利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)異?，F(xiàn)象提升學(xué)生核心素養(yǎng)

何婷婷

摘 要：科學(xué)探究與創(chuàng)新意識是五個化學(xué)核心素養(yǎng)之一?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)不僅是科學(xué)探究的重要載體，也是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的有效手段。但是由于各種原因，實(shí)驗(yàn)過程中有時會出現(xiàn)異常情況，若教師不及時分析，必然會對學(xué)生的認(rèn)知造成錯誤的影響。為此，針對實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象進(jìn)行分類，繼而分析產(chǎn)生異?，F(xiàn)象的原因，讓學(xué)生理解“異?，F(xiàn)象”蘊(yùn)含的“合理現(xiàn)象”，從而提升學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)和完善化學(xué)學(xué)科的知識框架。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn);異?，F(xiàn)象;核心素養(yǎng)

“我聽說了，就忘記了，我看見了，就領(lǐng)會了，我做過了，就理解了。”美國華盛頓大學(xué)的這句話突出了“做中學(xué)”的重要性?！白鲋袑W(xué)”不可或缺的重要手段便是化學(xué)實(shí)驗(yàn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，而且是提升學(xué)生科學(xué)探究能力的最佳方式。但是在具體教學(xué)過程中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，教師演示或者學(xué)生實(shí)驗(yàn)，由于多種不確定原因，會出現(xiàn)各種“異?，F(xiàn)象”。實(shí)驗(yàn)過程中“異常現(xiàn)象”的出現(xiàn)，有時是教師深入分析的契機(jī)，但大部分還是會對學(xué)生掌握正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象造成困擾。因此教師若不及時加以指導(dǎo)和分析，學(xué)生會對“異?，F(xiàn)象”耿耿于懷，知識層面上留下誤區(qū)，能力層面上得不到很好的發(fā)展，從而影響教學(xué)效果和學(xué)生能力的發(fā)展。因此，教師在教學(xué)過程中要變“異?！睘椤罢！?，深挖“異?，F(xiàn)象”中的化學(xué)道理，這不僅是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的態(tài)度、提升科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度的核心素質(zhì)的一種有效的方法和途徑，同時也對教師提出了更高的專業(yè)要求和臨場發(fā)揮的能力要求。

一、從已有知識遷移產(chǎn)生的“異?，F(xiàn)象”

學(xué)習(xí)遷移是指一種學(xué)習(xí)對另一學(xué)習(xí)的影響，即已獲得的知識技能、過程方法、情感態(tài)度等在變化的情境中的運(yùn)用。學(xué)習(xí)的遷移現(xiàn)象多種多樣，按性質(zhì)可將其分為正遷移和負(fù)遷移。正遷移是指已獲得的知識對另一種學(xué)習(xí)起積極的促進(jìn)作用。負(fù)遷移也稱干擾遷移，是指已有經(jīng)驗(yàn)對另一種學(xué)習(xí)起阻礙或干擾作用。

例1：電解精煉銅時，陽極材料為粗銅，陰極材料為純銅，電解質(zhì)溶液為硫酸銅。讓學(xué)生寫出電極反應(yīng)，學(xué)生可以很熟練地寫出陽極：Cu-2e-=Cu2+;陰極：Cu2++2e-=Cu。于是在《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》中用Cu做電極電解NaCl溶液，給出以下裝置，請同學(xué)們猜測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

