需要的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，有效地完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)。

這種探究式的教學(xué)形象直觀，生動(dòng)有趣，有利于培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和科學(xué)地分析能力；引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，獲得了新的知識(shí)。

三、探究實(shí)驗(yàn)的意外現(xiàn)象

化學(xué)反應(yīng)通常會(huì)受到反應(yīng)裝置、反應(yīng)條件、應(yīng)物的性質(zhì)、反應(yīng)物的用量以及副反應(yīng)等諸多因素的影響，會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。例如，氨的噴泉實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有形成噴泉；銅-鋅原電池實(shí)驗(yàn)時(shí)鋅片上也有氣泡；乙烯與溴加成時(shí)，溴水不褪色反而出現(xiàn)顏色更深；銀鏡反應(yīng)中沒(méi)有生成銀鏡而得到黑色沉淀；乙醛與氫氧化銅煮沸沒(méi)有紅色沉淀而有黑色沉淀等等意外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如果此時(shí)處理不當(dāng)，不僅未能達(dá)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的，相反還有可能出現(xiàn)誤導(dǎo)和誤解，不利于課堂教學(xué)。那么此時(shí)怎樣正確地分析和處理這些意外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？

在《溴乙烷的消去反應(yīng)》（本節(jié)的第二課時(shí)）中，將溴乙烷與氫氧化鈉的乙醇溶液共熱，再用溴水來(lái)驗(yàn)證反應(yīng)的生成物時(shí)，“溴水沒(méi)有褪色反而出現(xiàn)下層顏色更深”這個(gè)意外現(xiàn)象?！盀槭裁磿?huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？”怎樣來(lái)分析？第一，驗(yàn)證生成物乙烯時(shí)的反應(yīng)方程式為：CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br，溴水應(yīng)該會(huì)褪色，與該反應(yīng)的現(xiàn)象不符；第二，原反應(yīng)物溴乙烷和乙醇均為無(wú)色，共熱時(shí)有少量的揮發(fā)出來(lái)進(jìn)入到溴水中，不會(huì)變成有色物質(zhì)，當(dāng)然不影響液體的顏色；第三，乙烯為無(wú)色氣體，CH2Br-CH2Br無(wú)色液體，也不會(huì)影響液體的顏色；第四，這些物質(zhì)中只有Br2為紅色，而且在有機(jī)物中顏色會(huì)加深，因此這個(gè)意外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可能是由Br2引起，即溴水中的Br2過(guò)量引起的。第五，取實(shí)驗(yàn)中的下層液體與淀粉——KI溶液作用，液體變藍(lán)，進(jìn)一步說(shuō)明Br2過(guò)量。第六，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，改用少量的稀溴水來(lái)驗(yàn)證，溴水褪色沒(méi)有出現(xiàn)意外的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。最后歸納總結(jié)“溴乙烷與氫氧化鈉的乙醇溶液共熱，發(fā)生消去反應(yīng)，并生成不飽和烴乙烯”。

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的意外現(xiàn)象，此時(shí)可乘機(jī)進(jìn)行反問(wèn)，自然地激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心，能有目的地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使學(xué)生來(lái)積極思考，共同探究該反應(yīng)中可能會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象及其產(chǎn)生現(xiàn)象的各種原因，再通過(guò)歸納總結(jié)得出造成意外現(xiàn)象的原因，圓滿(mǎn)地得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。這樣不僅可以幫助學(xué)生鞏固和熟悉課堂知識(shí)，同時(shí)還可以培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和應(yīng)變能力。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)多采用探究式教學(xué)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)不僅可以幫助學(xué)生掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作和基本技能技巧；學(xué)會(huì)觀察描述和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，鞏固化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)；同時(shí)還可以指導(dǎo)學(xué)生記錄分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，識(shí)別繪制和連接實(shí)驗(yàn)裝置，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等；也可以幫助學(xué)生為參加社會(huì)實(shí)踐或進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 劉知新 主編.《化學(xué)教學(xué)論》，高等教育出版社.

[2] 范杰、張耕溪 等主編.《化學(xué)教學(xué)法》，浙江教育出版社.

（作者單位：江西省九江市第三中學(xué)）