新課程下合理運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“問(wèn)題解決”教學(xué)初探

郭志東

（福建省寧德市高級(jí)中學(xué) 福建 寧德 352100）

我國(guó)著名的化學(xué)教育家戴安邦教授曾說(shuō)，“在化學(xué)教育中強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，無(wú)論如何都不會(huì)過(guò)分；化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)最有效和收獲豐富的場(chǎng)所”。新課程改革對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)十分重視，單列了《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》選修模塊，在必修和其他選修模塊中賦予了實(shí)驗(yàn)更多的內(nèi)涵。然而在現(xiàn)行的高考體制下，實(shí)驗(yàn)?zāi)K的開(kāi)設(shè)幾乎沒(méi)有可能，但這絕不意味著就可以弱化化學(xué)實(shí)驗(yàn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)高中化學(xué)課程目標(biāo)具有不可替代的作用。我們知道，許多化學(xué)問(wèn)題的產(chǎn)生都源于實(shí)驗(yàn)，如何在高中化學(xué)教學(xué)中充分利用和挖掘?qū)嶒?yàn)素材，培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題意識(shí)，提升學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，更好地實(shí)施“問(wèn)題解決”教學(xué)呢？

“問(wèn)題解決”教學(xué)是指一種依據(jù)教學(xué)任務(wù)，由教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，以問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)、探究和解決來(lái)激發(fā)學(xué)生求知欲和主體意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，進(jìn)而讓學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)，能自行生成問(wèn)題并解決問(wèn)題，養(yǎng)成探索未知世界的積極態(tài)度的教學(xué)。“問(wèn)題解決”教學(xué)重視學(xué)生在“問(wèn)題解決”過(guò)程中的體會(huì)，它是一種開(kāi)放式的教學(xué)，可改被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)、教學(xué)相長(zhǎng)。

“問(wèn)題解決”教學(xué)主要包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境（提出問(wèn)題）、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和遷移應(yīng)用。本文就這幾個(gè)環(huán)節(jié)如何通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)這個(gè)平臺(tái)實(shí)施有成效的教學(xué)談幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)和體會(huì)。

一、運(yùn)用隨堂實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，促成學(xué)生良好思維習(xí)慣

以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)是化學(xué)學(xué)科的重要特征。精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)在帶給學(xué)生驚奇、不解和矛盾的同時(shí)，更能激發(fā)起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望。教師此時(shí)若能結(jié)合教材重點(diǎn)、難點(diǎn)設(shè)置相關(guān)的問(wèn)題鏈，一環(huán)扣一環(huán)，讓學(xué)生置身于由實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的問(wèn)題情境中，思維處于高度集中狀態(tài)，必能叩開(kāi)學(xué)生思維的大門(mén)，使學(xué)生形成持久的內(nèi)驅(qū)力，產(chǎn)生思想上的共鳴，有效地調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的思維積極性，活躍課堂氣氛，實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)。長(zhǎng)此以往，可培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的問(wèn)題意識(shí)，促使學(xué)生形成良好的思維習(xí)慣。

①藍(lán)色沉淀是何物質(zhì)？是如何產(chǎn)生的？（學(xué)生答是Cu（OH）2，是由 CuSO4和 NaOH 反應(yīng)產(chǎn)生。 ）

②Na和CuSO4中均不含H元素，Cu（OH）2中的H從何而來(lái)？（學(xué)生自然會(huì)聯(lián)想到H2O。）

③Na能否和H2O發(fā)生反應(yīng)？其產(chǎn)物是什么？

緊接著讓學(xué)生帶著好奇心自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：在一只培養(yǎng)皿中加適量水，滴入1-2滴酚酞溶液，將切好的一小粒金屬鈉投入水中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。此時(shí)學(xué)生觀察的用心程度倍增，不再像平時(shí)教師演示實(shí)驗(yàn)時(shí)在那“看熱鬧”，而是全神貫注地在“悟門(mén)道”。

隨后我讓學(xué)生表述觀察到的現(xiàn)象，并回答以下三個(gè)問(wèn)題：①鈉為何熔成閃亮的小球？ ②鈉為何浮游水面，并發(fā)出嘶嘶聲？ ③滴有酚酞的水溶液為何變紅？

通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析，學(xué)生很好地掌握了鈉和水反應(yīng)的知識(shí)要點(diǎn)，印象特別深刻。接著我繼續(xù)追問(wèn)：Na比Cu活潑很多，為何在水溶液中不能將硫酸銅中的銅置換出？此時(shí)學(xué)生的思維不再有任何障礙，認(rèn)識(shí)到正是由于金屬Na非常活潑，在CuSO4溶液中優(yōu)先與H2O反應(yīng)生成NaOH，再和 CuSO4結(jié)合成藍(lán)色的 Cu（OH）2沉淀。

