分析化學(xué)實驗要素，拓展實驗探究途徑

雷宇

【摘 要】實驗既是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，又是化學(xué)教學(xué)的有效手段，以實驗為基礎(chǔ)開展探究教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的方向之一。以實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗裝置、實驗步驟、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論等實驗要素為切入點為實驗探究教學(xué)創(chuàng)造更多的實踐途徑，從而實現(xiàn)基于實驗的探究教學(xué)在理念、思維和操作層面的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)實驗 實驗要素 實驗探究

【中圖分類號】G633.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）14-0091-02

一、實驗?zāi)康模河伞膀炞C”向“探究”轉(zhuǎn)化

實驗?zāi)康氖菍嶒炓刂械暮诵囊亍＿@是因為，實驗的目的不同，實驗的內(nèi)容、手段和方法就不同。筆者認為，實驗?zāi)康牡霓D(zhuǎn)變是理念層面的轉(zhuǎn)變，即給學(xué)生充分探索答案的機會。在新課程實施的今天，學(xué)生仍然使用“實驗手冊”，雖然這樣大大地減輕了師生設(shè)計實驗方案的負擔，但同時也抹殺了學(xué)生充分探索答案的機會，也會導(dǎo)致一部分教師“有而無憂”的心理，形成“飯來張口、衣來伸手”的壞習慣，磨滅了再創(chuàng)造的機會。倘若教師有“實驗手冊”而學(xué)生沒有，教師的再創(chuàng)造是完全可能的，學(xué)生探索的機會也會增大。有些“實驗手冊”中的實驗，雖有“探究”之名，而無“探究”之實，或由于“實驗手冊”的存在而喪失了探究的可能。如一個“探究乙醇的性質(zhì)”實驗的“思考與猜想”欄目中，設(shè)置了如下內(nèi)容：寫出乙醇和水的結(jié)構(gòu)式，請猜測金屬鈉能否跟乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？你為什么做出這樣的猜想？將一塊金屬銅片放在酒精燈火焰的外焰上灼燒，可能發(fā)生什么反應(yīng)？反應(yīng)中銅表現(xiàn)出什么性質(zhì)？將灼熱的表面變黑的銅片伸入盛有氫氣的瓶中，可能發(fā)生什么反應(yīng)？反應(yīng)中氫氣表現(xiàn)出什么性質(zhì)？你認為乙醇是否具有還原性？將灼熱的表面變黑的銅片立即放入無水乙醇中，可能發(fā)生什么現(xiàn)象？請你將你的猜想設(shè)計成一個化學(xué)實驗加以證明。這一設(shè)置表明了編者的“良苦用心”，千方百計“引導(dǎo)”學(xué)生設(shè)計實驗方案，但就是因為“過分的設(shè)計”和“手冊的出現(xiàn)”（后續(xù)問題的導(dǎo)向作用）導(dǎo)致了探究很難達到預(yù)期的效果。該實驗的內(nèi)容則是乙醇與鈉和氧化銅兩個反應(yīng)，只要稍作分析：乙醇與鈉反應(yīng)表現(xiàn)出氧化性；與氧化銅反應(yīng)表現(xiàn)出還原性?？梢?，乙醇的氧化還原性是并存的，實際上，這是絕大多數(shù)物質(zhì)的通性。倘若以此出發(fā)，可以設(shè)置如下問題引導(dǎo)學(xué)生進行猜想和方案設(shè)計：

①乙醇有沒有氧化性和還原性？理由是什么？

②怎樣證明乙醇有氧化性或還原性？可以選擇哪些化學(xué)試劑？通過這樣的問題設(shè)計，其開放性大，探究的可能性就更大，即使在“手冊”里預(yù)先呈現(xiàn)，也不會給學(xué)生以暗示。

二、實驗原理：由“單一”向“發(fā)散”轉(zhuǎn)化

一般實驗中，實驗原理是事先給定的，教師也很難對實驗原理進行干預(yù)或改變，但制備物質(zhì)往往有不同的途徑，不同的制備途徑所應(yīng)用的原理可能有所差別。因此，在物質(zhì)制備實驗中可以對實驗的原理進行探究，從而設(shè)計多種實驗方案，并進行合理的選擇。

三、實驗裝置：由“給予”向“創(chuàng)造”轉(zhuǎn)化

化學(xué)實驗中的實驗裝置往往是事先給予的，這不僅會導(dǎo)致學(xué)生對課本實驗裝置的僵化，同時也會對新的實驗裝置的解讀產(chǎn)生困難，從而喪失了創(chuàng)新和創(chuàng)造的機會。

