張潔

一、問題的提出

在化學(xué)教學(xué)中，因為實驗體系的各種非控制性因素，教師的演示實驗或?qū)W生實驗均可能會與預(yù)期的結(jié)果發(fā)生一定的偏差，出現(xiàn)不同程度的異?，F(xiàn)象，甚至?xí)?dǎo)致實驗的失敗。實驗的“異?！爆F(xiàn)象經(jīng)常讓學(xué)生困惑。能不能讓這個“異?！爆F(xiàn)象合理、恰當(dāng)?shù)匕l(fā)揮應(yīng)有的教育作用呢？

馬赫穆托夫指出：問題情境是指在一定的教學(xué)環(huán)境中，由于學(xué)生以前所掌握的知識和實踐活動的方法，在客觀上不足以解決已產(chǎn)生的任務(wù)時，所引起的那種智力困窘狀況。一個好的問題情境會引發(fā)學(xué)生的“認(rèn)知沖突”，使學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生興趣和高度的注意力，從而促進教學(xué)效果的提高。“異常實驗現(xiàn)象”給學(xué)生提供了真實的問題情境，“異常實驗現(xiàn)象”與學(xué)生己有的知識或預(yù)期不一致，會引起學(xué)生認(rèn)識上的矛盾沖突，從而促使學(xué)生為解惑而主動探索、思考。

抓住這些異常的實驗現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)問題情境，可以讓學(xué)生在探尋“異常”的原因、設(shè)計實驗的改進中，更深刻地理解事物的本質(zhì)，更有效地提高教學(xué)效果。

二、教學(xué)案例

案例1：在“碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”中，從物質(zhì)類別以及結(jié)合原有知識分析之后，學(xué)生對碳酸鈉、碳酸氫鈉的性質(zhì)有了初步的認(rèn)識。隨后就是分組實驗，其中一項：【實驗3】將0.1mol/L的CaCl2溶液分別滴入0.1mol/L Na2CO3和NaHCO3溶液中。

實驗發(fā)現(xiàn)兩支試管中均出現(xiàn)了白色沉淀.根據(jù)初中的知識學(xué)生知道，CaCO3在水中是難溶物，而

Ca（HCO3）2是可溶物。因此向碳酸鈉溶液和碳酸氫鈉溶液中加入CaCl2溶液，出現(xiàn)渾濁的溶液是碳酸鈉溶液。

但現(xiàn)象和預(yù)期不符合，以為實驗失敗了，學(xué)生都很疑惑。這時筆者就提醒學(xué)生既然大家都出現(xiàn)了這種現(xiàn)象，這可能不是偶然現(xiàn)象，其中也許有必然的聯(lián)系，請學(xué)生思考、討論。討論后，學(xué)生主要給出了以下假設(shè)。假設(shè)1：初中是在澄清石灰水中通入二氧化碳，石灰水變混濁。繼續(xù)通入二氧化碳，又變澄清。從而得出CaCO3在水中是難溶物，而Ca（HCO3）2是可溶物。但Ca（OH）2是微溶物，澄清石灰水中的Ca（OH）2濃度小，生成的Ca（HCO3）2濃度也小，所以全部溶解。但該實驗條件下Ca（HCO3）2濃度大，故可能沉淀。假設(shè)2：從物質(zhì)類別來看NaHCO3屬于弱酸根酸式鹽，存在

NaHCO3Na++HCO-3

HCO-3H++CO2-3

NaHCO3溶液中也有CO2-3，可能生成了CaCO3沉淀。筆者對學(xué)生的假設(shè)沒做任何評價，給出了兩張信息卡，請同學(xué)結(jié)合信息討論如何通過理論或?qū)嶒瀬眚炞C相關(guān)假設(shè)？

【信息卡1】20℃時的溶解度（見表1）

【信息卡2】已知20℃時0.1 mol/L NaHCO3溶液中CO2-3的濃度約為2.4×10-5 mol/L

根據(jù)信息卡，通過簡單計算，學(xué)生很快排除了假設(shè)1，關(guān)于假設(shè)2學(xué)生認(rèn)為雖然兩者都有CO2-3，但濃度相差很大，猜想如果控制NaHC03溶液的濃度則白色沉淀就不會出現(xiàn)。討論后，設(shè)計了表2所列實驗。

