姜 娜
洛陽市第一中學 河南洛陽 471000
在《新課程標準》中重點強調(diào)科學探究是一種重要而有效的學習方式?;瘜W實驗教學對培養(yǎng)學生的“觀察能力、思維能力、實驗能力、自學能力”具有不可替代的作用。本文就怎樣通過化學實驗來培養(yǎng)學生的探究性學習能力發(fā)表一下自己的淺見。
“探究性學習”是指學生在開放的現(xiàn)實生活情境中,通過親身體驗進行的解決問題的自覺學習,是主動地獲取知識、應用知識、解決問題的學習活動。學生通過親身經(jīng)歷和體驗科學探究活動,激發(fā)學習化學的興趣,理解科學的本質(zhì),逐步形成探究性學習能力,從而使他們形成科學的世界觀和人生觀。
通過化學實驗探究讓學生學會根據(jù)具體情況設(shè)計解決問題的實驗方案,并能對眾多的化學實驗方案給予合理的評價和優(yōu)化,是提高學生實驗能力和科學素質(zhì)的有效途徑。
化學實驗設(shè)計是指實驗者在實施化學實驗之前,根據(jù)一定的化學實驗目的和要求,運用有關(guān)的化學知識和技能,對實驗的儀器、裝置、步驟和方法在頭腦中所進行的一種規(guī)劃。在這一過程中,學生既可以通過科學探究親自感受實驗探究成功的樂趣,又可以學習和豐富自己進行科學研究的方法和手段,加深對科學本質(zhì)的認識,提升科學素質(zhì)和實踐能力。例如,學生對氯水中存在H+的實驗探究,經(jīng)過思考,學生先提出下列方案:1.測定氯水的pH;2.往氯水中加入鋅粒;3.在氯水中加入固體Na2CO3;4.往氯水中滴加紫色石蕊試劑;學生按照上述的四個方案逐一進行實驗操作,探究結(jié)果令人驚訝,方案1pH試紙并沒出現(xiàn)明顯的酸色;方案2和方案3溶液中沒有產(chǎn)生氣體;方案4石蕊先變紅而又立刻褪色?!癈l2和水反應產(chǎn)生的HClO和Cl-都能檢驗到,為什么H+的檢驗卻這么困難”?這時,有學生提出,方案1和4可能受到了氯水中HClO漂白性的干擾,方案2和方案3實驗現(xiàn)象不明顯可能是因為溶液中H+ 濃度太小的緣故。在學生對實驗方案進行分析和反思的基礎(chǔ)上接著又提出如下方案:往氯水中加入固體NaHCO3和鎂條,如出現(xiàn)氣泡,則說明氯水中確實存在少量H+。實驗結(jié)果和大家的分析設(shè)計完全一致。
面對眾多的實驗方案,引導學生確立正確的實驗方案評價標準就顯得十分重要。要確定一個好的實驗方案應該具備以下特點:原理清晰,現(xiàn)象明顯;操作簡單,安全可靠;節(jié)省時間,節(jié)約藥品;綠色一體,勇于創(chuàng)新。例如,對“怎樣區(qū)別Br2水和FeCl3兩瓶棕黃色的溶液”這一試題,學生提出探究方案:1.分別加入AgNO3溶液,生成淺黃色沉淀的是溴水,生成白色沉淀的是三氯化鐵溶液。2.分別加入KSCN溶液,溶液顯血紅色是三氯化鐵溶液,無此現(xiàn)象的是溴水。3.分別通入SO2氣體,溶液棕黃色完全褪去的是溴水,溶液棕黃色變?yōu)闇\綠色的是三氯化鐵溶液。4.分別加入少量苯酚溶液,有白色沉淀生成的是溴水,顯紫色的是三氯化鐵溶液。大家認為,方案1在棕黃色溴水中產(chǎn)生淺黃色沉淀和在棕黃色三氯化鐵溶液中產(chǎn)生白色沉淀是很難區(qū)分的,實驗探究結(jié)果證明了該方案存在缺陷;而方案3要制備SO2氣體,必須在通風柜中進行,操作上不方便,不太可取;剩下的兩種方案都較簡便易行,屬于理想方案。在探究實驗中獲得的評價能力的提高促使學生更理性地設(shè)計實驗方案。
如果說正確設(shè)計和評價實驗方案是反映學生科學素質(zhì)的一個重要指標的話,那么能對探究實驗方案進行優(yōu)化則是提升學生科學素質(zhì)更為重要的舉措。例如,SO42-的檢驗,教材上介紹的方法是在待檢液中加入酸性氯化鋇溶液,但是提出以下方案:1.先加過量稀HCl,再加BaCl2溶液;2.先加過量稀鹽酸,再加Ba(NO3)2溶液;3.先加過量稀硝酸,再加Ba(NO3)2溶液;4.先加BaCl2溶液,再加過量稀鹽酸。對方案1,大家覺得科學合理,先加過量稀鹽酸酸化溶液可以排除 Ag+、SO32-、SiO32-、SO32-等離子的干擾,分析和實驗探究結(jié)果完全吻合。方案3先加稀硝酸酸化,如溶液中有 SO32-,肯定可被HNO3氧化成SO42-,對 SO4
2-的檢驗有干擾。方案4只要溶液中有Ag+,對SO42-檢驗的干擾是顯而易見的。唯獨對方案2,大家有一個擔心,如果溶液中的 SO32-與過量鹽酸生成的H2SO3沒有全部分解而被HNO3氧化,豈不對檢驗SO42-又形成了干擾?學生再設(shè)計實驗:在Na2SO3溶液中加入過量稀鹽酸后振蕩,把溶液分成兩份,一份直接加入Ba(NO3)2溶液振蕩,另一份先加熱煮沸并不斷振蕩,讓H2SO3分解產(chǎn)生的SO2全部放出,冷卻后再加入Ba(NO3)2溶液,結(jié)果第一份溶液中有白色沉淀生成,第二份溶液沒有白色沉淀產(chǎn)生,實驗探究證實學生的擔心完全正確。實驗探究最后使全體學生形成了共識:SO42-的檢驗用方案1最好。
探究性學習是一種新的學習方式,是當前提倡的學科教學中實施創(chuàng)新教育的一種可行的途徑。教師可以通過實驗探究培養(yǎng)學生實驗設(shè)計能力、實驗評價能力、優(yōu)化實驗方案的能力。只有這樣,我們才能真正把學生培養(yǎng)成具備各種能力的人才。