實(shí)驗(yàn)探究的有效性和真實(shí)性課例研究

武艷

摘 要：實(shí)驗(yàn)探究是一種有目的的實(shí)踐活動(dòng)，在通過探究幫助學(xué)生建構(gòu)概念和知識(shí)體系的同時(shí)，要注重提高探究的有效性和真實(shí)行，要注意學(xué)生探究精神的塑造。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)探究；真實(shí)性；有效性；原電池

課程標(biāo)準(zhǔn)指出：通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究意識(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，在實(shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。首先，實(shí)驗(yàn)探究是一種有目的的實(shí)踐活動(dòng)，以知識(shí)為載體，以實(shí)驗(yàn)為手段，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力、觀察能力、創(chuàng)新意識(shí)，通過探究建構(gòu)概念和知識(shí)體系，教師要精心設(shè)計(jì)和引導(dǎo)，以提高實(shí)驗(yàn)探究的有效性，否則，實(shí)驗(yàn)探究就會(huì)淪為一種形式。其次，要注意學(xué)生探究精神的塑造，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)、尊重科學(xué)的態(tài)度，鼓勵(lì)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)探究真實(shí)性的表達(dá)，否則，就會(huì)成為一種偽探究。本節(jié)課的設(shè)計(jì)是使學(xué)生經(jīng)歷化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化探究過程，了解原電池的工作原理，建立原電池的基本概念和電化學(xué)知識(shí)體系。下面以人教版《必修2》“原電池”教學(xué)片段為例進(jìn)行分析。

本節(jié)課是由金太陽教育集團(tuán)組織的在河北定州中學(xué)舉行的全國同課異構(gòu)本人的公開課，課后有一些感想，現(xiàn)總結(jié)如下：

一、為建立基本概念和知識(shí)體系而探究，以提高探究的有效性

【實(shí)驗(yàn)探究1】將銅片和鋅片同時(shí)插入稀硫酸中。

【現(xiàn)象】銅片表面無現(xiàn)象，鋅片表面有氣泡產(chǎn)生。我們用溫度計(jì)測量了反應(yīng)前后溶液的溫度，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后溶液的溫度升高了，所以此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。并板演反應(yīng)方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑

【教師】同學(xué)們默認(rèn)此實(shí)驗(yàn)中銅沒有參加反應(yīng)，能否用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明？

【學(xué)生】如果銅參加了反應(yīng)，溶液顏色會(huì)變成藍(lán)色。

【實(shí)驗(yàn)探究2】設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)將反應(yīng)Zn+2H+=Zn2++H2↑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

【小組展示設(shè)計(jì)原理圖】基本上Zn—H2SO4—Cu和Zn—H2SO4—C兩種合理的裝置。

【現(xiàn)象】第1小組：電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，銅片上有少量氣泡產(chǎn)生，所以此裝置中產(chǎn)生了電流，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

第4小組：電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，銅片上有少量氣泡產(chǎn)生。我們用溫度計(jì)分別測量了鋅片和銅片附近的溫度，發(fā)現(xiàn)鋅片附近的溫度略高。

第6小組：我們還發(fā)現(xiàn)改變鋅片和銅片之間的距離，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)角度不同。兩者之間的距離越大，電流越小，反之，電流越大。并在課堂上做了演示。

設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握科學(xué)探究的方法。由【實(shí)驗(yàn)探究2】的現(xiàn)象，使學(xué)生知道原電池應(yīng)該是一個(gè)什么樣的裝置，知道由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軙r(shí)應(yīng)該發(fā)生什么反應(yīng)，通過實(shí)驗(yàn)的步步探究初步建立起原電池的基本概念，而不是將教師的描述或圖片展示硬生生塞給學(xué)生。同時(shí)本實(shí)驗(yàn)學(xué)生還進(jìn)行了拓展，即電極間的距離與電流的關(guān)系，這里出乎了我的設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)探究中的“意外”也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新品質(zhì)的良好途徑，也是實(shí)驗(yàn)之所以稱為探究之初衷。以上兩個(gè)小組在實(shí)驗(yàn)過程觀察到的現(xiàn)象可以說為本節(jié)課賦予了靈性，也可以說是一種有意義的課堂生成，可以使學(xué)生重新認(rèn)識(shí)原電池。

