重視高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的“異?！?/h1>
2024-03-31 17:27:35徐金華
《學(xué)習(xí)方法報(bào)》教學(xué)研究(理綜) 2024年41期
徐金華
化學(xué)作為一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，要實(shí)施素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育以及新課程改革教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)揮著極其重要的作用。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，無(wú)論是教師課堂演示還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，由于種種原因，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些與預(yù)料的正常實(shí)驗(yàn)結(jié)果不相符合的現(xiàn)象，其中有顏色變化的異常、生成物氣味的異常、事故發(fā)生的異常等等。
實(shí)驗(yàn)中異常現(xiàn)象的出現(xiàn)，會(huì)對(duì)學(xué)生造成認(rèn)知沖突。教師若不及時(shí)加以正確的引導(dǎo)和徹底解決，勢(shì)必會(huì)影響教學(xué)效果，給學(xué)生留下知識(shí)盲點(diǎn)。找出產(chǎn)生異常現(xiàn)象的原因，變“異?！睘椤罢！保桥囵B(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、善于觀察、自主探究的科學(xué)素質(zhì)的一種有效的方法和途徑，可增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
一、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異常的成因
（一）因試劑的純度引起的實(shí)驗(yàn)異常
高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，不同實(shí)驗(yàn)對(duì)所選擇的實(shí)驗(yàn)藥品純度的要求也是不同的。限于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)條件，有些實(shí)驗(yàn)往往會(huì)產(chǎn)生“失?！爆F(xiàn)象。例如，在做甲烷的燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，用無(wú)水醋酸鈉和堿石灰制備CH4氣體，在用石英玻璃管燃燒時(shí)卻發(fā)現(xiàn)火焰呈黃色。這是由于制備氣體時(shí)反應(yīng)物受熱不均勻，局部溫度過(guò)高所致，使產(chǎn)生的甲烷不純，含有丙酮等雜質(zhì)氣體。因此可以在實(shí)驗(yàn)前將無(wú)水醋酸鈉和堿石灰充分烘干、研細(xì)、混勻，同時(shí)要保證堿石灰過(guò)量。
（二）因試劑加入順序的先后引起的實(shí)驗(yàn)異常。
教師或?qū)W生在實(shí)驗(yàn)中，若將化學(xué)試劑的加入順序變更以后，有可能引起實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯甚至得到截然不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
（三）因副反應(yīng)的存在導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異常
很多化學(xué)反應(yīng)中都有副反應(yīng)的存在，有些副反應(yīng)甚至影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
（四）因?qū)嶒?yàn)溫度控制不當(dāng)引起的實(shí)驗(yàn)異常
溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)趨勢(shì)的一個(gè)重要方面。溫度的高低往往決定了一個(gè)反應(yīng)能否發(fā)生、向什么方向發(fā)生等問(wèn)題。所以，溫度的合理控制對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果至關(guān)重要。
例如，在做乙醇的氧化實(shí)驗(yàn)時(shí)，將螺旋狀的銅絲加熱變黑后，如不迅速插入乙醇，反復(fù)幾次，并不會(huì)看到銅絲變紅亮，也不會(huì)聞到刺激性氣味。因?yàn)殂~絲插入速度太慢，使銅絲溫度下降后反應(yīng)就不能發(fā)生了。
在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了上述原因以外，所用試劑的濃度大小、試劑選用的恰當(dāng)與否、酸堿介質(zhì)環(huán)境、儀器的選用及裝置是否合理，以及實(shí)驗(yàn)操作者自身基本操作是否過(guò)關(guān)等方面也會(huì)引起實(shí)驗(yàn)的異常現(xiàn)象。
二、異?，F(xiàn)象的合理利用
實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)預(yù)料之外的情況是可能發(fā)生的，關(guān)鍵是采取正確的補(bǔ)救措施。如何對(duì)待實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象？意外中蘊(yùn)含著正常，關(guān)鍵是透過(guò)表象看到本質(zhì)。教師要抓住實(shí)驗(yàn)中的意外，抓住學(xué)生旺盛的求知欲，積極引導(dǎo)并給予合理的分析解釋，給學(xué)生留下更深刻的記憶，教學(xué)目的也就能輕易實(shí)現(xiàn)，使師生雙方在探索活動(dòng)中相互得到提高。
（一）利用異?，F(xiàn)象提高教師自身專業(yè)素質(zhì)
實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象要求教師在教育教學(xué)實(shí)踐中思考、分析、研究，并不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)和理論，進(jìn)一步使教師樹(shù)立起“科研先導(dǎo)”的意識(shí)，提高教師的科研能力，使教師由“經(jīng)驗(yàn)型”向“科研型”“創(chuàng)新型”轉(zhuǎn)化。
