如何利用化学实验中的异常现象进行探究式学习

来源:用户上传      作者: 林志阳

　　中学化学实验中经常会出现一些异常现象，教师在面对和处理这些异常现象时经常显得有些无所适从，无法很好地解释和答疑。如何合理地利用这些化学实验中的异常现象进行探究式学习?笔者结合自己的教学实践和认识谈谈体会。
　　
　　一、探究式学习与化学实验异常现象的关系
　　
　　探究性学习是指从学科领域或现实生活中选择和确立主题，在教学中创设类似于学术研究的情境，学生通过独立自主地发现问题、实验、操作、调查、搜集与处理信息、表达与交流等探索活动，获得知识，培养能力，发展情感与态度，特别是发展探索精神与创新能力。完成探究式学习有一个非常重要的环节，就是找到适合的探究对象和内容作为探究的载体，也称为探究素材。因为有价值的素材才能够使探究活动做到有的放矢，得出有价值的成果；其次，素材具备一定科学性和趣味性，才能调动学生的主动性和积极性。当然，素材若具有一定的原创性或不确定性，将大大满足学生的好奇心，从而激发他们的探究意识和创新能力。目前，在中学化学的教学中，探究式学习仍处于试验阶段，但是，它的魅力正在逐步显现。在化学学习过程中运用探究式学习的方法，首先要解决“探究什么”的问题，对化学实验现象中异常现象的探究由于同时具备科学性、可操作性和趣味性，能将课堂的学习活动推向深入，因此可作为探究式学习很好的载体。在探求实验异常现象的本质过程中须完整地重复科学研究的一般程序和方法，与探究式学习的内在要求是一致的。在化学学习过程中，关注实验异常现象，注重运用探究式学习的方法去研究，可以极大推动化学学习，提高学生的科学素养。
　　
　　二、充分认识化学实验中的异常现象的探究价值
　　
　　化学实验中的异常现象是化学探究活动中重要的素材和载体，具有很好的探究价值。一方面，在内容上，化学异常现象与化学课堂教学具有同步性，多数异常现象大多是在化学课堂上即时出现的，其内容的实质与相应的中学化学知识有关，探究的内容没有超出学生的认知范围，探究过程可以使学生巩固所学知识，懂得学以致用：另一方面，在手段和方法上，仅使用中学阶段常见的仪器和试剂，选择中学化学通用的一些方法和手段基本可以完成大多数探究过程，只少部分可能需要用到一些较先进的仪器设备和试剂，这样既可以强化学生的实验基本的操作技能，还能够拓展学生的视野，提高学生解决问题的能力。
　　当然，由于对化学实验中的异常现象的探究符合学生的心理期待，更容易引起学生的共鸣，赢得学生的认可。探究式学习与探求实验异常现象的本质并不矛盾，而是相辅相成，相互促进的。两者结合在一起，学生既掌握了探究式学习的方法，也对实验异常现象有了新的认识。探究过程激发了学生的创新意识，提升了学生的化学素养，培养了学生严谨求实的科学作风。
　　
　　三、利用化学实验中的异常现象进行探究式学习的实施过程
　　
　　在揭秘化学异常现象的过程中，探究式学习可以贯穿始终，具体的实施过程可以分为五个阶段：观察现象发现问题一产生质疑，提出问题一搜集和按理资料一设计与实施探究方案一分析结果并得出结论。试以铝和稀盐酸、稀硫酸反应为例作介绍：
　　
　　
　　1.观察现象发现问题
　　学生在做Al和酸的反应中，使用pH值相同的稀盐酸和稀硫酸分别与相同大小质地一样的铝片反应。实验过程中，认真观察现象，发现异常：Al与稀盐酸反应时气泡速度较快，而Al和稀硫酸反应时产生气泡速度很慢。在这个过程中观察要仔细，要有敏锐的直觉，及时发现问题。
　　
　　2.产生质疑提出问题
　　根据所掌握的知识，Al与酸的反应主要是与H+反应，DH值相同意味着(H+)相等，想像中反应的速率应该是一样的。怎么会产生这样的差异呢?学生产生很大的疑问，教师指导他们分析实验过程，铝片相同而所用的酸不同，而两种酸中(H+相等，问题可能就出在cl和SO4上，提出问题：Al和DH相同的稀盐酸和稀硫酸反应的速率为什么会不一样呢?提出猜想：(1)cl-对反应有促进作用；(2)SO4对反应有抑制作用。
　　
　　3.搜集和整理资料
　　与这个探究活动相关的学科知识涉及：金属和酸反应、影响化学反应速率的因素、Al的性质、C1-和SO4的性质。查找相关内容的资料，为探究活动提供理论支持，查找这种异常现象前人是否有过研究，研究的结论如何。将搜集到的资料进行有条理的整理，以便为接下去设计的探究实验方案作好充分的准备。
　　
　　4.设计和实施探究方案
　　准备就绪后，着手设计和实施探究方案，取两片等质量且外形和组成相同。表面经砂纸打磨的铝片(彻底除去氧化膜)，分别加入到盛有等体积、等pH值的稀盐酸和稀硫酸的两支试管中，然后往盛有稀硫酸的试管中加入少量NaCl固体或KCl固体，观察反应速率是否加快：往盛有稀盐酸的试管中加入少量NaSO2SOSO4固体或K2SO4。固体，观察反应速率是否变慢。在实施方案的过程中要认真观察现象的细微变化，及时记录所观察到的现象。
　　
　　5.分析结果并得出结论
　　上述实验的结果是增大溶液中的Cl-浓度，可以加快化学反应速率，增大溶液中的SO4的浓度，化学反应速率减缓。由此，我们可以得出这样的结论：c1-对Al与酸的反应有促进作用，而 SOSO4一则对反应有抑制作用。
　　实验的异常现象的原因由学生通过探究性学习获得，学生在学习过程中不是通过教师的讲解和说教获得解释，而是由自己亲身体验，通过一系列的手脑并用的实践活动获得，这不仅让他们的能力得到充分的锻炼和挖掘，而且心理上得到满足，获得成功体验，增进了他们学习的热情和兴趣。
　　总之，探究性学习对学生能力的提高有很大的帮助，在新课程中已经广泛被采用，但是，探究素材的选取决定了探究活动能否得到学生的欢迎，更关系到探究活动能否顺利开展。化学实验中出现异常现象如果没有正确对待，灵活处理，也会影响学生能力发展。化学实验的异常现象具备了作为探究性学习的素材的种种要求，因此，在化学课堂上，不要将实验中出现的“异常”归结为“失败”，而应该进行整理研究，选择性地引入探究性学习模式进行研究分析，培养学生学科学、爱科学的学习观念，提高学生的质疑精神和创新思想。

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