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關(guān)于運用化學(xué)實驗進(jìn)行探究教學(xué)的幾點思考(一)
【摘要】探究式教學(xué)是新課程改革以來教師運用較為廣泛的一種教學(xué)方式。在每次公開課上幾乎都能看到相關(guān)的字眼，實驗是進(jìn)行探究的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生解決化學(xué)問題能力的重要途徑。如何運用實驗進(jìn)行有效地探究，將教師的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)秀設(shè)計充分的體現(xiàn)，讓學(xué)生運用科學(xué)方法真實地體驗探究的樂趣、體驗解決問題的真實過程，是我們努力地方向。本文就一次觀摩的一節(jié)公開課，做一點關(guān)于運用化學(xué)實驗進(jìn)行探究教學(xué)的幾點思考。
【關(guān)鍵詞】化學(xué)實驗 探究教學(xué)
浙江省實施高中新課程改革已經(jīng)兩年多，為了探討新課程背景下如何進(jìn)行課堂教學(xué)，各地都進(jìn)行了大量的教研活動。我有幸聽了一節(jié)送教活動的觀摩課，授課內(nèi)容為蘇教版必修一 “鎂的性質(zhì)”。
教師讓學(xué)生回憶鈉的性質(zhì)，通過類比鈉能與非金屬單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的性質(zhì)推出鎂能與氧氣、氯氣、氮氣等非金屬發(fā)生反應(yīng)之后設(shè)置了這樣一個探究問題。
鎂條或鎂粉燃燒著火，下列試劑可以用來滅火的有（ ）
A、N2 B、HCl 氣體 C、H2O D、CO2 E、Ne
教師給了學(xué)生幾分鐘思考的時間之后，由學(xué)生來回答。
A選項N2同學(xué)的回答非常一致，不能。因為剛剛學(xué)過鎂可以在氮氣中燃燒。
B選項大部分同學(xué)認(rèn)為不能滅火，因為鎂會與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，會爆炸。這時教師引導(dǎo)大家關(guān)注題目描述中的“氣體”，學(xué)生還是沒能領(lǐng)會，教師接著講解鎂與鹽酸反應(yīng)是與鹽酸中的氫離子反應(yīng)而生成氫氣，發(fā)生的是離子反應(yīng)。而氯化氫氣體中沒有氫離子，所以反應(yīng)不能進(jìn)行，即可以用來滅火。學(xué)生在聽了解釋之后，觀察課堂上學(xué)生的表情，有很多同學(xué)還存在疑惑。學(xué)生書寫鎂與鹽酸反應(yīng)的相關(guān)方程式，教師講解鎂與鹽酸反應(yīng)的性質(zhì)。
C選項學(xué)生有認(rèn)為是可以滅有的認(rèn)為不行，這時教師引導(dǎo)學(xué)生，怎么辦？學(xué)生回答做實驗，怎么做？學(xué)生回答滅滅看（笑）。教師再引導(dǎo)，大家能不能類比鈉與水反應(yīng)的性質(zhì)。學(xué)生回答，將鎂條放入水中看有沒有氣泡生成，教師補(bǔ)充在在水中滴加酚酞。然后教師做演示實驗，學(xué)生觀察，沒明顯想象。教師引導(dǎo)，加熱后會怎樣？然后給試管加熱，發(fā)現(xiàn)鎂表面有少量氣泡、酚酞變紅。學(xué)生得出水不能滅火，會爆炸。學(xué)生書寫相關(guān)方程式，得出鎂與水反應(yīng)的性質(zhì)。
D選項CO2，大部分同學(xué)認(rèn)為可以滅火。教師也引導(dǎo)學(xué)生運用實驗來進(jìn)行探究，學(xué)生發(fā)現(xiàn)鎂在CO2中仍會燃燒，得出CO2不能滅火。教師引導(dǎo)學(xué)生觀察鎂在二氧化碳中燃燒后集氣瓶壁上的物質(zhì)，判斷反應(yīng)的產(chǎn)物，書寫反應(yīng)方程式，得出鎂與二氧化碳反應(yīng)的性質(zhì)。
E選項Ne。同學(xué)意見一致，不能。因為Ne是稀有氣體，不活潑。
