初中化學實驗分析策略的教學初探

萬曉芳

（江蘇省錫山高級中學實驗學校 江蘇 無錫 214177）

一、實驗分析策略教學的重要性和必要性

1．實驗分析策略教學的重要性

近二十年以來，隨著心理學家對人類學習過程認知規律研究的不斷深入，認知學習理論的一個重要分支——建構主義學習理論在西方逐漸流行。建構主義理論的內容很豐富，但其核心只用一句話就可以概括：以學生為中心，強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動建構。根據建構主義的學習理論，學生通過實驗，然后對實驗過程、實驗現象、實驗結果等做出合理的分析才能真正有效建構知識，建立起化學概念，總結出化學規律，并在科學探究過程中學習科學方法，逐步樹立科學的世界觀。

另外，多元智力理論告訴我們，人的智能是多元化的，而其中元認知的能力已經逐步引起人們的重視。在化學教學過程中，教師和學生都不能僅僅滿足于“實驗怎么做”、“實驗現象是什么”、“實驗結論是什么”，而應該立足于“我為什么這么做”、“怎樣分析這種現象”、“實驗結論是怎樣得出的”等等。

2．實驗分析策略教學的必要性

在實際教學過程中，由于課堂教學受很多種因素的影響，很多教師常常會采取直接告知的方式，讓學生簡單記錄現象，記住結論，忽視對實驗的分析。結果雖然熱熱鬧鬧地做了實驗，卻僅僅看了熱鬧，沒看到門道！ 導致學生在實驗課等課堂上收獲甚微，導致學生以后遇到熟悉的實驗情景還能應付，一旦遇到陌生的新情景就會束手無策，缺乏一定的方法和策略，學生的思維能力、探究能力自然也就無從培養。可見，使用合理的策略有效地對實驗進行分析在化學教學和研究中是必要的，更是迫切的。

二、化學實驗分析的具體教學策略

1．化學實驗過程分析的教學策略

（1）抓住實驗過程中的關鍵點

在“分解過氧化氫制氧氣的反應中二氧化錳的作用”的實驗探究中，首先教師做了一組對比實驗：a．在試管中加入5mL5%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，觀察現象。b．向上述試管中加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察現象。學生觀察發現，a 中帶火星的小木條沒有復燃，而b 中帶火星的小木條卻很快復燃。于是學生根據實驗現象的截然不同通常會很興奮的說出二氧化錳是一種催化劑。但事實上僅分析這一過程就來定義催化劑是不完整、不正確的。此時，教師應抓住這個契機，追問：在化學反應里能加快其他物質的化學反應速率的物質就一定是催化劑嗎？ 這一追問馬上引起了學生對關鍵之處的關注，進而啟發學生思考。經查閱資料發現，除了要能改變其他物質的化學反應速率之外，本身的質量和化學性質在化學反應前后都沒有發生改變的物質才能定義為催化劑！ 于是，教師抓住實驗過程中的這一關鍵點，引導學生分析并設計實驗方案來證明二氧化錳在化學反應前后的質量和化學性質是否發生了改變。最終使整個探究過程圓滿完成，學生收獲頗豐！

（2）注重實驗過程中的推理

在“二氧化碳能否與水起反應”的實驗探究過程中，教材提供了現成的探究環節，若按部就班地進行實驗，也能利用對比思想順利得出正確的結論。但整個過程將會顯得平淡無味，也缺乏思維的深度，很難引起學生的共鳴。但若充分發掘資料中的思維素材并以適宜方式呈現，幫助學生在自主探究過程中進行一步步的推理，定能讓學生真正有所“發現”。具體推理過程如下：在探究二氧化碳能否溶于水時，取少量所得的液體于試管中，然后滴加紫色石蕊溶液，學生意外發現，溶液變紅了！ 學生馬上有了疑問：是什么使溶液變紅了呢？ 于是形成猜想：是二氧化碳氣體？ 還是水？還是……？于是學生自主設計實驗來進行探究：將一朵干燥的紫色小花放入盛有干燥二氧化碳氣體的集氣瓶中，發現紫色小花沒變紅，排除了二氧化碳的可能！ 再在一朵干燥的紫色小花上噴上水，發現紫色小花沒變紅，排除了水的可能！ 那么學生的疑問又來了：是什么使紫色小花變紅了呢？ 于是學生進一步推理，形成新的猜想：可能是二氧化碳與水發生反應生成了新的物質使紫色小花變紅了！ 于是做了一組對比試驗：先在一朵干燥的紫色小花上噴上醋酸，發現小花變紅了！ 再在一朵干燥的紫色小花上噴上水，然后放入盛有干燥二氧化碳氣體的集氣瓶中，發現小花也變紅了！ 由此得出同學在推理的基礎上形成的新的猜想是成立的，且還得出了二氧化碳與水起反應生成了碳酸，是碳酸使紫色石蕊變紅了！ 若沒有這樣一個推理過程，整個探究就沒有一定的思維深度和嚴密的邏輯推理，就缺乏有效的思維探究過程，對過程的探究分析就會變成知識的傳授。

