新課程化學實驗設計思維探究的實踐

摘要 化學新教材中給出較多的探究性實驗，但在開展探究式教學時因各種原因難以實施。轉變思維方式，設計出操作性好、說理性強、具有創新性的探究性實驗。

關鍵詞 化學實驗；思維；探究

中圖分類號 G633.8 文獻標識碼 B 文章編號 1671-489X（2008）016-0153-02

1 彰顯思維

探究化學問題時，我們常常會遇到所探究的問題無法呈現出實驗現象，有時即便有現象也是肉眼看不見的。這就要求我們想方設法的使實驗的現象“顯現”出來。根據生活中的經驗進行彰顯思維有時會使問題迎刃而解。

具體比如：在完成和Br2反應的實驗時，根據學生已學知識，學生可能認為是加成，也可能是取代，我們就可以讓學生進行大膽的猜想與假設，并讓學生對自己的猜想與假設開展實驗探究，具體如表1所示。

2 發散思維

所謂發散思維就是打破一般的思維程序，從多方面多角度去思考問題，探究原因、尋找結果。應用這一方法進行思維有時也會給探究實驗的設計帶來突破。

例如：在通常狀況下100 mL酒精和100 mL水混和，總體積約變為195 mL，那是因為分子間是有一定間隙。但學生會有疑問，分子在間隙間是否就可以穿插呢？到了高中，學生學習了分子間作用力后，還會進一步提出問題，分子間不是有作用力嗎？這種作用力在混和液體是否有變化呢？更有學生會根據逆向思維提出是否有兩種液體混合有體積增大的呢？教師可以提示學生極性不同的2種互溶液體因為分子間排列的變化，分子間作用力發生變化，有可能體積增大，比如乙酸和苯的混和。因為乙酸和苯易揮發，我們可以通過測定混和液的密度來測量混和后體積的變化（表2）。（說明：PC6H6=0.878 4 g#8226;ml-1，POH3COOH=1.053 8 g#8226;ml-1）

3 改變強弱思維

有些探究式實驗雖然可以獲得成功，但實驗的現象很不明顯，近處都難以觀察，更不用說處于遠處的學生，這種實驗的成功率往往也很低。有時我們還會遇到一些有毒氣體實驗，而使實驗難以獲得成功。遇到這些情況，要分析產生這種情況的主要因素，采用改變強弱對比的思維方法，巧妙地改變影響因素的強弱，或安全性，可以使實驗的可見度與成功率大大提高。

比如，過氧化鈉與水的反應。教材中滴水的方法易使溫度降低，導致實驗成功率不是很高。我們可以利用水蒸氣與過氧化鈉反應，能百分之百的看到棉花著火，且操作簡便，現象更為明顯。具體如下：用脫脂棉將過氧化鈉粉末包好，扎上細鐵絲，再懸掛在沸水上方。

4 信息轉換思維

化學學科上常常遇到要探究的問題是看不見摸不著的，這就給我們的探究帶來一定的難度。怎樣把看不見摸不著的問題在探究過程中轉換成明顯的現象讓學生清楚地觀察到，利用學生知曉的化學知識及規律進行轉換設計，是一條很好的思維途徑。

例如：新教材《物質結構與性質》中在驗證分子極性時，采用的是H2O和CCl4分別裝在酸式滴定管中，利用帶電的玻璃棒靠近從滴定管下端流出的細流是否發生偏轉來說明H2O是極性分子，而CCl4是非極性分子。這個實驗的設計采用就是轉化法的思維方法。極性分子的電荷分布是不對稱的，非極性分子的電荷分布是對稱的，因此把帶電體靠近極性分子時，會產生電荷相斥現象，而非極性分子則不會。從而把微觀不能看見的性質顯現出來。但這個實驗也有不足之處：細流小，發生偏轉現象又不明顯，想采用實物投影儀放大實現不了（因為水是無色液體）。為此我們可以仿此思維改進這個實驗，在兩個水槽子中分別盛水和CCl4，再分別滴入一滴苯和水，然后用條形磁塊接近液面，并緩緩移動，水滴跟著磁換移動，而苯不移動。

5 給合思維

巧妙地組合，可以說是一個再創造的過程。在探究性實驗設計中，用我們學過的知識或實驗及身邊現成的東西進行組合思維，進而設計實驗，往往可以獲得意想不到的探究效果。

例如：原電池實驗設計。我們可以用五角錢的銅幣作為正極，裁剪比銅幣稍大的易拉罐鋁材作為負極，再裁剪與銅幣大小的布塊，吸附食醋后夾于兩電極中間作為電解質溶液，構成一只簡易電池。直接疊加若干只簡易原電池串聯成電池組（形似紐扣電池），使二極管發光。裝置圖如右：

6 演繹思維

所謂演繹思維法就是從一般規律出發，考察與一般規律有某種聯系的個體，從而推演出針對個體的新的結論的思維方法，把這種思維方法應用于探究式實驗設計，往往可以獲得創新的實驗方案。

例如：蘇教版選修教材《化學反應原理》的原電池實驗中，鋅半電池和銅半電池是用鹽橋連接起來的。這是中學生第一次接觸鹽橋。在此，學生難免產生一些疑問，下面就學生提出的有關鹽橋的問題進行實驗探究。

問題：在原電池工作時，除了鹽橋中的K+、Cl-向兩極溶液中擴散外，電極溶液中的離子是否也相互擴散？

下面以電池Zn(s)|ZnSO4(0.2mol/L)||KCl飽和溶液||CuSO4(0.2mol/L)|Cu(s)為例，進行實驗探究（在實驗中，把裝滿了KCl飽和溶液，用棉花堵住管口的U形管作鹽橋）。其電池裝置如圖1所示，實驗過程見表3。

1）實驗記錄。路中電流強度維持在7 mA左右。

2）實驗結論。上述實驗結果顯示，在原電池開始工作的一段時間內，由于鹽橋中電解質溶液濃度高，K+、Cl-幾乎擔負了通過液相接界的全部電流的遷移。在電池工作一段時間后，電極溶液中的離子也開始顯著地相互擴散。

探究式實驗設計的思維方法是多種多樣的，本文淺談了常見的六種，且這六種方法之間并不是割裂的，往往在具體的設計思維時可以相互滲透、穿插應用，從而使設計出的探究性實驗操作性好、說理性強、可見度大。在大力倡導探究式實驗教學的今天，迫切需要大量優秀的、具有創新性的探究實驗來豐富我們的課堂教學，但愿本文能成為引玉之磚。此外也可以提出問題，引導學生自主去改變或重新設計一些小實驗，使實驗更加實用、有效、有針對性，更加富有探究性，使化學更加有趣。