授課教師通過這樣一個與生活聯(lián)系的實際問題，將課本中鎂的四個化學(xué)性質(zhì)全部聯(lián)系在一起，讓學(xué)生在解決問題的探究過程中回顧舊知識和學(xué)習(xí)新知識。聽了課之后，大家對授課教師這一巧妙的設(shè)計一致認(rèn)可�？v觀整堂課，教學(xué)設(shè)計巧妙，教學(xué)方法運用得當(dāng)，課堂氣氛活躍，充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的探究式教學(xué)教育理念，但我認(rèn)為在授課過程中對運用化學(xué)實驗進(jìn)行的探究教學(xué)和應(yīng)用科學(xué)方法提高學(xué)生解決問題的能力教學(xué)方面仍有探討之處。
一、運用探究的化學(xué)實驗不能唯教材化。
授課教師在對5個選項處理上有不同。因為剛學(xué)過鎂與氮氣和熟知的原因，A選項E選項，沒有再用實驗來探究。因為教材中安排了鎂與水和鎂與二氧化碳的反應(yīng)的兩個演示實驗，而且這兩個性質(zhì)是鎂的性質(zhì)中的重點，所以在C和D選項的處理上，教師在積極引導(dǎo)學(xué)生實驗探究。而對B選項鎂在氯化氫氣體中的的探究，教材中沒實驗，當(dāng)學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突時，就只停留在用離子反應(yīng)的理論來解釋，顯得非常特殊。事實上通過這樣的理論解釋，我們也看到學(xué)生對氯化氫氣體是否真的能滅火通過這節(jié)課還是存有很大的疑問。
為什么就不能增加一個氯化氫滅火的演示實驗?zāi)�？這樣對B選項的解釋會不會更公平、科學(xué)些？實驗會不會出現(xiàn)象學(xué)生說的會爆炸呢？如果學(xué)生看到鎂條不能在氯化氫氣體中燃燒，會不會就打消這種疑惑，從而對離子反應(yīng)的認(rèn)識更加深入一些呢,更好地解決這種認(rèn)知沖突呢？帶著這些疑問，我們組織教研組成員進(jìn)行了鎂在氯化氫氣體中燃燒的實驗探索。
實驗內(nèi)容 1次 2次 3次 備注
實驗一 將燃著鎂條伸入充有氯化氫氣體的集氣瓶。 熄滅 熄滅 熄滅 氯化氫氣體用濃硫酸和氯化鈉反應(yīng)制取，排空氣法收集。
實驗二 將燃著鎂條先放在集氣瓶一會，再伸入充有氯化氫氣體的集氣瓶。 在瓶口繼續(xù)燃燒，伸入后熄滅 在瓶口繼續(xù)燃燒，伸入后熄滅 實驗二是為了更清楚地觀察比較鎂條在伸入氯化氫氣體后的變化。
實驗三 1.著鎂條伸入充有氯化氫氣體的集氣瓶。
2.著鎂條伸入空集氣瓶。 1.熄滅
2.燃燒，有白煙和黑色物質(zhì)。 1.熄滅
2.燃燒，有白煙和黑色物質(zhì)。 比較鎂條在氯化氫氣體和空氣燃燒現(xiàn)象的區(qū)別。
通過上述實驗的探索，我們覺得鎂條在氯化氫氣體中“燃燒”的探究實驗完全可以在課堂上操作。課堂上實驗可以按實驗二進(jìn)行，該實驗不僅準(zhǔn)備和操作簡單、現(xiàn)象明顯、時間短、而且成功率高。當(dāng)學(xué)生在出現(xiàn)“鎂條會與氯化氫反應(yīng)”這種錯誤認(rèn)識時，通過實驗探究給予明確的回答，更有助于學(xué)生對離子反應(yīng)本質(zhì)的再認(rèn)識，起到更好地深化鞏固前面所學(xué)內(nèi)容的教學(xué)作用。
化學(xué)實驗探究是解決化學(xué)問題，構(gòu)建化學(xué)知識，學(xué)習(xí)化學(xué)和研究化學(xué)的一種重要的科學(xué)手段。在新課程的理念下，學(xué)生進(jìn)行探究的過程中一定會需要一些補(bǔ)充實驗。教師在進(jìn)行實驗探究教學(xué)的時候不能唯教材化，教材中有的實驗要做，沒有的實驗教師可以大膽地實踐和探索，去積極開發(fā)。
二、運用探究的化學(xué)實驗設(shè)計可以從學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣上入手。
面對C選項，學(xué)生想到探究的第一個念頭是“滅滅看（笑）”。此時教師馬上引導(dǎo)學(xué)生類比鈉與水反應(yīng)的實驗。學(xué)生馬上想到將鎂條放入水中，可沒明顯想象。這是教師再引導(dǎo)鎂比鈉不活潑，加熱后會怎樣？最終學(xué)生得出鎂與水反應(yīng)的性質(zhì)。教材上的鎂條與熱水的反應(yīng)的演示實驗在應(yīng)用于實驗探究總覺得有點扭，在整個探究的過程中學(xué)生始終被牽著探究，需要教師的一再引導(dǎo)，這樣對學(xué)生獨立探索解決問題能力的培養(yǎng)非常有限。