【實驗3改進】

表2

操作

現(xiàn)象

分別取約5 mL 0.1mol/L的 Na2CO3、NaHCO3溶液置于兩試管中，加水稀釋（約加5 mL水），分別滴入0.1 mol/L的CaCl2溶液

Na2CO3溶液中出現(xiàn)白色沉淀

NaHCO3溶液中出現(xiàn)白色沉淀（少量）

分別取約5 mL 0.1 mol/L的Na2CO3、NaHCO3溶液置于兩試管中，加水稀釋（約加10mL水），分別滴入0.1mol/L的CaCl2溶液

Na2CO3溶液中出現(xiàn)白色沉淀

NaHCO3溶液中未出現(xiàn)白色沉淀

接下來讓學(xué)生思考：CaCl2能否鑒別

Na2CO3、NaHCO3溶液？學(xué)生順利得出結(jié)論：CaCl2可以鑒別Na2CO3、NaHCO3溶液，但只能是稀溶液。所以對于鑒別未知濃度的Na2CO3、NaHCO3溶液，選擇CaCl2溶液不是非常恰當(dāng)?shù)摹Ｈ魶]有“都有白色沉淀”這個意外現(xiàn)象的出現(xiàn)，學(xué)生也不會去主動探究、主動思考。而通過以上的討論，學(xué)生對于NaHCO3溶液中存在的

HCO-3H++CO2-3

有了一定的了解，這對于理解NaHCO3與鹽酸反應(yīng)更劇烈，NaHCO3與澄清石灰水反應(yīng)有沉淀產(chǎn)生都有幫助。

案例2：“鐵及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用”中，F(xiàn)e2+與Fe3+之間的相互轉(zhuǎn)化是一個重要內(nèi)容。課堂上學(xué)生的分組實驗，提供了下列試劑和儀器：KSCN溶液、FeSO4溶液、鐵粉、溴水、雙氧水、NaOH溶液、煤油、試管若干、長膠頭滴管、藥匙、紙槽。要求學(xué)生4人一組探究Fe2+與Fe3+之間的相互轉(zhuǎn)化。實驗前，給出有關(guān)信息資料：

【信息卡1】含F(xiàn)e3+的溶液遇KSCN溶液會呈現(xiàn)血紅色；而含F(xiàn)e2+的溶液遇KSCN溶液不變色。

【信息卡2】水溶液中，F(xiàn)e（OH）3紅褐色沉淀；Fe（OH）2白色沉淀。

實驗剛開始就出問題了：學(xué)生在FeSO4溶液中滴加KSCN溶液時，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了血紅色！

那為什么會出現(xiàn)紅色呢？”學(xué)生經(jīng)過思考，認(rèn)為Fe2+被空氣中的氧氣氧化成了Fe3+。筆者繼續(xù)引導(dǎo)：怎樣驗證是被氧氣氧化了呢？又如何重新得到

FeSO4溶液呢？配制FeSO4溶液的時候得采取什么措施？學(xué)生熱情高漲，用所提供的試劑完成了實驗任務(wù)。接著要求學(xué)生增做一個實驗：制取

Fe（OH）2 。學(xué)生一開始都是直接往FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，幾乎看不到明顯的白色。經(jīng)分析討論，很多組的學(xué)生迅速意識到了問題：被氧氣氧化了。然后再提出有沒有方法可以看到白色沉淀，而且可以讓白色沉淀保持較長。學(xué)生又開始了積極的嘗試。若沒有“出現(xiàn)紅色”這個意外現(xiàn)象的刺激，學(xué)生進行實驗可能是機械的，思維層次上也是低級的。而出現(xiàn)這種情況的“實驗異?！?，讓學(xué)生直接觸摸到了他們沒有想到或是不懂的東西，他們的思維才開始真正活躍.才會真正地進行實驗探究。