（二）利用異?，F(xiàn)象進(jìn)行反思性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，逐步使學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)思考、會(huì)思考的習(xí)慣
當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失敗或誤差較大時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，反思失敗的原因以找到切實(shí)可行的方法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
例如，在做鹽類水解實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生在測(cè)定NaCl溶液的pH 時(shí)卻發(fā)現(xiàn)其結(jié)果往往不等于7，而是略大于7。這時(shí)就不能主觀臆斷地把結(jié)果記為7，而應(yīng)該讓學(xué)生從溶液、環(huán)境、試紙等方面仔細(xì)探索產(chǎn)生異?，F(xiàn)象的原因。教師此時(shí)要當(dāng)好“領(lǐng)路人”角色，多與學(xué)生交流，鼓勵(lì)其對(duì)這些異常現(xiàn)象進(jìn)行探討，這樣不但提供學(xué)生主動(dòng)思考、表達(dá)的機(jī)會(huì)，也有助于學(xué)生樹(shù)立自信心。
（三）利用異?，F(xiàn)象，積極開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，從而提高學(xué)生探究的水平和創(chuàng)新能力
在化學(xué)教學(xué)中，只要學(xué)生留心觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，注意捕捉奇特的變化，就可以發(fā)現(xiàn)許多實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象，對(duì)這些異常現(xiàn)象進(jìn)行探究會(huì)得到很多重要的發(fā)現(xiàn)。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)見(jiàn)怪不怪的現(xiàn)象著手探究、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。中學(xué)化學(xué)中異?，F(xiàn)象很多，其中很多異?，F(xiàn)象都可以成為學(xué)生進(jìn)行探究的極好材料。
疑問(wèn)：根據(jù)離子反應(yīng)方程式的分析，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是單質(zhì)鋁與氫離子反應(yīng)，那么為什么氫離子濃度相同的稀鹽酸與鋁片反應(yīng)的速率卻比稀硫酸要快得多？
猜想與假設(shè)：溶液中除氫離子外的其他離子（Cl-、SO2-
4? ）可能會(huì)影響反應(yīng)速率。稀鹽酸中產(chǎn)生H+，速度比稀硫酸中快，那么，是否Cl-對(duì)反應(yīng)有促進(jìn)作用，SO2-
4? 對(duì)反應(yīng)有抑制作用呢？
探究方案制定與實(shí)施：用體積相同的1mo1/L的稀鹽酸和0.5mo1/L的稀硫酸分別與相同的鋁片反應(yīng)，驗(yàn)證了這個(gè)題目的正確性。兩者再進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)分別檢查Cl-和 SO2-
4? 對(duì)反應(yīng)速率的影響。
再進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
1.若往稀硫酸中加入一定量固體NaCl后，再與Al反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的速率加快。
2.若往稀鹽酸中加入一定量固體 Na2SO4后，再與Al反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的速率減慢。
通過(guò)以上等實(shí)驗(yàn)對(duì)這些“異?！爆F(xiàn)象加以分析、探究，喚起了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，進(jìn)而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，將“苦學(xué)”變?yōu)椤昂脤W(xué)”“樂(lè)學(xué)”，這正是當(dāng)前教育改革所追求的教學(xué)理念。
在以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為中心的新課改要求下，化學(xué)實(shí)驗(yàn)更要突出學(xué)科特點(diǎn)，提高實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)不能停留在單純講實(shí)驗(yàn)題的狀態(tài)。因此在教學(xué)中要還化學(xué)實(shí)驗(yàn)以本來(lái)面目，要將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得更嚴(yán)密，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察要全面，實(shí)驗(yàn)結(jié)果要準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)論要富有科學(xué)性。教師要充分利用學(xué)校資源和電化教學(xué)優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生看名師是怎么做實(shí)驗(yàn)和講實(shí)驗(yàn)的。把常用儀器、常用裝置搬到實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生親自動(dòng)手去做去感受。查漏補(bǔ)缺，強(qiáng)化基礎(chǔ)及思維的薄弱環(huán)節(jié)及盲點(diǎn)，盡量創(chuàng)造條件，補(bǔ)做高一、高二漏做實(shí)驗(yàn)，或重做一些具有代表性的典型試驗(yàn)。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)習(xí)題的要求，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案對(duì)學(xué)生進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，從而理清化學(xué)這一自然學(xué)科學(xué)科特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)高中化學(xué)所應(yīng)具備的素養(yǎng)和能力。