【問題1】既然是電池，就有正負(fù)極，我們?nèi)绾闻袛郱n—H2SO4—Cu原電池的正負(fù)極？原電池中電子流動(dòng)方向如何呢？

【實(shí)驗(yàn)探究3】將干電池與電流計(jì)串聯(lián)，探究電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向與電子流向或電流方向的關(guān)系。

【學(xué)生】電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向與電子流向一致，而電子是從負(fù)極流出，流入正極，即偏向電源的正極。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，Zn-H2SO4-Cu原電池的正極為銅，負(fù)極為鋅。

問題2.溶液中的陰陽離子如何移動(dòng)？

問題3.寫出Zn—H2SO4—Cu原電池電極反應(yīng)式。

問題4.為什么正極產(chǎn)生的物質(zhì)是氫氣，而不是其他物質(zhì)？

由實(shí)驗(yàn)探究轉(zhuǎn)化為思維探究，通過層層遞進(jìn)的5個(gè)問題，使學(xué)生初步構(gòu)建電化學(xué)知識(shí)體系，認(rèn)識(shí)其工作原理。培養(yǎng)學(xué)生用物理學(xué)中已有的電學(xué)知識(shí)，解決化學(xué)中未知問題的能力，即知識(shí)遷移能力和知識(shí)應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生思維的邏輯性、嚴(yán)密性，實(shí)驗(yàn)的觀察能力和透過現(xiàn)象看本質(zhì)的分析能力等，同時(shí)體現(xiàn)了學(xué)科間的密切聯(lián)系。

二、培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)、尊重科學(xué)的探究態(tài)度

【教師】請同學(xué)們仔細(xì)觀察Zn—H2SO4—Cu原電池電極表面的現(xiàn)象。

【教師】在實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，我們要尊重科學(xué)，更要尊重事實(shí)、尊重自己真實(shí)的感受和發(fā)現(xiàn)，我們是從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，而不是用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證課本上的結(jié)論。

【學(xué)生】鋅片表面產(chǎn)生的氣泡比銅片表面更多、更快。

【教師】追問：據(jù)原電池工作原理，氣泡應(yīng)該能在銅片表面產(chǎn)生，為什么鋅片表面也會(huì)產(chǎn)生氣泡呢？

在我的引導(dǎo)下，終于有學(xué)生認(rèn)識(shí)到是因?yàn)殇\片直接與硫酸接觸，而且鋅片是比較活潑的金屬，與稀硫酸反應(yīng)比較快，所以其表面會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡。

學(xué)生在描述Zn—H2SO4—Cu原電池現(xiàn)象時(shí)，因受原電池工作原理的影響，對鋅表面產(chǎn)生的明顯氣泡無法用原電池原理解釋，因而對這個(gè)現(xiàn)象可能會(huì)視而不見，相反銅表面少量的氣泡學(xué)生倒是觀察得很仔細(xì)，針對這種現(xiàn)象，我們總是教育學(xué)生描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象要尊重客觀事實(shí)，但仔細(xì)想想，這其實(shí)是一個(gè)非?？膳碌膯栴}，它使我們的實(shí)驗(yàn)探究變成了偽探究，學(xué)生不是從實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)現(xiàn)并解決問題，而是用現(xiàn)象去驗(yàn)證課本上的結(jié)論，正是由于這種思想的驅(qū)使，一些精彩的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象學(xué)生往往視而不見，抑或觀察到了預(yù)測之外的現(xiàn)象，而教材上沒有闡述，就懷疑自己，不敢描述，更不用說去思考這些現(xiàn)象了，而這些現(xiàn)象往往隱藏著一些有意義的問題，而正是這些問題的存在才推動(dòng)著科技不斷地向前發(fā)展。實(shí)驗(yàn)探究在化學(xué)教學(xué)中固然重要，但實(shí)驗(yàn)探究精神的塑造，即培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)、尊重科學(xué)、尊重自己的意識(shí)乃是重中之重。