初中化學實驗教學中培養學生的化學思想

蔡雙兵

初中化學實驗教學中培養學生的化學思想

蔡雙兵

（南京市南湖第二中學江蘇南京210017）

學科知識﹑學科能力﹑學科思想是學科體系的三個要素，而學科思想是一個學科的靈魂。初中化學是化學的啟蒙教育，如何教給學生的學科靈魂更為重要。實驗是化學的重要手段。文章主要介紹了初中化學實驗教學中幾種學科思想的培養。

初中化學；化學思想

為了迎接知識經濟時代的挑戰，基礎教育的改革已經從考試改革﹑課程改革﹑教材改革逐漸發展到學習方法的改革——倡導以“探究性學習”代替傳統的繼承性學習。對于以實驗為基礎的自然科學——化學，實驗成為學生探究性學習的一個很好的載體。在學生發現問題、提出問題之后，一般要求學生能分析問題，通過實驗去解決問題。為了能夠讓學生很好地設計實驗，這就要求教師教學過程中，重點培養學生的化學思想。

一﹑實驗設計中要有程序化解決問題的思想

化學中的程序化思想，就是在解決問題前要考慮問題的背景﹑研究和解決問題的程序，包括問題解決后結果的表述方法。在教學中我們往往會發現，不具備程序化思想的學生，在解決問題的時候，經常顯得毫無頭緒，表述混亂，既浪費了時間，又沒有收到很好的效果。如在初中化學教學過程中舉一個很簡單的例子：

［提出問題]食品充氣包裝袋中的氣體是什么？……設計實驗證明你的猜想。

在這個問題的解決過程中，不具備程序化思想的學生，經常出現的答案就是：是二氧化碳;驗證：二氧化碳使石灰水渾濁。

從這些學生的答案中也不難看出，他們已具備了一定的知識技能，但是不具備程序化解決問題的化學思想。

在初中化學實驗的教學過程中，一開始就要培養學生的程序化思想。即描述一個實驗，應先講述實驗操作方法(怎么做的)，然后是實驗現象(看見了什么)，最后是實驗結論(說明了什么)。掌握了這樣的程序化思想，在解決問題的時候，不至于使你的思維無頭緒，表述混亂，反而是一目了然。

二﹑實驗為了解決問題，現象來自于操作，結論來自于化學現象的思想

掌握了程序化思想，使學生的表述很有條理，但是也經常容易出現張冠李戴的錯誤表述。學生經常容易無中生有，或者表述不全。

如在初中化學中研究分子運動，有這樣一個實驗：

實驗(Ⅰ)先在蒸餾水中滴加幾滴酚酞，然后在濃氨水中滴加幾滴酚酞，觀察實驗現象。由實驗(Ⅰ)得出的結論是_______。

實驗(Ⅱ)如圖左所示，……，由實驗(Ⅱ)得出的結論是_______。

該同學為了進一步證明Ⅱ的結論，又補充做了如圖右所示的實驗(Ⅲ)，你認為有無必要，請說出你的理由：_____________________。

分析：不具備“操作為了解決問題﹑現象來自于操作﹑結論來自于化學現象的思想”的學生在解決這個問題時，第一個空格經常出現的答案常是氨水(顯堿性，)能使酚酞變紅;在第三個空格內填寫的答案是五花八門，錯誤百出，往往不知道這個答案的出處在什么地方。相反，具備這種思想的學生，在解決這個問題的時候，能夠按部就班，有條不紊。第一個空格的答案出處：

現象來自于操作，結論來自于化學現象的思想的真實體現。

在解決這個問題時比原來雖然多了一句“蒸餾水不能使酚酞變色”，卻成了我們解決第三個空格的關鍵。第三個空格的答案出處：

首先分析：這個操作是為了解決或說明什么問題;結論：想要說明蒸餾水不能使酚酞變色，或酚酞變色不是蒸餾水分子引起的;如果學生能夠認真分析一下，很容易得出結論：不必要，因為在(Ⅰ)中做過類似的實驗。

學生如果真正掌握了這個思想，不僅解實驗分析題有很大的幫助，而且有利于學生邏輯分析能力的提高。

三﹑化學實驗的設計要有一定的建模思想

在初中學習階段就要求學生自己能夠設計實驗去解決一定的問題確實有一定的難度。學生自己設計實驗往往不知道從什么地方下手，好不容易想出一個方法出來卻又不知道對不對，能不能說明問題。有的時候，即使在老師的引導下暫時解決了問題，過段時間又忘了，或者下次碰到類似的問題又不會了。

碰到類似的問題，我們是否考慮先建立一個模型，然后參照模型，進一步進行實驗的設計。在初中實驗設計過程中，有幾類實驗設計模型：

1.設計實驗探究：幾個條件同時作用從而導致某件事件的發生，建立相似參照模型。

在初中階段，幾個典型探究條件的實驗：⑴燃燒的條件;⑵鐵生銹的條件。通常學生能夠根據生活常識去提出猜想，但是往往不知道怎么設計實驗證明自己的猜想。這時，拋給學生自己建立模型的一個簡單生活常識：如何設計實驗證明一張桌子需要甲﹑乙兩個學生同時搬才能搬得動？對于這樣的問題，大部分學生立刻就很容易想到：

(1)讓甲單獨搬一搬，看能不能搬得動;

(2)讓乙單獨搬一搬，看能不能搬得動;