總而言之，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于各種因素的影響，偶爾會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異常的情況，教師要正視異?，F(xiàn)象，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生探究引起異常的原因，加深對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，促進(jìn)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的提高。
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徐金華
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一、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異常的成因
（一）因試劑的純度引起的實(shí)驗(yàn)異常
高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，不同實(shí)驗(yàn)對(duì)所選擇的實(shí)驗(yàn)藥品純度的要求也是不同的。限于中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)條件，有些實(shí)驗(yàn)往往會(huì)產(chǎn)生“失?！爆F(xiàn)象。例如，在做甲烷的燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，用無(wú)水醋酸鈉和堿石灰制備CH4氣體，在用石英玻璃管燃燒時(shí)卻發(fā)現(xiàn)火焰呈黃色。這是由于制備氣體時(shí)反應(yīng)物受熱不均勻，局部溫度過(guò)高所致，使產(chǎn)生的甲烷不純，含有丙酮等雜質(zhì)氣體。因此可以在實(shí)驗(yàn)前將無(wú)水醋酸鈉和堿石灰充分烘干、研細(xì)、混勻，同時(shí)要保證堿石灰過(guò)量。
（二）因試劑加入順序的先后引起的實(shí)驗(yàn)異常。
教師或?qū)W生在實(shí)驗(yàn)中，若將化學(xué)試劑的加入順序變更以后，有可能引起實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯甚至得到截然不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
（三）因副反應(yīng)的存在導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異常
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（四）因?qū)嶒?yàn)溫度控制不當(dāng)引起的實(shí)驗(yàn)異常
溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)趨勢(shì)的一個(gè)重要方面。溫度的高低往往決定了一個(gè)反應(yīng)能否發(fā)生、向什么方向發(fā)生等問(wèn)題。所以，溫度的合理控制對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)結(jié)果至關(guān)重要。
例如，在做乙醇的氧化實(shí)驗(yàn)時(shí)，將螺旋狀的銅絲加熱變黑后，如不迅速插入乙醇，反復(fù)幾次，并不會(huì)看到銅絲變紅亮，也不會(huì)聞到刺激性氣味。因?yàn)殂~絲插入速度太慢，使銅絲溫度下降后反應(yīng)就不能發(fā)生了。
在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了上述原因以外，所用試劑的濃度大小、試劑選用的恰當(dāng)與否、酸堿介質(zhì)環(huán)境、儀器的選用及裝置是否合理，以及實(shí)驗(yàn)操作者自身基本操作是否過(guò)關(guān)等方面也會(huì)引起實(shí)驗(yàn)的異常現(xiàn)象。
二、異?，F(xiàn)象的合理利用
實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)預(yù)料之外的情況是可能發(fā)生的，關(guān)鍵是采取正確的補(bǔ)救措施。如何對(duì)待實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象？意外中蘊(yùn)含著正常，關(guān)鍵是透過(guò)表象看到本質(zhì)。教師要抓住實(shí)驗(yàn)中的意外，抓住學(xué)生旺盛的求知欲，積極引導(dǎo)并給予合理的分析解釋，給學(xué)生留下更深刻的記憶，教學(xué)目的也就能輕易實(shí)現(xiàn)，使師生雙方在探索活動(dòng)中相互得到提高。
（一）利用異?，F(xiàn)象提高教師自身專業(yè)素質(zhì)
實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象要求教師在教育教學(xué)實(shí)踐中思考、分析、研究，并不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)和理論，進(jìn)一步使教師樹(shù)立起“科研先導(dǎo)”的意識(shí)，提高教師的科研能力，使教師由“經(jīng)驗(yàn)型”向“科研型”“創(chuàng)新型”轉(zhuǎn)化。
（二）利用異?，F(xiàn)象進(jìn)行反思性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，逐步使學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)思考、會(huì)思考的習(xí)慣
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例如，在做鹽類水解實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生在測(cè)定NaCl溶液的pH 時(shí)卻發(fā)現(xiàn)其結(jié)果往往不等于7，而是略大于7。這時(shí)就不能主觀臆斷地把結(jié)果記為7，而應(yīng)該讓學(xué)生從溶液、環(huán)境、試紙等方面仔細(xì)探索產(chǎn)生異?，F(xiàn)象的原因。教師此時(shí)要當(dāng)好“領(lǐng)路人”角色，多與學(xué)生交流，鼓勵(lì)其對(duì)這些異常現(xiàn)象進(jìn)行探討，這樣不但提供學(xué)生主動(dòng)思考、表達(dá)的機(jī)會(huì)，也有助于學(xué)生樹(shù)立自信心。