在我們的課后評課交流活動中，同組的一位生物老師提出，為什么不能從學(xué)生解決問題的第一認(rèn)知出發(fā)，就對燃著的鎂條用水進(jìn)行滅火實驗?zāi)�？這一問引起了大家的激烈討論。為什么我們聽課的化學(xué)教師就沒能與學(xué)生或這位教師一樣產(chǎn)生這樣的想法呢？為什么我們沒關(guān)注到學(xué)生的這種思維呢？教材的實驗?zāi)茏饕幌抡{(diào)整和改進(jìn)嗎？水能不能滅掉燃著的鎂條呢？實驗存在多大的危險？事實上對于實驗的危險，我們也是從各種渠道了解到，但也沒親眼見過。帶著這些疑問，我們又進(jìn)行了實踐。
在室外，我們用坩堝鉗夾住鎂條，點燃，用澆花的灑水壺對其間斷一秒左右噴水滅火，結(jié)果觀察到鎂條在一開始灑水后繼續(xù)燃燒，而且感覺光亮變強(qiáng)，在噴灑后聽到有呲呲聲，噴灑3次左右鎂條燃燒熄滅。留下的鎂條下段呈白色，一碰就掉，很松；上段仍然柔軟，砂紙打磨后仍可繼續(xù)燃燒，說明不是因為鎂條完全燒完才滅的火，也就是水起到了滅火的作用。這時在場參與實驗的教師都產(chǎn)生了疑問，難道水可以滅鎂燃燒。我們多次嘗試，結(jié)果基本相同。改用鎂粉，現(xiàn)象基本一致，也是可以滅掉。而當(dāng)我們改用對燃著的小木條噴水時，一噴水，火勢馬上變小或熄滅，沒出現(xiàn)先亮后滅的情況。我們特意再次做實驗，并將實驗的過程用錄像記錄下來。通過回放錄像，我們非常清楚的看到鎂條的燃燒從噴水開始光亮變強(qiáng)到后來熄滅的全過程，用時9秒。我們認(rèn)為最初的呲呲聲和光亮變強(qiáng)是由于水和燃著的鎂條發(fā)生了反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，后來的熄滅是噴水多了，快速降溫導(dǎo)致的。整個實驗沒發(fā)生突發(fā)危險。
根據(jù)上述實驗，對鎂與水反應(yīng)的探究設(shè)計作如下調(diào)整：
當(dāng)學(xué)生提出要“滅滅看”時，教師可以將上述實驗在課堂上演示，演示前引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察現(xiàn)象，因為實驗時間非常短，稍縱即逝，可以課前事先錄制的實驗錄像回放，便于學(xué)生觀察。同時增加一個燃著的小木條噴水的對比實驗。學(xué)生通過觀察比較會產(chǎn)生問題：為什么“先變亮，后熄滅”，再引導(dǎo)學(xué)生解釋為什么“先變亮”，在學(xué)生預(yù)測可能是鎂與水發(fā)生了反應(yīng)之后，再引導(dǎo)學(xué)生因為這個實驗的速度過快，現(xiàn)象不易觀察，能不能用另一個實驗來探究鎂與水的反應(yīng)，學(xué)生自然會想到類比鈉的性質(zhì)，將鎂條放入滴有酚酞的水中進(jìn)行實驗，當(dāng)觀察到?jīng)]明顯現(xiàn)象時，學(xué)生又會產(chǎn)生新問題：“剛才燃燒時會反應(yīng)現(xiàn)在怎么又不會了”，如果學(xué)生長時間困惑，教師可以引導(dǎo)學(xué)生兩個實驗的條件區(qū)別，由學(xué)生根據(jù)燃燒時發(fā)熱去得出通過加熱來來繼續(xù)實驗最終得到鎂與冷熱水反應(yīng)的現(xiàn)象區(qū)別和鎂與水反應(yīng)的條件以及反應(yīng)的產(chǎn)物。再讓學(xué)生用理論來解釋，學(xué)生自然會想到用金屬活動性來解釋。最后教師一定要對“后熄滅”原因解釋，進(jìn)一步認(rèn)識影響燃燒和滅火的多重因素，強(qiáng)調(diào)雖然剛才實驗少量的鎂條燃燒用水是熄滅了，但因為會產(chǎn)生易爆的氫氣，所以在鎂條或鎂粉燃燒著火，絕不可以用水來滅火，并告知正確的滅火方式。引用網(wǎng)上報道的用水滅鎂的燃燒產(chǎn)生的嚴(yán)重事故，在對學(xué)生的安全意識進(jìn)行教育。