同學(xué)甲：陽極上產(chǎn)生黃綠色氣體，陰極有大量氣泡，且滴加酚酞陰極溶液變紅。

同學(xué)乙：不對，陽極沒有黃綠色氣體產(chǎn)生，陽極的Cu棒變細(xì)，溶液變成藍(lán)色。

“那么是不是像同學(xué)們剛才分析的那樣呢？請同學(xué)們按裝置組裝儀器，仔細(xì)觀察?！?/p>

現(xiàn)象：與外界直流電源接通后，陰極的Cu絲上產(chǎn)生大量氣泡，陽極Cu絲由粗變細(xì)。電解半分鐘內(nèi)，陽極周圍出現(xiàn)白色渾濁，接著有橙黃色沉淀，一段時間后，橙黃色沉淀沉聚在電解槽底部。實(shí)際電解過程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象始終沒有出現(xiàn)同學(xué)預(yù)測的溶液變藍(lán)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)探究：將電解槽底部的橙黃色沉淀取出，用蒸餾水洗滌沉淀2～3次，分裝在兩支小試管①、②中的實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象：

反思：同學(xué)甲、同學(xué)乙的分析都不錯，陽極產(chǎn)物是Cl2，陰極產(chǎn)物是H2和NaOH，而不進(jìn)行分析理解，這樣往往就掉入我明明“懂”的，為什么得不了高分的怪圈中。同學(xué)乙的遷移還是有一定道理的，當(dāng)活潑Cu做電極時，陽極Cu是活潑金屬失去電子，當(dāng)同學(xué)認(rèn)定是“就是這樣”時，“異常現(xiàn)象”充分激起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，很想知道為什么會這樣？

同時通過“實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象”，可以讓學(xué)生體會到化學(xué)變化需要一定的條件并遵循一定的規(guī)律，遇到任何化學(xué)問題都需要具體內(nèi)容具體分析，以提升學(xué)生變化觀念的核心素養(yǎng)。

例2：在電化學(xué)內(nèi)容時，教師一般會說有兩個活潑性不同的電極是構(gòu)成原電池裝置的條件之一，且活潑性較強(qiáng)的電極一般做負(fù)極，于是在實(shí)驗(yàn)中設(shè)置了兩組原電池Mg—Al（HCl溶液）和Mg—Al（NaOH溶液），當(dāng)電解質(zhì)是HCl溶液時，同學(xué)們觀察到Al電極上產(chǎn)生了大量氣泡，于是同學(xué)們驗(yàn)證了活潑Mg做負(fù)極這一結(jié)論。當(dāng)電解質(zhì)換成NaOH溶液時，同學(xué)們驚奇地問道：“為什么是Mg電極上產(chǎn)生氣體呢？Mg不是比Al活潑嗎？”“確實(shí)Mg比Al活潑，但是設(shè)計成原電池的首要條件是能發(fā)生自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在NaOH溶液中，Al能發(fā)生反應(yīng)，而Mg不能，因此判定原電池的正負(fù)極時，我們還需要考慮電解質(zhì)溶液！”

反思：通過實(shí)驗(yàn)中的“異?，F(xiàn)象”，讓學(xué)生深刻體會到活潑金屬做負(fù)極只是判斷電極的一般規(guī)律，當(dāng)電解質(zhì)溶液等外部條件發(fā)生變化時，電極的正負(fù)極也可能產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

二、因試劑用量的差異引起的“異?，F(xiàn)象”

學(xué)生實(shí)驗(yàn)是讓教師既愛又恨的課型。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣非常差，就連最簡單的藥瓶取用，固體藥瓶是用藥匙的大頭還是小頭，液體藥品體積的多少都要強(qiáng)調(diào)很多遍，然而學(xué)生在實(shí)際操作過程中仍然沒有量多量少的概念，很是隨意。量變引起質(zhì)變，往往就是這些壞習(xí)慣，導(dǎo)致了一些“異?，F(xiàn)象”。

例如，《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》中鐵元素的檢驗(yàn)，以補(bǔ)血藥“速力菲”說明書部分內(nèi)容為情景進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