三、教學(xué)感悟

“異常”實驗在真實的教學(xué)中有很多，有些我們會人為避開。如“ 碳酸鈉的性質(zhì)與應(yīng)用”的教學(xué)中，往往會出現(xiàn)“CaCl2可以鑒別Na2CO3、NaHCO3溶液”的觀點，上過這節(jié)課的教師都知道，兩者都出現(xiàn)白色沉淀是正常的，要出現(xiàn)區(qū)別，則要控制NaHCO3溶液的濃度。教師通常會事先準(zhǔn)備好合適濃度的NaHCO3溶液以求出現(xiàn)理想的現(xiàn)象。有些則很難避免，如Fe2+的氧化。何不讓“異?！睂嶒灣霈F(xiàn)在學(xué)生面前呢， 讓他們發(fā)現(xiàn)“異?！薄岢鰡栴}——解決問題，提高學(xué)生的質(zhì)疑能力、分析問題和解決問題的能力。在利用“異?！睂嶒瀯?chuàng)設(shè)問題情境時，教師要把握下面幾點：

1.“異常”實驗現(xiàn)象是可利用的教學(xué)資源

“異?！睂嶒炌钦鎸崱⒎穷A(yù)設(shè)性的，引發(fā)了學(xué)生的問題意識，有時對教師來說也是未知的。面對“異?！鄙踔潦鞘〉膶嶒?， 教師怎么辦？ 有些教師把異?，F(xiàn)象當(dāng)做“浪費了時間”甚至“失敗的恥辱” 往往簡單帶過，甚至不了了之。但如果教師能在“異常實驗”中收集、 挖掘可利用的因素， 并利用失敗的實驗進行探究，把實驗的目的性與方向性加以轉(zhuǎn)變，“異常實驗”就成為創(chuàng)新的起點，是珍貴的教學(xué)資源。

2.提高專業(yè)素質(zhì)，注意素材的積累

對于實驗教學(xué)，教師要作充分的準(zhǔn)備，課前要反復(fù)演練，實驗結(jié)果力求與課本內(nèi)容相符合。但當(dāng)實驗現(xiàn)象與預(yù)設(shè)的結(jié)果不同時，教師就應(yīng)和學(xué)生一起分析其原因，實事求是地探究實驗的真實結(jié)果。在這一過程中，教師的引導(dǎo)很重要。教師的引導(dǎo)包括：提出適當(dāng)?shù)膯栴}以引起學(xué)生的思考和討論；在討論中設(shè)法把問題一步步引向深入，以加深學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容的理解；要啟發(fā)誘導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)規(guī)律、自己去糾正和補充錯誤的或片面的認(rèn)識等等。教師需要收集大量資料，分析處理，對教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了較高的要求。而在現(xiàn)行中學(xué)化學(xué)教材中的實驗，經(jīng)常會遇到形形色色的異常現(xiàn)象：如用高錳酸鉀制氧氣時，發(fā)現(xiàn)幾乎每次實驗的產(chǎn)率都大于100%；如鎂條與硝酸反應(yīng)一般得不到氫氣，而鎂條與0.4 mol/L的稀硝酸反應(yīng)竟然收集到氫氣；如教材上鎂與冷水不反應(yīng)，但實際上鎂與冷水反應(yīng)后的溶液中加入酚酞，溶液變紅；碘與淀粉反應(yīng)顯藍(lán)色，而當(dāng)溫度高于55時卻顯無色…。如果對這些異?，F(xiàn)象能有所了解，在教學(xué)中就能靈活應(yīng)用以達到所需的教學(xué)效果。

總之，將化學(xué)教學(xué)中出現(xiàn)的“異常實驗現(xiàn)象”作為引導(dǎo)學(xué)生主動質(zhì)疑的契機，創(chuàng)設(shè)問題情景，喚起學(xué)生的求知欲，這樣的化學(xué)課堂才能成為學(xué)生創(chuàng)造性思維發(fā)展的殿堂。

（收稿日期：2016-12-13）