二、通過(guò)定量實(shí)驗(yàn)分析誤差問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度

化學(xué)定量實(shí)驗(yàn)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中為數(shù)不多，教師應(yīng)充分把握。要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到化學(xué)定量實(shí)驗(yàn)誤差的存在不可避免，我們只能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中盡量控制不規(guī)范操作來(lái)減少實(shí)驗(yàn)誤差。實(shí)驗(yàn)前教師應(yīng)要求學(xué)生做好充分準(zhǔn)備，對(duì)操作流程每個(gè)環(huán)節(jié)可能造成實(shí)驗(yàn)誤差的影響因素客觀全面分析。這樣既可讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中引起注意，減少因操作失誤帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差，又可增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力，還可逐步培養(yǎng)學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、實(shí)事求是的科學(xué)精神和一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。

現(xiàn)以“一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制”的定量實(shí)驗(yàn)為例。教師在引導(dǎo)學(xué)生分析所配制溶液的濃度（c），會(huì)受溶質(zhì)物質(zhì)的量（n）和溶液的體積（V）兩因素變化而產(chǎn)生誤差后，讓學(xué)生針對(duì)操作過(guò)程中可能出現(xiàn)的以下情形進(jìn)行分析，判斷由此可造成所配制溶液的濃度是偏大、偏小還是不變？

①稱(chēng)量時(shí)錯(cuò)將固體藥品放在右邊托盤(pán)并移動(dòng)了游碼；用濾紙稱(chēng)NaOH固體。

②溶解或稀釋后未冷卻至室溫就進(jìn)行移液。

③移液前容量瓶?jī)?nèi)有少量水；移液過(guò)程有少量液體流出；未將洗滌液一并轉(zhuǎn)入容量瓶中。

④定容時(shí)水多加后用滴管吸出；定容時(shí)俯視或仰視讀刻度。

⑤搖勻后液面下降再加水。

通過(guò)這些情形的設(shè)置，經(jīng)學(xué)生認(rèn)真分析思考判斷，便可使學(xué)生對(duì)溶液配制過(guò)程的每個(gè)操作步驟可能帶來(lái)的誤差有了全面了解。接下來(lái)學(xué)生的實(shí)際操作過(guò)程便能從中引以為戒，減小人為所帶來(lái)的不必要實(shí)驗(yàn)誤差。同時(shí)在過(guò)程的體驗(yàn)中既鍛煉了能力，又可領(lǐng)悟到其中所蘊(yùn)含的科學(xué)精神。

三、精選探究實(shí)驗(yàn)解決化學(xué)問(wèn)題，提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力

化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦能力，增強(qiáng)科學(xué)探究欲望，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，提高科學(xué)素養(yǎng)都具有重要的意義。在新教材中安排了很多的學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)，但迫于高考?jí)毫Α⒄n時(shí)緊的現(xiàn)狀，很難安排過(guò)多的探究實(shí)驗(yàn)，為了處理此類(lèi)矛盾，就要求教師精選探究實(shí)驗(yàn)，盡可能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效益的最大化。

教師所選擇的化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題要有實(shí)際的探究?jī)r(jià)值，要能滿足學(xué)生發(fā)展探究能力，提升解決問(wèn)題能力，提高科學(xué)素養(yǎng)的需要。

例如“Fe（OH）2的制備和性質(zhì)”探究實(shí)驗(yàn)就可較好體現(xiàn)這種需要。該實(shí)驗(yàn)由教師提供備用的儀器和試劑，如試管、膠頭滴管、長(zhǎng)滴管、酒精燈、新制的FeSO4溶液、NaOH溶液（未煮沸）、植物油等。當(dāng)學(xué)生將NaOH溶液滴入盛有FeSO4溶液的試管中，看到“有灰色沉淀生成，且沉淀顏色很快變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與他們預(yù)期的白色絮狀沉淀不符時(shí)，他們的好奇心立即被激起，此時(shí)教師抓住機(jī)會(huì)組織學(xué)生展開(kāi)分析討論，并對(duì)“制備一定量的Fe（OH）2并保持一段時(shí)間”大膽提出自己的解決方案。

