蔡雙兵

初中化學(xué)實驗教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思想

蔡雙兵

（南京市南湖第二中學(xué)江蘇南京210017）

學(xué)科知識﹑學(xué)科能力﹑學(xué)科思想是學(xué)科體系的三個要素，而學(xué)科思想是一個學(xué)科的靈魂。初中化學(xué)是化學(xué)的啟蒙教育，如何教給學(xué)生的學(xué)科靈魂更為重要。實驗是化學(xué)的重要手段。文章主要介紹了初中化學(xué)實驗教學(xué)中幾種學(xué)科思想的培養(yǎng)。

初中化學(xué)；化學(xué)思想

為了迎接知識經(jīng)濟(jì)時代的挑戰(zhàn)，基礎(chǔ)教育的改革已經(jīng)從考試改革﹑課程改革﹑教材改革逐漸發(fā)展到學(xué)習(xí)方法的改革——倡導(dǎo)以“探究性學(xué)習(xí)”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼承性學(xué)習(xí)。對于以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)——化學(xué)，實驗成為學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的一個很好的載體。在學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題之后，一般要求學(xué)生能分析問題，通過實驗去解決問題。為了能夠讓學(xué)生很好地設(shè)計實驗，這就要求教師教學(xué)過程中，重點培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思想。

一﹑實驗設(shè)計中要有程序化解決問題的思想

化學(xué)中的程序化思想，就是在解決問題前要考慮問題的背景﹑研究和解決問題的程序，包括問題解決后結(jié)果的表述方法。在教學(xué)中我們往往會發(fā)現(xiàn)，不具備程序化思想的學(xué)生，在解決問題的時候，經(jīng)常顯得毫無頭緒，表述混亂，既浪費了時間，又沒有收到很好的效果。如在初中化學(xué)教學(xué)過程中舉一個很簡單的例子：

［提出問題]食品充氣包裝袋中的氣體是什么？……設(shè)計實驗證明你的猜想。

在這個問題的解決過程中，不具備程序化思想的學(xué)生，經(jīng)常出現(xiàn)的答案就是：是二氧化碳;驗證：二氧化碳使石灰水渾濁。

從這些學(xué)生的答案中也不難看出，他們已具備了一定的知識技能，但是不具備程序化解決問題的化學(xué)思想。

在初中化學(xué)實驗的教學(xué)過程中，一開始就要培養(yǎng)學(xué)生的程序化思想。即描述一個實驗，應(yīng)先講述實驗操作方法(怎么做的)，然后是實驗現(xiàn)象(看見了什么)，最后是實驗結(jié)論(說明了什么)。掌握了這樣的程序化思想，在解決問題的時候，不至于使你的思維無頭緒，表述混亂，反而是一目了然。

二﹑實驗為了解決問題，現(xiàn)象來自于操作，結(jié)論來自于化學(xué)現(xiàn)象的思想

掌握了程序化思想，使學(xué)生的表述很有條理，但是也經(jīng)常容易出現(xiàn)張冠李戴的錯誤表述。學(xué)生經(jīng)常容易無中生有，或者表述不全。

如在初中化學(xué)中研究分子運動，有這樣一個實驗：

實驗(Ⅰ)先在蒸餾水中滴加幾滴酚酞，然后在濃氨水中滴加幾滴酚酞，觀察實驗現(xiàn)象。由實驗(Ⅰ)得出的結(jié)論是_______。

實驗(Ⅱ)如圖左所示，……，由實驗(Ⅱ)得出的結(jié)論是_______。

該同學(xué)為了進(jìn)一步證明Ⅱ的結(jié)論，又補(bǔ)充做了如圖右所示的實驗(Ⅲ)，你認(rèn)為有無必要，請說出你的理由：_____________________。

分析：不具備“操作為了解決問題﹑現(xiàn)象來自于操作﹑結(jié)論來自于化學(xué)現(xiàn)象的思想”的學(xué)生在解決這個問題時，第一個空格經(jīng)常出現(xiàn)的答案常是氨水(顯堿性，)能使酚酞變紅;在第三個空格內(nèi)填寫的答案是五花八門，錯誤百出，往往不知道這個答案的出處在什么地方。相反，具備這種思想的學(xué)生，在解決這個問題的時候，能夠按部就班，有條不紊。第一個空格的答案出處：