2．化學實驗現象分析的教學策略

（1）分析實驗現象應運用科學的方法

在對實驗現象進行分析時，應運用科學的方法，如基于原理、利用控制變量法、歸納演繹法等科學的方法。

基于原理，從原理出發來對實驗現象進行分析是得出實驗結論的有效途徑。比如，在應用質量守恒定律來解決問題時，教師做了“鎂條燃燒前后的質量變化”的探究實驗。實驗過程中，學生觀察到鎂條燃燒產生了耀眼的白光和大量的白煙。實驗結束后，經測定，留在石棉網上的白色粉末即產物氧化鎂的質量可能等于或小于燃燒前放在石棉網上的鎂條的質量。對于這個現象，學生往往會心存疑惑。若此時，教師馬上問：為什么石棉網上的產物氧化鎂的質量等于或小于原來鎂條的質量了呢？ 學生一定會一頭霧水，無從答起，問題也就得不到解決！ 而若此時，教師追問：該反應是否違背了質量守恒定律？ 可能有一部分同學會認為該反應違背了質量守恒定律，但大部分同學還是會堅定的回答：化學反應都是遵守質量守恒定律的！ 于是教師可以順勢指導學生從化學反應原理出發，利用質量守恒定律來解釋：理論上，所得的產物氧化鎂的質量應該大于原來鎂條的質量。那么為什么實際的實驗中質量出現了等于或小于呢？ 回想剛才看到的現象，學生也就很容易聯想到可能與實際操作過程不是密閉環境有關！ 即生成的氧化鎂可能有一部分隨著白煙直接逸散到空氣中去了。于是問題也就得到了解決！

（2）分析實驗現象應重視實驗細節

實驗過程中除了要關注主要的實驗現象外，許多細節也不容忽視。很多科學家正是把握了實驗中的小細節，從而發現了科學的奧秘。在實際的教學過程中同樣也是如此。例如在利用紅磷進行“化學反應前后物質的質量關系”的探究實驗過程中，在錐形瓶口的橡膠塞上安裝了一根玻璃管，并在管口系了一個小氣球，當將玻璃管加熱到紅熱之后點燃紅磷，紅磷燃燒，此時小氣球出現了先鼓后癟的現象，這是實驗中一個易被學生忽視的小細節。但這個小細節對于實驗的成敗卻影響甚大！ 所以，在學生觀察實驗現象時，教師應引導學生全面、細致地觀察實驗現象，然后在分析了主要實驗現象并得出了結論之后，再引導學生關注該細節，即分析為什么小氣球出現了先鼓后癟的現象？由此引出為什么要系上一個小氣球？ 這樣設計的目的是什么？ 而這一細節的關注與分析，讓學生意識到，為了使實驗成功，在自主設計實驗方案及裝置時應盡可能考慮全面，關注每一個細節！ 這也就培養了學生嚴謹、科學的探究意識！

（3）分析實驗現象應善待“意外”

