蔡文廣

在人教版新教材中,探究性實驗、研究性學習內(nèi)容較多,且大力提倡開展研究性學習和實驗探究活動,以提高學生的實驗探究能力。在試題的設計上,要落實研究性教學目標,首先就要充分利用教材。在平時的教學中,教師應不斷滲透探究精神,貫穿研究性學習方式,使學生遇到探究性試題時有章可循,有方法去突破,從而找到解題的有效途徑,并掌握一題多解、多題一解地分析問題、解決問題的方法。

一、探究性化學知識的積累

九年級化學教材中有代表性的幾種單質(zhì)、氧化物性質(zhì)的研究性學習,如對氧氣、氫氣,主要考慮氧氣的助燃性、氧化性和氫氣的可燃性、還原性;對單質(zhì)碳的學習,一般從木炭的顏色、狀態(tài)、吸咐性以及可燃性、還原性等角度考慮。對金屬鐵的探究,一般從它在氧氣中燃燒生成黑色固體四氧化三鐵;與酸、鹽溶液的置換反應及生成物氫氣的可燃性、亞鐵鹽溶液的顏色等方面考慮。對金屬銅的探究,主要考慮銅的顏色;銅在潮濕的空氣中易生銅綠;在氧氣中燃燒能夠得到氧化亞銅、氧化銅;與鹽酸、稀硫酸不發(fā)生置換反應;與濃硫酸發(fā)生反應生成氣體,猜想是氧氣還是二氧化硫氣體,并通過生成氣體的性質(zhì)進行探究;與硝酸發(fā)生反應生成不同的氮的氧化物等。對氧化亞鐵、氧化鐵、氧化銅等物質(zhì)的探究,主要考慮它們的顏色以及與鹽酸、稀硫酸、硝酸反應生成物溶液的顏色進行探究性教學。

如右圖,探究空氣中氧氣含量的實驗原理是:選擇紅磷作為固體反應物,它們能與空氣中的氧氣反應而不與空氣中的其他氣體反應,利用過量的紅磷將空氣中的氧氣完全消耗,生成新的固體物質(zhì),使密閉容器內(nèi)空氣體積減小(減小的體積即為氧氣的體積),氣體的壓強減小,引起水面變化,從而確定空氣中氧氣的體積分數(shù)。在這一實驗中,選擇不同的藥品會出現(xiàn)截然不同的現(xiàn)象,解決此類問題的關鍵是判斷可燃物在空氣中燃燒能否使密閉容器內(nèi)氣體體積減小,氣體壓強變小。假如用木炭測定空氣中氧氣,木炭燃燒雖然消耗了氧氣,但同時生成了二氧化碳氣體,而生成二氧化碳氣體的體積會彌補所消耗的氧氣體積,反應前后廣口瓶內(nèi)氣體壓強并無明顯的變化,因此,燒杯中的水不會倒吸到廣口瓶內(nèi),實驗就會失敗。

二、探究性思維方式的訓練

在教學中,教師應該從操作及裝置的實驗、觀察到的實驗現(xiàn)象、得出什么樣的結論、化學方程式的書寫等提出問題,引導學生填寫實驗報告,以訓練和鞏固應該掌握的化學知識。在研究實驗現(xiàn)象時,常見的化學反應比較容易理解,如對碳而言與鹽酸、稀硫酸不發(fā)生反應,就說明黑色固體不溶解,它的氧化產(chǎn)物有兩種,一種可以使澄清的石灰水變渾濁,一種可以進一步燃燒,并觀察到藍色火焰;對水電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣的體積之比不是如書本所述為準確的2∶1,氧氣的體積總是偏小,通常解釋為氧氣具有微溶性,而實際水電解未生成氧氣前氧元素還在陽極發(fā)生氧化反應產(chǎn)生了消耗,這方面知識雖超出了初中課本知識的范圍,但要升華學生的知識,就必須深入探究,以激發(fā)他們的探究欲;對初中生少見、富有探究性學習的題目,如對銅是否能與濃硫酸反應,如果反應后能生成氣體,氣體是氫氣、氧氣、二氧化硫還是三氧化硫?這樣,從生成物的物理、化學性質(zhì)角度來考慮問題,學生學習起來就容易多了。

