巧用實驗中的“意外”培養學生的探究精神

張漪

摘 要：新課程標準認為，教學過程是開放的，不是封閉的；是生成的，不是預設的。介紹了在中學化學實驗教學中如何利用實驗中的“意外”培養學生的探究精神。

關鍵詞：化學實驗；異常現象；意外事件；生成性；探究性

化學實驗能讓每個學生以輕松愉快的心情去認識多姿多彩、與人類息息相關的化學，積極探究化學的奧秘，形成持續的化學興趣，增強學好化學的自信心；也能讓每個學生得到平等的動手學習的機會，逐步學會分析、解決與化學有關的一些簡單的實際問題；更能讓每個學生有更多的機會主動地體驗探究性學習的過程，在知識的形成、聯系、應用過程中養成科學的態度，獲得科學的方法，在科學探究實踐中逐漸形成終身學習的意識和能力。

但是，實驗教學過程是開放的，不是封閉的；是生成的，不是預設的。新課程標準中所謂的生成性教育資源是指教學中，在師生共同交往中產生的情境、問題等。在實驗教學中注重生成性教育資源的開發，往往能使教學過程富有創造性和樂趣。實驗中的意外主要指：實驗中出現的異常現象和實驗中發生的意外事件。很多教師和學生常常忽視異常現象，認為僅僅是自己的誤操作而已，也常常會因為儀器損壞等意外事件導致實驗失敗。教師若能坦然面對這些“意外”，因勢利導，組織學生進行科學探究，則會收到意想不到的效果。

一、將異常現象轉變為教育資源

著名教育家布盧姆曾經說過，人們無法預料教學所產生的成果的全部范圍，但是沒有預料不到的成果，教學也就不成為一種藝術了。以實驗為基礎是化學學科的重要特征之一，但影響化學實驗的因素是多元的，學生在進行實驗時經常會觀察到一些意想不到的現象，我們稱之為異常實驗現象。學生實驗中，參與實驗的主體是學生，不同組學生在同一個實驗過程中就可能因為種種原因而導致異常現象。此時，教育資源就在這種異常現象中形成了。教師如果能充分利用這一資源，耐心予以引導求證，既滿足學生的好奇心，又能讓學生體會到發現、探究的樂趣。

案例1.學生實驗之檢驗氧氣

先在一只試管內加入少量二氧化錳，然后加入3毫升6%的雙氧水，用帶火星的木條檢驗生成的氣體，觀察現象。

實驗中，很多學生不能觀察到木條復燃的現象，這種情況必然引起學生議論，此時教師可以坦白地對學生說：“實驗出現了問題，大家一起來想想實驗失敗的原因，從失敗中吸取經驗，學習知識。”學生經過思考，提出實驗失敗的兩種可能性：（1）是不是雙氧水的濃度太低呢？（2）是不是木條放的位置不合適呢？通過討論，學生設計了如下補充實驗：1.分別用濃度為6%，8%，10%的過氧

化氫溶液與二氧化錳混合，木條伸入試管中部，觀察木條復燃的情況；2.用濃度為8%的過氧化氫溶液與二氧化錳混合，將木條分別置于試管口，試管中部，接近液面處，觀察木條復燃的情況。

學生總人數36人，結果：實驗1中，用6%濃度的雙氧水，木條復燃的有31人，用8%濃度的雙氧水，木條復燃的有35人，用10%濃度的雙氧水，木條復燃的有35人。實驗2中，木條放在試管口復燃的，有32人，放在試管中部復燃的有35人，放在接近液面處復燃的有35人。

根據以上現象，學生進行了充分的交流結論，大家發現要想提高實驗成功率，大致要注意以下幾點：（1）雙氧水的濃度選擇6%到8%左右；（2）木條要伸入試管內部。

利用好實驗中的異常現象，發動學生積極參與到實驗的探究中，不僅可以激發學生的學習興趣，同時也可以讓學生更深入地理解學習的內容。由于學生參與了實驗從失敗到成功的全過程，在知識、技能、意志、能力等方面得到了提升。

二、利用異常現象，培養學生改進實驗的能力

問題是科學研究的出發點，是開啟任何一門學科的鑰匙。沒有問題就不會有解釋問題和解決問題的思想、方法和知識。學生在化學實驗過程中，經常會生成一些問題，例如有些實驗由于操作上的原因會導致實驗現象的異常，這時候教師該怎么辦呢？當問題已經產生，何不利用問題來激發學生強烈的學習愿望，從而使學生積極主動地投入學習中去，培養學生改進實驗的能力？