【規(guī)格】每片琥珀酸亞鐵含量約為0.1g。

【組成與性狀】內(nèi)含F(xiàn)e2+的無水堿式鹽，含量約為34.0%～36.0%的薄膜糖衣片。

【適用癥狀】用于缺鐵性貧血癥預(yù)防及治療。

【用法用量】預(yù)防量成人：0.1g/日、30～60mg/日;治療量0.2g～0.4g/日、小兒：0.1g～0.3g/日或遵醫(yī)囑。

【儲藏】密封、干燥避光、陰涼處保存。

【藥物相互作用】與維生素C同時服用，可增加本品吸收效果。

為了探究藥品“速力菲”中確實(shí)存在Fe2+且沒有變質(zhì)，學(xué)生設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)步驟：（1）取一顆藥片研碎后的粉末少量置于試管中，在該試管中加入少量蒸餾水溶解;（2）在該溶液中加入KSCN溶液，然后滴入H2O2溶液，若看到滴入KSCN不變紅，滴入H2O2后，溶液變成血紅色，則“速力菲”中含有Fe2+。事實(shí)勝于雄辯，按照同學(xué)設(shè)計的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后，一組同學(xué)小聲嘀咕：“為什么變紅后顏色又褪去了?。俊?/p>

探究：利用Fe2+的還原性，Cl2將Fe2+氧化到Fe3+，氧化得到的Fe3+與溶液中的SCN-結(jié)合顯血紅色。后血紅色褪去，可能的情況是：Fe3+被還原了或者SCN-反應(yīng)了。到底是哪種情況，也可設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。方案一：在褪色的溶液中再滴加H2O2，若仍變血紅色，說明是Fe3+被還原了;方案二：在褪色的溶液中滴加KSCN，若變血紅色，說明是KSCN反應(yīng)了。

實(shí)驗(yàn)證明是KSCN與H2O2發(fā)生了反應(yīng)出現(xiàn)了“異常現(xiàn)象”。KSCN為什么能與H2O2發(fā)生反應(yīng)呢？原來SCN-離子C和N共用三對電子對，C和S共用一對電子對，S又從外界得到一個電子，因此SCN-具有一定的還原性。因此當(dāng)H2O2過量時，SCN-會被氧化，從而出現(xiàn)了血紅色溶液褪去的現(xiàn)象。

反思：在血紅色溶液褪去的探究實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生控制H2O2溶液少量和過量做對比實(shí)驗(yàn)，直觀地感受實(shí)驗(yàn)過程中的用量對實(shí)驗(yàn)也起著至關(guān)重要的作用，“過多”或“過少”都有可能觀察不到正常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)“異常現(xiàn)象”時，教師如果能正確引導(dǎo)，積極參與，共同分析不僅提升自身課堂的駕馭能力，而且能培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

三、因“副反應(yīng)”引起的實(shí)驗(yàn)異常

例如，蘇教版必修1 P88的觀察與思考的實(shí)驗(yàn)3的實(shí)驗(yàn)過程如下：取一支試管并加入5 mL二氧化硫溶液，滴加氯化鋇溶液，再滴加0.5 mL 3%的過氧化氫溶液，振蕩，放置片刻后滴加稀鹽酸，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

學(xué)生觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是滴入BaCl2溶液有少量渾濁;再加0.5 mL的3%的H2O2溶液后有大量白色沉淀生成，靜置后加稀HCl，白色沉淀不溶解。善于思考的同學(xué)立刻提出質(zhì)疑，為什么滴入BaCl2溶液會有渾濁，因?yàn)槿跛岵荒苤苽鋸?qiáng)酸。

反思：教師肯定了學(xué)生的分析并表揚(yáng)該學(xué)生觀察仔細(xì)，邏輯清晰。于是拋磚引玉讓學(xué)生談?wù)勊麄兊牟聹y，白色渾濁既然不是BaSO3只能是BaSO4了。學(xué)生頓時豁然開朗，宏觀現(xiàn)象的背后是微觀過程電子的轉(zhuǎn)移，那么能得電子的氧化劑是什么？我想，大部分教師都能很好地引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，深入進(jìn)行探究，從而提升學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)。

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