經(jīng)過(guò)討論，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)失敗原因基本形成共識(shí)：由于 FeSO4、Fe（OH）2易被空氣中的 O2所氧化，要想制備得到Fe（OH）2沉淀，關(guān)鍵是要想辦法防止與O2接觸。但對(duì)實(shí)驗(yàn)解決方案卻眾說(shuō)紛紜，不同學(xué)生提出了不同的解決辦法：應(yīng)將NaOH溶液煮沸以除去溶解的O2；應(yīng)用長(zhǎng)滴管吸取Na0H溶液插入FeSO4溶液底部再慢慢擠出NaOH溶液；可在反應(yīng)液面上滴加植物油或苯進(jìn)行液封等。

最后學(xué)生通過(guò)取長(zhǎng)補(bǔ)短，對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了修訂完善，經(jīng)再次實(shí)驗(yàn)操作得到了白色Fe（OH）2沉淀，并保持了較長(zhǎng)的時(shí)間。學(xué)生個(gè)個(gè)臉上露出了成功的喜悅，掛滿了經(jīng)努力而得到的那份成就與滿足。這時(shí)教師趁熱打鐵展示一套優(yōu)秀的探究實(shí)驗(yàn)方案，要求用如圖1所示的裝置和Na0H溶液、鐵屑、稀硫酸等試劑制備Fe（OH）2。并提出問(wèn)題：

①兩個(gè)試管中分別放什么試劑？

②裝好試劑，打開(kāi)止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是什么？

③此裝置的原理是什么？好處在哪？

學(xué)生的思維再次被激發(fā)，求知欲高漲，討論過(guò)程相當(dāng)熱烈，最后由教師歸納總結(jié)結(jié)束了本次的實(shí)驗(yàn)探究。學(xué)生走出化學(xué)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，從他們的目光中可看出，還為剛才老師布置的“能否設(shè)計(jì)出其他的優(yōu)秀方案”任務(wù)而興奮。

四、借助創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化遷移應(yīng)用，發(fā)展學(xué)生優(yōu)良思維品質(zhì)

知識(shí)與技能的遷移并不是機(jī)械地照搬已知知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，而是在面臨新的問(wèn)題情境時(shí)，能由已知推未知，掌握分析解決新問(wèn)題的辦法途徑。同時(shí)思維過(guò)程要克服思維“定勢(shì)”的消極影響，能做到發(fā)散思維。

在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可根據(jù)學(xué)生已有的基本實(shí)驗(yàn)知識(shí)和原理，借助一些創(chuàng)新的小實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生遷移應(yīng)用能力進(jìn)一步培養(yǎng)強(qiáng)化。例如根據(jù)噴泉形成的基本原理，可借助圖2的三個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置讓學(xué)生分析如何能形成“噴泉”。

再如“銅與稀硝酸反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)”，為證明其產(chǎn)物為NO，可選用圖3的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)先將活塞打開(kāi)，從U形管較長(zhǎng)的管口注入稀硝酸，直到碰到塞子的下沿，保證銅絲與稀硝酸接觸時(shí)無(wú)空氣。然后關(guān)閉活塞，用酒精燈在U形管的短管一側(cè)加熱，當(dāng)銅絲上有氣泡產(chǎn)生時(shí)立即撤燈。銅絲與稀硝酸反應(yīng)生成的氣體將稀硝酸排向長(zhǎng)管，使銅絲與稀硝酸脫離接觸后，反應(yīng)自行停止，管內(nèi)有無(wú)色氣體生成。最后將活塞慢慢打開(kāi)，U形管的長(zhǎng)管中的稀硝酸又回落到短管內(nèi)，分液漏斗有紅棕色氣體出現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)單、操作方便、現(xiàn)象明顯，可以長(zhǎng)時(shí)間觀察到無(wú)色NO氣體。

通過(guò)采取這種方式進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生思維的廣闊性、敏捷性、深刻性和靈活性十分有益，可使學(xué)生逐步形成優(yōu)良的思維品質(zhì)。

總之，隨著新課程實(shí)施的不斷深入，對(duì)化學(xué)教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的要求。新課標(biāo)不再硬性劃分演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，這給教師創(chuàng)造性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和學(xué)生主動(dòng)性探究實(shí)驗(yàn)提供了空間。教師在用“問(wèn)題解決”進(jìn)行高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，要充分合理運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)最佳的問(wèn)題情境，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題意識(shí)，設(shè)置有助于學(xué)生形成認(rèn)知沖突的化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的思維，借助實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析解決問(wèn)題，并在過(guò)程的探究中讓學(xué)生不斷感受化學(xué)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)魅力，不斷提升自身科學(xué)素養(yǎng)。

［1］ 王磊.化學(xué)比較教育［M］.南寧：廣西教育出版社，2006：293