（三）利用異?，F(xiàn)象，積極開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，從而提高學(xué)生探究的水平和創(chuàng)新能力
在化學(xué)教學(xué)中，只要學(xué)生留心觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，注意捕捉奇特的變化，就可以發(fā)現(xiàn)許多實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象，對(duì)這些異常現(xiàn)象進(jìn)行探究會(huì)得到很多重要的發(fā)現(xiàn)。教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)見(jiàn)怪不怪的現(xiàn)象著手探究、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。中學(xué)化學(xué)中異?，F(xiàn)象很多，其中很多異?，F(xiàn)象都可以成為學(xué)生進(jìn)行探究的極好材料。
疑問(wèn)：根據(jù)離子反應(yīng)方程式的分析，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是單質(zhì)鋁與氫離子反應(yīng)，那么為什么氫離子濃度相同的稀鹽酸與鋁片反應(yīng)的速率卻比稀硫酸要快得多？
猜想與假設(shè)：溶液中除氫離子外的其他離子（Cl-、SO2-
4? ）可能會(huì)影響反應(yīng)速率。稀鹽酸中產(chǎn)生H+，速度比稀硫酸中快，那么，是否Cl-對(duì)反應(yīng)有促進(jìn)作用，SO2-
4? 對(duì)反應(yīng)有抑制作用呢？
探究方案制定與實(shí)施：用體積相同的1mo1/L的稀鹽酸和0.5mo1/L的稀硫酸分別與相同的鋁片反應(yīng)，驗(yàn)證了這個(gè)題目的正確性。兩者再進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)分別檢查Cl-和 SO2-
4? 對(duì)反應(yīng)速率的影響。
再進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)：
1.若往稀硫酸中加入一定量固體NaCl后，再與Al反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的速率加快。
2.若往稀鹽酸中加入一定量固體 Na2SO4后，再與Al反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的速率減慢。
通過(guò)以上等實(shí)驗(yàn)對(duì)這些“異?！爆F(xiàn)象加以分析、探究，喚起了學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，進(jìn)而調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，將“苦學(xué)”變?yōu)椤昂脤W(xué)”“樂(lè)學(xué)”，這正是當(dāng)前教育改革所追求的教學(xué)理念。
在以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為中心的新課改要求下，化學(xué)實(shí)驗(yàn)更要突出學(xué)科特點(diǎn)，提高實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)不能停留在單純講實(shí)驗(yàn)題的狀態(tài)。因此在教學(xué)中要還化學(xué)實(shí)驗(yàn)以本來(lái)面目，要將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得更嚴(yán)密，引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察要全面，實(shí)驗(yàn)結(jié)果要準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)結(jié)論要富有科學(xué)性。教師要充分利用學(xué)校資源和電化教學(xué)優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生看名師是怎么做實(shí)驗(yàn)和講實(shí)驗(yàn)的。把常用儀器、常用裝置搬到實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生親自動(dòng)手去做去感受。查漏補(bǔ)缺，強(qiáng)化基礎(chǔ)及思維的薄弱環(huán)節(jié)及盲點(diǎn)，盡量創(chuàng)造條件，補(bǔ)做高一、高二漏做實(shí)驗(yàn)，或重做一些具有代表性的典型試驗(yàn)。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)習(xí)題的要求，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案對(duì)學(xué)生進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，從而理清化學(xué)這一自然學(xué)科學(xué)科特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)高中化學(xué)所應(yīng)具備的素養(yǎng)和能力。
總而言之，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)由于各種因素的影響，偶爾會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異常的情況，教師要正視異?，F(xiàn)象，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生探究引起異常的原因，加深對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解，促進(jìn)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的提高。
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