四、實驗步驟：由“指定”向“設(shè)計”轉(zhuǎn)化

實驗步驟是由實驗假設(shè)和實驗方案決定的，一個實驗?zāi)康木陀卸喾N實驗假設(shè)，會產(chǎn)生更多的實驗方案，從而導(dǎo)致多種多樣的操作步驟。而“實驗手冊”中卻以“經(jīng)典”步驟，把學(xué)生“做實驗”的實踐過程禁錮在“讀實驗”的文本對話中。教材需要“讀”，實驗也要“讀”，實驗在多重因素的影響下，自覺不自覺地走上了“只讀不做”的大道。因此，有學(xué)者提出要突破和超越“讀”的觀念，強化對“做”的認識，在讀與做之間尋求動態(tài)的發(fā)展，也許可以讓科學(xué)教育走向一片更廣闊的天空。實驗是“做”的良好機會，如果希望學(xué)生“做”，那必須給學(xué)生一定的“做”的自主權(quán)。例如，在探究氯水的漂白作用時，根據(jù)Cl2+H2OH++Cl-+HClO及H2OH++OH-和HClOH++ClO-可知氯水的成分主要有H2O、Cl2、H+、Cl-、HClO，還有極少量的ClO-和OH-，因此，對氯水中起漂白作用的微粒的假設(shè)是多樣的，可能是一種微粒或多種微粒的共同作用，根據(jù)不同假設(shè)而設(shè)計的實驗的方案也應(yīng)該是多樣的，學(xué)生選擇實驗的操作順序則更應(yīng)該是多樣的。只有這樣，實驗的步驟才真正是學(xué)生自己親手設(shè)計的。當學(xué)生親手實踐著自己的想法和設(shè)計，那是何等的享受啊！這是學(xué)生在“閱讀”實驗步驟時所無法享受的。筆者認為，“實驗手冊”應(yīng)該隱退為教師的教學(xué)參考用書，讓學(xué)生有更大的實踐自主權(quán)。在學(xué)生手里，應(yīng)該是一張空白的實驗報告單，這需要學(xué)生去書寫、去創(chuàng)造。

五、實驗現(xiàn)象：由“事實”向“問題”轉(zhuǎn)化

實驗中，實際得到的理論預(yù)測的實驗現(xiàn)象間存在3種關(guān)系：即完全一致，有些偏差，或截然不同。如果實驗現(xiàn)象與預(yù)測的截然不同，一般認為是基于不同機理導(dǎo)致的，教師往往會帶領(lǐng)學(xué)生深入探究。

如在進行Al的性質(zhì)實驗時發(fā)現(xiàn)，用除去氧化膜的Al片分別與H+濃度相同的稀HCl和稀H2SO4反應(yīng)時，發(fā)現(xiàn)存在明顯不同的現(xiàn)象：

①跟稀鹽酸反應(yīng)快，產(chǎn)生氣泡多；

②跟稀硫酸反應(yīng)慢，產(chǎn)生氣泡很少。

從而提出假設(shè)：

①氯離子對反應(yīng)有促進作用；

②硫酸根離子對反應(yīng)有抑制作用。

并設(shè)計兩種實驗方案進行探究：

①在稀硫酸中加入固體食鹽，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)明顯加快；

②在稀鹽酸中加入固體硫酸鈉，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)幾乎沒有什么影響。

最后得出結(jié)論氯離子對鋁片跟H+反應(yīng)有促進作用，這一探索結(jié)論與Cl-與Al3+形成配合物AlCl4-[4]從而加速致密氧化膜結(jié)構(gòu)的破壞這一科學(xué)結(jié)論是一致的。如果實驗現(xiàn)象與預(yù)測現(xiàn)象有些偏差，一般認為化學(xué)試劑的純度原因，稍作解釋以了事。實際上，這可能涉及更為廣泛的反應(yīng)機理，更有必要探究。如在盛有少量FeCl2溶液的試管中滴入數(shù)滴KSCN溶液（Fe2+不能使KSCN溶液變血紅色），再向混合液中加入一定量的新制氯水時只有一點點淺紅色，并沒有預(yù)測中的血紅色。這一探究活動中發(fā)現(xiàn)，滴加試劑的順序不同會導(dǎo)致不同的實驗結(jié)果，從而對操作步驟進行改進。

綜上所述，現(xiàn)實的問題往往是綜合性的，化學(xué)實驗中的意外現(xiàn)象、學(xué)生生活中遇到一些化學(xué)問題往往能開闊學(xué)生的思路，成為實驗教學(xué)中的良好素材和探究起點。即使是與理論預(yù)測完全一致的結(jié)論也可以質(zhì)疑，學(xué)生通過這樣的實驗、探究才可以拓寬思路，從而得到比平時更多的、課本上學(xué)不到的知識！