淺談化學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的教學(xué)功能和過(guò)程
陳傳鴻
摘要：本文探討化學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的兩大教學(xué)功能，并以粗鹽的提純?yōu)槔接懟瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的教學(xué)過(guò)程。
關(guān)鍵詞：新課程；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；科學(xué)探究；教學(xué)功能；教學(xué)策略。
新的高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)明確要求“提高學(xué)生的科學(xué)探究能力”[1]，要求學(xué)生在高中化學(xué)的學(xué)習(xí)中，通過(guò)科學(xué)探究體驗(yàn)，使學(xué)生在知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀三個(gè)方面都得到發(fā)展。在化學(xué)1模塊中，設(shè)置了“科學(xué)探究”欄目，安排多個(gè)探究活動(dòng)，要求教學(xué)中注重培養(yǎng)和提高學(xué)生的探究能力。
化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要途徑。作為中學(xué)化學(xué)教育工作者，需要認(rèn)識(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的教學(xué)功能，了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究的一般過(guò)程。
1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究中的教學(xué)功能
1.1激發(fā)學(xué)生的探究意識(shí)，提高探究能力。
實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要途徑，學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)值得探究的問(wèn)題；通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以收集解決、論證問(wèn)題的證據(jù)；還可以應(yīng)用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)探究結(jié)論的合理性。[1]
例如在Cu與濃HNO3 、Cu與稀HNO3反應(yīng)產(chǎn)物的探究實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生意外發(fā)現(xiàn)Cu與濃HNO3 反應(yīng)比Cu與稀HNO3反應(yīng)劇烈得多，產(chǎn)生強(qiáng)烈求知欲。經(jīng)過(guò)熱烈討論，大家認(rèn)為濃HNO3 比稀HNO3氧化性強(qiáng)。學(xué)生課后查資料，設(shè)計(jì)了下面實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。
①紅熱的木炭分別與發(fā)煙HNO3 、稀HNO3反應(yīng)。
②在濃HNO3 、稀HNO3分別滴入紫色石蕊試液。
在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生觀察到①紅熱的木炭在發(fā)煙HNO3 中劇烈燃燒；稀HNO3不能與紅熱的木炭反應(yīng)。②在濃HNO3中 滴入紫色石蕊試液，溶液立即顯紅色，一段時(shí)間后溶液的紅色逐漸變淺直到變?yōu)闊o(wú)色；在稀HNO3中滴入紫色石蕊試液，溶液立即顯紅色，紅色能穩(wěn)定存在。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)了濃HNO3 比稀HNO3氧化性強(qiáng)的合理性。
科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)都留給學(xué)生觀察、想象、思維的空間，從實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)值得探究的問(wèn)題，久而久之就激發(fā)了學(xué)生的探究意識(shí)，提高了探究能力。
1.2激發(fā)學(xué)生的探究欲望，增大探究熱情。
以實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的情景，生動(dòng)、鮮明、直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及意想不到的實(shí)驗(yàn)事實(shí)和結(jié)果，可以激發(fā)學(xué)生探究的欲望，促使學(xué)生更深刻、全面地探究問(wèn)題，使探究活動(dòng)得與深入進(jìn)行。[1]
例如NH3的噴泉實(shí)驗(yàn)改為探究性實(shí)驗(yàn)之后，大大增強(qiáng)了學(xué)生的探索熱情，自然地創(chuàng)設(shè)了師生之間開展討論、爭(zhēng)論、辨論的教學(xué)氛圍。當(dāng)學(xué)生看到美麗的紅色噴泉，印象深刻，情緒高漲，誘發(fā)了學(xué)生強(qiáng)烈的探索心理，學(xué)生之間即開展了激烈的討論：①為什么水能從低處往高出流，②為什么無(wú)色的水進(jìn)入燒瓶會(huì)變成紅色。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生很容易得出產(chǎn)生噴泉的原因是因?yàn)镹H3溶于水減少了上部壓強(qiáng)而產(chǎn)生了壓強(qiáng)差，溶液呈紅色是因?yàn)镹H3溶于水電離出OH-呈堿性。教師再追問(wèn)：
①若將NH3改為CO2，能不能做噴泉實(shí)驗(yàn)？
②若用CO2與NaOH溶液，能不能做噴泉實(shí)驗(yàn)？
③若設(shè)計(jì)右圖噴泉實(shí)驗(yàn)裝置，瓶中加入酒精，
水槽加入冷水，再加入足量的濃H2SO4，為什么也
產(chǎn)生了噴泉？
④目前在城市中人造噴泉及火山噴發(fā)的原理是什么？
學(xué)生積極思考，討論得出只要能產(chǎn)生壓強(qiáng)差，都能產(chǎn)生噴泉。
城市的噴泉是增大下部的壓強(qiáng)所致。
在這種氣氛中將學(xué)生的思維層層引向深入，激發(fā)學(xué)生探究的欲望，促使學(xué)生更深刻、全面地探究問(wèn)題，使探究活動(dòng)得與深入進(jìn)行。
2、化學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究的教學(xué)策略