解決問題的過程是一個復(fù)雜的過程，是一個會產(chǎn)生新問題解決新問題的過程，在課堂教師包辦下的探究與切身獨立的探究肯定是完全不同的體驗。探究的實驗肯定不會是面面俱到的經(jīng)典實驗，它的功能更重要在于構(gòu)建知識的同時引發(fā)深入的思考。優(yōu)秀的教學(xué)的設(shè)計可以促使教師對教材實驗的再認(rèn)識和再加工，以求有機(jī)的結(jié)合和有效地開展。而從學(xué)生的認(rèn)知習(xí)慣入手，多傾聽學(xué)生的表達(dá)，積極反思，打破教師和教材已有的思維定式，也是新課程下背景下探索有效的教學(xué)實踐的重要方法。
三、運用探究的設(shè)計要有一定的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性。
在鎂與二氧化碳的實驗中，我們明顯的觀察到鎂在二氧化碳集氣瓶內(nèi)的燃燒要比在空氣中的燃燒要弱，這不難讓人想到，有可能是瓶內(nèi)二氧化碳收集的不滿，殘留一定量的空氣造成的。如果在鎂條燃燒之前先用燃著的火柴驗證過之后，再進(jìn)行實驗，得出的結(jié)論就會更有說服力和科學(xué)性，設(shè)計也更為嚴(yán)謹(jǐn)。
雖然氯化氫不支持鎂的燃燒，從這角度可以認(rèn)為氯化氫能滅火，但在日常中是不會用氯化氫去滅火的。教師在適當(dāng)?shù)臅r候應(yīng)該做出必要的說明。考慮問題的全面性也是科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)重要體現(xiàn)。
四、運用化學(xué)實驗的探究教學(xué)的同時也要注重科學(xué)方法的教學(xué)
在這節(jié)課中，我們可以看到類比的探究方法、也可以看到實驗探究的方法。實驗探究是一個大的籠統(tǒng)的概念，學(xué)生當(dāng)遇到解決問題的時候一般都會想到用實驗的方法，但如何設(shè)計實驗，還需要更多的方法訓(xùn)練。比如在實驗探究水能否滅鎂的燃燒，我們一般會提示學(xué)生類比鈉的性質(zhì)來驗證。事實上我們可以結(jié)合數(shù)學(xué)證明中的“欲證只需證”的方法來解釋：要確定鎂燃燒能否用水去滅，只需證明鎂與水是否會發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生易燃易爆物質(zhì)，如果清楚這一點，不用類比也能設(shè)計出實驗的方案。再比如在學(xué)生發(fā)現(xiàn)鎂與冷水反應(yīng)沒現(xiàn)象時，運用“控制變量法”來分析其與燃燒滅火時的條件差異，就能更好更快地發(fā)現(xiàn)和用加熱去解決問題。再比如在學(xué)生觀察探究鎂與二氧化碳反應(yīng)的產(chǎn)物，學(xué)生很容易觀察到瓶口的白色物質(zhì)，卻不容易發(fā)現(xiàn)集氣瓶上有黑色的碳。教師沒辦法只能強(qiáng)調(diào)提示學(xué)生仔細(xì)觀察一下“瓶壁”，再或甚至直接問“瓶壁上有沒有看到黑色的物質(zhì)”這種實際已經(jīng)給出答案的問題。如果這時引導(dǎo)大家從“質(zhì)量守恒”的角度來檢驗反應(yīng)物各原子的變化情況，氧元素和鎂元素在產(chǎn)物中都有了，而碳元素還沒確定，再來進(jìn)行觀察集氣瓶，就不難發(fā)現(xiàn)瓶壁上黑色的碳了。
實驗現(xiàn)象的觀察和問題的解決一樣，不是一次性都可以全面認(rèn)清的，經(jīng)常需要反復(fù)和反思，這就需要借助一定的科學(xué)方法，來幫助我們重新對待問題。只有認(rèn)識到方法的重要性后，學(xué)生才會積極地嘗試用科學(xué)的方法去解決問題，只有用習(xí)慣了用科學(xué)的方法，才能更有效地解決問題�；瘜W(xué)作為一門實驗科學(xué)，對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)起著至關(guān)重要的作用，為此我們教師對教材要了然于胸，還要做一個積極解決問題的人，為學(xué)生樹立榜樣。在課堂上的探究設(shè)計應(yīng)該以學(xué)生的發(fā)展出發(fā)，力求真實探究，探究到位。這樣才能舉一反三，有效提高學(xué)生的問題解決能力。
參考文獻(xiàn)
[1]浙江省普通高中新課程實驗學(xué)科教學(xué)指導(dǎo)意見（高一上），浙江教育出版社，2006
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