現(xiàn)象來自于操作，結(jié)論來自于化學(xué)現(xiàn)象的思想的真實體現(xiàn)。

在解決這個問題時比原來雖然多了一句“蒸餾水不能使酚酞變色”，卻成了我們解決第三個空格的關(guān)鍵。第三個空格的答案出處：

首先分析：這個操作是為了解決或說明什么問題;結(jié)論：想要說明蒸餾水不能使酚酞變色，或酚酞變色不是蒸餾水分子引起的;如果學(xué)生能夠認(rèn)真分析一下，很容易得出結(jié)論：不必要，因為在(Ⅰ)中做過類似的實驗。

學(xué)生如果真正掌握了這個思想，不僅解實驗分析題有很大的幫助，而且有利于學(xué)生邏輯分析能力的提高。

三﹑化學(xué)實驗的設(shè)計要有一定的建模思想

在初中學(xué)習(xí)階段就要求學(xué)生自己能夠設(shè)計實驗去解決一定的問題確實有一定的難度。學(xué)生自己設(shè)計實驗往往不知道從什么地方下手，好不容易想出一個方法出來卻又不知道對不對，能不能說明問題。有的時候，即使在老師的引導(dǎo)下暫時解決了問題，過段時間又忘了，或者下次碰到類似的問題又不會了。

碰到類似的問題，我們是否考慮先建立一個模型，然后參照模型，進(jìn)一步進(jìn)行實驗的設(shè)計。在初中實驗設(shè)計過程中，有幾類實驗設(shè)計模型：

1.設(shè)計實驗探究：幾個條件同時作用從而導(dǎo)致某件事件的發(fā)生，建立相似參照模型。

在初中階段，幾個典型探究條件的實驗：⑴燃燒的條件;⑵鐵生銹的條件。通常學(xué)生能夠根據(jù)生活常識去提出猜想，但是往往不知道怎么設(shè)計實驗證明自己的猜想。這時，拋給學(xué)生自己建立模型的一個簡單生活常識：如何設(shè)計實驗證明一張桌子需要甲﹑乙兩個學(xué)生同時搬才能搬得動？對于這樣的問題，大部分學(xué)生立刻就很容易想到：

(1)讓甲單獨搬一搬，看能不能搬得動;

(2)讓乙單獨搬一搬，看能不能搬得動;

(3)讓甲乙同時搬一搬，看能不能搬得動。

對照自己建立的相似參照模型，學(xué)生很容易就能自己設(shè)計實驗證明自己的猜想，并且能夠明白自己設(shè)計的實驗每一步所要證明的問題。

通過這個模型的建立，學(xué)生還能夠解決類似的問題，如：①設(shè)計實驗證明干燥的氯化氫不能使紫色石蕊變紅，必須要是氯化氫的水溶液才行;②設(shè)計實驗證明二氧化碳和水反應(yīng)生成酸;③設(shè)計實驗探究銅生銹的條件(雖然銅生銹需要三種物質(zhì)，但是原理類似)。

2.設(shè)計實驗探究：幾個條件同時存在，其中某個條件導(dǎo)致了事件的發(fā)生，建立排除參照模型。

初中化學(xué)酸堿鹽中常見的一個實驗題：氫氧化鈉溶液中哪種粒子能使酚酞溶液變紅，設(shè)計實驗證明你的猜想。

對于知識技能這一要求，大部分學(xué)生都能知道是OH-使酚酞溶液變紅，對于實驗的設(shè)計證明，如果我們能引導(dǎo)學(xué)生建立一個排除參照模型，即通過利用排除法的思想來設(shè)計實驗，就可以解決更多的相似問題。

排除參照模型的建立：甲﹑乙﹑丙若干個條件同時存在，其中某個條件導(dǎo)致了事件的發(fā)生，若能排除其中的除甲之外的條件，則在某種程度上可以認(rèn)為是甲條件導(dǎo)致了事件的發(fā)生。

上題的分析解決方法：氫氧化鈉溶液中存在的粒子有Na+﹑OH-﹑H2O，設(shè)計實驗排除Na+，用NaCl溶液;排除H2O，用純水;最后得出結(jié)論，是OH-。