依據(jù)新課標(biāo)的“知識(shí)與技能”，“過(guò)程與方法”及“情感態(tài)度與價(jià)值觀”教學(xué)目標(biāo)和化學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)探究的教學(xué)功能，實(shí)驗(yàn)探究實(shí)施“提出問(wèn)題”、“制定方案”、“實(shí)驗(yàn)探究”、“交流與討論”的探究過(guò)程。
2.1提出問(wèn)題
創(chuàng)設(shè)與探究目的有關(guān)的情境，引導(dǎo)學(xué)生回顧和探究活動(dòng)有關(guān)的知識(shí)基礎(chǔ)，幫助學(xué)生在活動(dòng)與探究開始時(shí)提出問(wèn)題，并進(jìn)行思考。
例如在《粗鹽的提純》的實(shí)驗(yàn)探究開始時(shí)提出下面問(wèn)題：
①觀察比較粗鹽與精鹽的顏色、狀態(tài)有何不同？
②粗鹽中常含有哪些雜質(zhì)？
通過(guò)討論，認(rèn)為食鹽中含有少量泥沙。
2.2制定方案
根據(jù)食鹽中含有少量泥沙的想法，確定要除去食鹽中含有的少量泥沙，必須采取 “過(guò)濾” “蒸發(fā)”的實(shí)驗(yàn)手段，制定的《粗鹽的提純》的實(shí)驗(yàn)方案如下。
[活動(dòng)用品]
①儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒、濾紙、三角架、泥三角、蒸發(fā)皿。
②試劑：粗食鹽、蒸餾水。
[活動(dòng)內(nèi)容]
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步驟 |
現(xiàn)象 |
分析、結(jié)論 |
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①溶解 |
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②過(guò)濾 |
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③蒸發(fā) |
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自主地或通過(guò)學(xué)生間、師生間的交流討論，制定并優(yōu)化探究計(jì)劃。
2.3實(shí)驗(yàn)探究
實(shí)驗(yàn)探究，即執(zhí)行實(shí)驗(yàn)方案。它是整個(gè)活動(dòng)探究的主要過(guò)程，讓學(xué)生親自動(dòng)腦動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的詳細(xì)觀察和全面分析得出活動(dòng)與探究的結(jié)論，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)與探究的過(guò)程中構(gòu)建知識(shí)、形成能力、培養(yǎng)素質(zhì)，使實(shí)驗(yàn)真正成為學(xué)生化學(xué)活動(dòng)和探究的重要內(nèi)容之一。
2.4交流與討論
交流與討論是對(duì)實(shí)驗(yàn)與探究的過(guò)程進(jìn)行反思，交流與討論中所提出的問(wèn)題是對(duì)活動(dòng)全過(guò)程的歸納總結(jié)及拓展延抻，也是對(duì)實(shí)驗(yàn)與探究自我評(píng)價(jià)的過(guò)程，是情感態(tài)度與價(jià)值觀方面的體現(xiàn)。
例如在《粗鹽的提純》的實(shí)驗(yàn)探究結(jié)束時(shí)提出下面問(wèn)題：
①過(guò)濾適用于什么混合物的分離？利用了物質(zhì)的什么性質(zhì)?
②若在太空實(shí)驗(yàn)室里能進(jìn)行“過(guò)濾”這一實(shí)驗(yàn)操作嗎？
③“蒸發(fā)”適用于什么混合物的分離？蒸發(fā)是利用了物質(zhì)的什么性質(zhì)？
④本實(shí)驗(yàn)探究中你有何收獲與體會(huì)？
通過(guò)交流與討論，學(xué)生了解了過(guò)濾適用于難溶性的固體與液體組成的混合物的分離，它是利用了構(gòu)成物質(zhì)的粒子直徑的大小不同的原理；了解了蒸發(fā)適用于可溶性固體與液體組成的混合物的分離，它是利用了加熱使溶劑汽化原理。
收獲與體會(huì)是一個(gè)開放性的問(wèn)題，學(xué)生可以從實(shí)驗(yàn)的操作及實(shí)驗(yàn)的情感態(tài)度等方面作出評(píng)價(jià)。如：
①儀器的用途：如玻璃棒的多種用途,
②實(shí)驗(yàn)的操作：如攪拌方法等
③實(shí)驗(yàn)的觀察與實(shí)驗(yàn)的記錄：邊操作邊觀察,觀察要全程、有序、全面，記錄要及時(shí)、具體、詳細(xì)等。
④情感態(tài)度：談?wù)剬?duì)實(shí)驗(yàn)興趣的培養(yǎng)，科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的形成等。
二．化學(xué)活動(dòng)與探究的教學(xué)策略
1． 是課堂教學(xué)中使用的一種學(xué)案，是學(xué)生在課堂上進(jìn)行活動(dòng)與探究資料的整理和記錄，它可以作學(xué)生學(xué)分評(píng)定的檔案資料。
2．
課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與探究?jī)?nèi)容的交流，做好同學(xué)與同學(xué)之間、小組與小組之間、教師與同學(xué)之間的評(píng)價(jià)工作。
通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)實(shí)踐，逐漸轉(zhuǎn)變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，實(shí)現(xiàn)從“讀化學(xué)”、“聽(tīng)化學(xué)”到“做化學(xué)”、“探究化學(xué)”的轉(zhuǎn)變，從而滿足了學(xué)生勤于動(dòng)手，樂(lè)于思考，善于創(chuàng)新的個(gè)性發(fā)展的需要，保護(hù)和鼓勵(lì)了學(xué)生的創(chuàng)造天性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，形成科學(xué)的學(xué)習(xí)方法、研究方法，發(fā)展科學(xué)探究能力。
參考文獻(xiàn)：
[1].化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)研制組. 《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）解讀》[M]. 湖北教育出版社（2004）