(3)讓甲乙同時搬一搬，看能不能搬得動。

對照自己建立的相似參照模型，學生很容易就能自己設計實驗證明自己的猜想，并且能夠明白自己設計的實驗每一步所要證明的問題。

通過這個模型的建立，學生還能夠解決類似的問題，如：①設計實驗證明干燥的氯化氫不能使紫色石蕊變紅，必須要是氯化氫的水溶液才行;②設計實驗證明二氧化碳和水反應生成酸;③設計實驗探究銅生銹的條件(雖然銅生銹需要三種物質，但是原理類似)。

2.設計實驗探究：幾個條件同時存在，其中某個條件導致了事件的發生，建立排除參照模型。

初中化學酸堿鹽中常見的一個實驗題：氫氧化鈉溶液中哪種粒子能使酚酞溶液變紅，設計實驗證明你的猜想。

對于知識技能這一要求，大部分學生都能知道是OH-使酚酞溶液變紅，對于實驗的設計證明，如果我們能引導學生建立一個排除參照模型，即通過利用排除法的思想來設計實驗，就可以解決更多的相似問題。

排除參照模型的建立：甲﹑乙﹑丙若干個條件同時存在，其中某個條件導致了事件的發生，若能排除其中的除甲之外的條件，則在某種程度上可以認為是甲條件導致了事件的發生。

上題的分析解決方法：氫氧化鈉溶液中存在的粒子有Na+﹑OH-﹑H2O，設計實驗排除Na+，用NaCl溶液;排除H2O，用純水;最后得出結論，是OH-。

利用這個方法可以解決初中階段感覺比較復雜的問題：燒堿能使酚酞溶液變紅，可以設計實驗證明是OH-;純堿溶液也能使酚酞溶液變紅，會是什么粒子呢，你能設計實驗證明你的猜想假設嗎？一般的學生可能會認為是CO32-，頭腦比較靈活或者對酸堿鹽的知識掌握比較深的學生會認為可能是OH-，但如何設計實驗卻成了一個大問題。其實，利用建立的排除參照模型，可以設計實驗證明CO32-不能使酚酞變紅，如利用碳酸溶液，雖然其中含有CO32-，卻不能使酚酞變紅，問題輕松解決。

利用這個方法可以讓我們對已經設計的實驗進行反思評價。

如：設計實驗，證明二氧化碳和氫氧化鈉的反應。

常見的兩種設計方法可如下圖所示(當然還有好多類似原理的設計方案)。

設計原理：利用溶液的倒吸現象或者氣球的漲大→壓強減小→二氧化碳氣體減少→二氧化碳反應掉了→二氧化碳和氫氧化鈉溶液發生了化學反應。

反思評價：氫氧化鈉溶液中有氫氧化鈉和水兩種物質，要證明是氫氧化鈉使二氧化碳減少，根據排除參照模型的思想，應該排除水使二氧化碳減少的可能性，所以要做個用水代替氫氧化鈉溶液的對比實驗。

3.設計實驗探究：兩種物質發生化學反應，生成新物質。利用證明反應物消失或證明新物質生成的原理來建立參照模型。

初中化學階段比較多的一種實驗設計，就是證明化學反應的發生。如剛才的設計實驗證明二氧化碳和氫氧化鈉的反應，在案例中所舉的例子不難看出，通過證明反應物減少或者消失的原理可以來推測原物質發生了化學反應，這也是一種參照模型。利用這種模型，我們可以考慮，能通過二氧化碳的減少來證明此反應的發生，是否可以通過氫氧化鈉的減少來證明此化學反應的發生。有了這樣的思想后，學生也是可以通過測定溶液中氫氧根離子的減少—即溶液的pH減小的方法來證明，也不失為一種好的方法。

當然，證明化學反應的發生，最直接的方法就是證明新物質的生成。所以此反應的發生還可以通過下題所示的方法來證明：

為了證明二氧化碳和氫氧化鈉發生了化學反應，小明進行實驗后的實驗報告如下：

②取上述實驗所得溶液于試管中，滴入氯化鈣溶液實驗步驟實驗現象結論①將二氧化碳通入氫氧化鈉溶液無明顯現象由第②步反應生成的碳酸鈣，說明反應①有碳酸鹽新物質生成，證明發生了化學變化。有白色沉淀生成③往白色沉淀中滴加稀鹽酸白色沉淀溶解，有氣泡生成

請回答下列問題：

⑴寫出第①步發生的化學方程式：

⑵寫出第③步化學反應的化學方程式：

⑶請分析本實驗方案的不足之處：

________________________________通過這道題目可以看出，實驗設計者是想通過新物質——CO32-的出現來證明反應的發生。通過所談到的排除參照模型第⑶小題的空格也應該可以想到。

初中化學是化學的啟蒙階段，在這個時候，我們不僅要培養學生的學習興趣，同時也要注意培養學生的化學素養。而化學學科思想則是化學的精髓，在初中階段，我們還有其它的好多化學思想要去慢慢培養，如：分類思想，結構決定性質﹑性質決定用途的思想，微觀和宏觀相互轉化的思想，抽象的問題具體化的思想，在相似中找差別﹑在差別中找變化規律的思想等。

在大力推進素質教育、提倡探究性學習的今天，我們不能僅僅教給學生一些簡單的書本知識，而應該教會學生更多的終生記得的化學知識，那就是學生學習化學的過程中培養起來的發現問題、解決問題的能力。這時，我們發現，培養他們的學科思想更加重要。

1008-0546（2011）02-0025-03

G632.41

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2011.02.012