利用這個方法可以解決初中階段感覺比較復(fù)雜的問題：燒堿能使酚酞溶液變紅，可以設(shè)計實驗證明是OH-;純堿溶液也能使酚酞溶液變紅，會是什么粒子呢，你能設(shè)計實驗證明你的猜想假設(shè)嗎？一般的學(xué)生可能會認(rèn)為是CO32-，頭腦比較靈活或者對酸堿鹽的知識掌握比較深的學(xué)生會認(rèn)為可能是OH-，但如何設(shè)計實驗卻成了一個大問題。其實，利用建立的排除參照模型，可以設(shè)計實驗證明CO32-不能使酚酞變紅，如利用碳酸溶液，雖然其中含有CO32-，卻不能使酚酞變紅，問題輕松解決。

利用這個方法可以讓我們對已經(jīng)設(shè)計的實驗進(jìn)行反思評價。

如：設(shè)計實驗，證明二氧化碳和氫氧化鈉的反應(yīng)。

常見的兩種設(shè)計方法可如下圖所示(當(dāng)然還有好多類似原理的設(shè)計方案)。

設(shè)計原理：利用溶液的倒吸現(xiàn)象或者氣球的漲大→壓強(qiáng)減小→二氧化碳?xì)怏w減少→二氧化碳反應(yīng)掉了→二氧化碳和氫氧化鈉溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

反思評價：氫氧化鈉溶液中有氫氧化鈉和水兩種物質(zhì)，要證明是氫氧化鈉使二氧化碳減少，根據(jù)排除參照模型的思想，應(yīng)該排除水使二氧化碳減少的可能性，所以要做個用水代替氫氧化鈉溶液的對比實驗。

3.設(shè)計實驗探究：兩種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新物質(zhì)。利用證明反應(yīng)物消失或證明新物質(zhì)生成的原理來建立參照模型。

初中化學(xué)階段比較多的一種實驗設(shè)計，就是證明化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。如剛才的設(shè)計實驗證明二氧化碳和氫氧化鈉的反應(yīng)，在案例中所舉的例子不難看出，通過證明反應(yīng)物減少或者消失的原理可以來推測原物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，這也是一種參照模型。利用這種模型，我們可以考慮，能通過二氧化碳的減少來證明此反應(yīng)的發(fā)生，是否可以通過氫氧化鈉的減少來證明此化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。有了這樣的思想后，學(xué)生也是可以通過測定溶液中氫氧根離子的減少—即溶液的pH減小的方法來證明，也不失為一種好的方法。

當(dāng)然，證明化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，最直接的方法就是證明新物質(zhì)的生成。所以此反應(yīng)的發(fā)生還可以通過下題所示的方法來證明：

為了證明二氧化碳和氫氧化鈉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，小明進(jìn)行實驗后的實驗報告如下：

②取上述實驗所得溶液于試管中，滴入氯化鈣溶液實驗步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論①將二氧化碳通入氫氧化鈉溶液無明顯現(xiàn)象由第②步反應(yīng)生成的碳酸鈣，說明反應(yīng)①有碳酸鹽新物質(zhì)生成，證明發(fā)生了化學(xué)變化。有白色沉淀生成③往白色沉淀中滴加稀鹽酸白色沉淀溶解，有氣泡生成

請回答下列問題：

⑴寫出第①步發(fā)生的化學(xué)方程式：

⑵寫出第③步化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式：

⑶請分析本實驗方案的不足之處：

________________________________通過這道題目可以看出，實驗設(shè)計者是想通過新物質(zhì)——CO32-的出現(xiàn)來證明反應(yīng)的發(fā)生。通過所談到的排除參照模型第⑶小題的空格也應(yīng)該可以想到。

初中化學(xué)是化學(xué)的啟蒙階段，在這個時候，我們不僅要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也要注意培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。而化學(xué)學(xué)科思想則是化學(xué)的精髓，在初中階段，我們還有其它的好多化學(xué)思想要去慢慢培養(yǎng)，如：分類思想，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)﹑性質(zhì)決定用途的思想，微觀和宏觀相互轉(zhuǎn)化的思想，抽象的問題具體化的思想，在相似中找差別﹑在差別中找變化規(guī)律的思想等。

在大力推進(jìn)素質(zhì)教育、提倡探究性學(xué)習(xí)的今天，我們不能僅僅教給學(xué)生一些簡單的書本知識，而應(yīng)該教會學(xué)生更多的終生記得的化學(xué)知識，那就是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中培養(yǎng)起來的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。這時，我們發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)他們的學(xué)科思想更加重要。

1008-0546（2011）02-0025-03

G632.41

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.02.012