案例2.二氧化碳的性質實驗

上教版九年級化學上冊44頁，活動與探究，實驗步驟：把二氧化碳氣體慢慢倒入放有燃著的蠟燭的燒杯中觀察現象。

實驗預測：根據二氧化碳不能燃燒也不能支持燃燒并且密度比空氣大，理論上應該可以看到下面的蠟燭先熄滅，上面的蠟燭后熄滅。

實踐證明：這個實驗成功率較低，經常會出現以下三種現象：（1）兩個蠟燭同時熄滅；（2）兩個蠟燭都不熄滅；（3）上面的蠟燭先熄滅。這三種情況都會使我們的實驗目的無法達成，當現實和理論發生沖突時，我和學生一起做了以下分析及改進：

現象一：由于傾倒的速度過快，蠟燭熄滅的前后順序不明顯，看似同時熄滅。改進方案：將二氧化碳倒入時，速度一定要更慢。現象二：蠟燭太粗大，燃燒過旺，或者收集的二氧化碳氣體的量不足，導致兩個蠟燭都不熄滅。改進方案：用生日小蠟燭代替普通蠟燭，生日小蠟燭燃燒的火焰要比普通蠟燭的火焰小得多，所以要熄滅其火焰所需的二氧化碳氣體的量會更少，更容易熄滅。同時，集氣瓶容積最好大于燒杯容積。現象三：傾倒的過程中，氣體會擴散，加之正在燃燒的蠟燭，加快了燒杯內的氣流，使大部分二氧化碳氣體處于燒杯的上半部，所以上面的蠟燭先熄滅。改進方案：（1）用導管將二氧化碳通入燒杯；改進方案（2）將二氧化碳經漏斗倒入。

使用漏斗或導管，能很好地防止二氧化碳氣體剛倒出來就擴散開，而使上面的蠟燭先熄滅。但是要注意：漏斗或導管下端高度應在兩支蠟燭燭芯之間，否則會誤認為是人為將氣體送至底部。

通過集體的智慧改進該實驗后，成功率幾乎達到了百分之百。學生在討論和實踐中得到了解決問題的快樂，培養了在實驗意外中探究失敗原因和改進實驗的能力。

三、利用意外事件，培養學生創新精神

案例3.實驗室制取二氧化碳我們常用固液不加熱型氣體發生裝置。實驗中，長頸漏斗下端必須伸入液面以下，形成液封，以免二氧化碳從漏斗中逸出。

有一次上二氧化碳制取這節課時，事先準備好的長頸漏斗下端斷了一節，頓時讓我傻了眼，有幾個調皮的學生哈哈笑了起來：“老師，看來今天我們的實驗做不成了，長頸漏斗短了一節，沒法液封了！”我突然靈機一動，對他們說：“有誰能幫老師想想辦法呢？”被我這么一問，學生認真地討論了起來，沒多久，一位小男生站起來說：“老師，多加些鹽酸吧，把漏斗下端浸沒。”我說：“可是老師沒帶那么多鹽酸呀！”他略加思索，又說道：“老師，把鹽酸稀釋一下不就多了！”大家馬上贊同地點起頭來。這時，又有一位女生舉起手來：“我覺得還有更好的辦法，在漏斗下面套一只小試管不就可以形成液封了嗎？”其他學生似乎有些疑惑，我說：“那你能為大家演示一下嗎？”她靦腆地走到講臺上來，搭出了一套裝置。我馬上用她搭出的裝置進行了實驗，非常地成功，全班學生都向她投去了崇拜的目光。

綜上所述，如果我們教師轉變觀念，把實驗的目的看作是帶領學生探究知識，發現他們尚未認識的客觀事物，并從中學到認知的本領，就不會因為出現意外而手忙腳亂，影響教學。所以，我們教師應實事求是地面對實驗現實，并引導學生運用已有的知識經驗，分析發生異常的原因，師生共同研究，改變實驗方法和策略，最后把實驗做成功。由于學生參與了實驗從失敗到成功的全過程，在知識、技能、意志、能力等方面得到了提升，是非常值得的。這也有利于促使教師在教育教學實踐中思考、分析、研究，精心備課，備教材、備學生、備實驗，并不斷學習新的知識和理論，不放松自己，多學習，常反思，進一步使教師樹立起“科研先導”的意識，提高教師的科研能力，使教師由“經驗型”向“科研型”“創新型”轉化。

參考文獻：

余文森.有效教學十講.華東師范大學出版社，2009.

（作者單位 江蘇省蘇州市第十六中學）