記得在“二氧化碳制取的研究”學生實驗中，學生將產生的氣體通入澄清石灰水中，好幾個小組的同學都觀察到澄清石灰水先變渾濁，然后又變澄清，于是感到非常的意外。膽大的學生就舉著試管問這是為什么呀？ 此時，該不該停下來幫助學生處理這個“意外”呢？ 這時，本人不由得想起以前聽課時經歷過這樣一個課堂情景：在學生分組探究蛋殼中是否含有碳酸鹽時，其中一組匯報現象“向蛋殼中加入稀鹽酸后產生氣泡，但澄清石灰水沒變渾濁”。如實匯報了情況后，其他小組的同學紛紛表示反對，于是這組的同學有點急，但仍然主動解釋可能是石灰水用的太多了才沒變渾濁。教師聽后簡單打斷說“這位同學講得有道理，由于時間關系，我們課后再討論。”于是結束話題，草草收場，既沒有評價學生的判斷是否合理，也有沒有分析實驗現象“意外”的原因，且對該學生在實驗出現“意外” 后實事求是的匯報和主動分析原因的積極態度也沒有給予鼓勵。這樣的課堂情景多少讓人感到有些遺憾。于是，當再次遇到這樣的“意外”時，本人沒有猶豫，沒再按事先設計好的流程實施教學，而是停下來幫助學生一起分析了這個“意外”，盡管這樣做可能會對課堂的進度、節奏有所影響，但卻讓學生有了“意外”的收獲，即在二氧化碳使澄清石灰水變渾濁之后繼續通入二氧化碳，它還會和生成的碳酸鈣、水繼續反應生成可溶性的碳酸氫鈣，此時沉淀就會消失，形成無色溶液。而以上還只是知識層面上的收獲，其實學生的所得還遠不止如此，學生實事求是的實驗、觀察和匯報，主動分析原因的積極態度都得到了保護，學生勇于探索、敢于質疑的精神也得到了一定的培養！

3．化學實驗結果分析的教學策略

（1）實驗結果分析中追蹤實驗誤差，拓展思維深度

在用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量的實驗中，通常測出氧氣的含量是小于1／5 的，與理論值比較有一定的偏差。學生自然會有疑問：導致這一誤差的原因是什么呢？ 教師應幫助學生追蹤實驗誤差，展開分析，拓展和提升學生的思維深度！ 具體教學如下：

［問題導入］根據實驗中誤差產生的原因，分析最終實驗測定值會發生怎樣的變化？ 并分析該誤差能否避免？

［學生分析］根據誤差產生的原因，分析了測量值的變化，并對誤差能否避免做出了判斷，具體內容如下：

?

［教師追問］表中第三個問題，學生一致認為在點燃紅磷插入的過程中，瓶內氣體受熱使瓶中空氣部分逸散是無法避免的。那么，如何改進實驗才能避免點燃后燃燒匙插入過程導致的空氣逸出呢？

［學生思考］ 是否可以改為在燃燒匙插入之后再引燃紅磷呢？ 但馬上有學生質疑，資料表明，紅磷著火點高，難以引燃。于是有同學建議將紅磷改為白磷，用加熱或光照的方法來引燃白磷。

［教師繼續追問］ 假如選擇一種物質能消耗氧氣但又不需要點燃的話也就可以避免燒匙插入過程導致的空氣逸出，能找到相關的物質嗎？

此時，學生的思維不能僅停留在淺層次上，他們需要深入思考是什么樣的物質可以不需要點燃就能消耗氧氣，而且還不產生新的氣體。最后，學生通過查閱資料或通過學習新知來尋找這樣的替代物，從而對實驗進行了改進，減小了誤差！

（2）實驗結果分析中關注情境與結果的遷移，提升應用能力

在“鐵制品銹蝕條件”的探究實驗中，我們用了對比實驗（控制變量法）進行了探究，從而得出了鐵生銹的過程，實際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發生化學反應的過程。完成了該實驗的分析后，學生一方面習得了鐵生銹的條件，另一方面也能利用所學的知識來解決一些基本問題了。這樣教師的課堂教學任務也就基本完成了！ 但如能將實驗結果分析中的情境與結果進行遷移，便能有效提升學生的應用能力。比如此時教師可將對比實驗（控制變量法）的原理、鐵生銹條件的探究情景與結果遷移到“銅生銹條件”的探究中，就可幫助學生順利完成“銅生銹條件”的實驗探究。

綜上所述，學生要善于應用各種實驗分析策略來對實驗進行分析，如運用科學的方法，抓住關鍵點，注重推理，追蹤實驗誤差，注意實驗的細節、注意點等等，多動腦思考，多動手操作。通過分析，能真正地通過化學實驗來構建化學知識，同時在經歷實驗探究的過程中，培養觀察能力和思維能力，掌握科學的研究方法，提升自我的科學素養！

［1］ 任寶華．新版課程標準解析與教學指導 （初中化學）［M］．北京：北京師范大學出版社，2012

［2］ 劉電芝，田良臣．高效率學習策略指南［M］．北京：科學出版社，2011

［3］ 陸潔梅．初中物理實驗現象分析的策略研究 ［J］．教海探航，2011，（1）