再如,某班同學,通過上圖裝置測定空氣里氧氣的實驗總是有誤差,他們先用彈簧夾夾住乳膠管,后點燃紅磷伸入瓶中并塞上瓶塞,待紅磷熄滅并冷卻后,打開彈簧夾,觀察廣口瓶內(nèi)水面的變化情況。實驗完畢,甲同學的廣口瓶內(nèi)水面上升明顯小于瓶內(nèi)空氣體積的1/5;乙同學的廣口瓶內(nèi)水面上升明顯大于瓶內(nèi)空氣體積的1/5。同學們產(chǎn)生了各種猜想:甲同學可能是使用的紅磷量不足,瓶內(nèi)氧氣沒有消耗完,也可能是未塞緊瓶塞,紅磷熄滅冷卻時外界空氣進入瓶內(nèi);乙同學可能是沒夾緊彈簧夾,紅磷燃燒時瓶內(nèi)空氣受熱從導管逸出,也可能是因為他插入燃燒匙太慢,塞緊瓶塞之前,瓶內(nèi)空氣受熱逸出……他們各自說出了自己的想法。對于實驗誤差產(chǎn)生的原因,教師要引導、訓練學生根據(jù)實驗原理進行推斷。在上例中,關鍵看操作的結果是導致密閉容器內(nèi)氣體的壓強變大還是減小,通過分析,學生們的想法就得到了證實,從而有效地解決了問題,同時,學生的探究熱情也得以激發(fā)。

三、探究性學習習慣的養(yǎng)成

化學源于生活,化學又服務于生活。為了生活而學好化學,是化學新課程體現(xiàn)的重要理念之一。九年級化學教材有許多新情景材料的探究習題,貼近生活實際,體現(xiàn)了知識的應用性以及自然科學與人文科學的結合,在課堂上,教師應引導學生逐步樹立起把所學的知識和實際生活廣泛聯(lián)系起來的意識,使之學會從化學的視角去解決生活中的實際問題,并達到學以致用。如家庭小實驗,可以給學生學習提供更廣闊的空間,使他們有充裕的時間進行自主探究實驗,從問題提出、方案設計、資料查閱、替代藥品和儀器收集、現(xiàn)象觀察與記錄、結論與分析等全過程都是學生的個人行為,由此,他們擺脫了課堂教學的約束,通過全家總動員,家長的支持和配合,學生思維更加活躍,印象也更加深刻,這就有利于逐步培養(yǎng)其良好的探究性學習習慣。

在學習了實驗室制二氧化碳氣體后,教師引導學生在家中自制二氧化碳氣體,并通過查資料,在家長的幫助下選擇大理石的碎粒、雞蛋殼、水垢、貝殼、石堿等作為藥品,到小商店買來醋精、用食品袋中的干燥劑配制成石灰水,反應容器用飲料瓶、礦泉水瓶、注射器等,家長、孩子在這一過程中配合得相當默契。這樣,既拉近家庭成員的關系,又使學生學到了書本上沒有的知識。再如,怎樣防止菜刀生銹?怎樣除去熱水瓶中的水垢?雞蛋如何保鮮?如何自制自來水凈化器?如何自制酸堿指示劑檢驗汗液PH值?如何學會仔細觀察、記錄蠟燭點燃、燃燒、熄滅全過程的實驗現(xiàn)象?如何判定兩支燃著的高矮不等的蠟燭罩上大燒杯后熄滅的順序?等等,這樣實驗學生易操作,且比較感興趣,既培養(yǎng)了他們的直覺思維,又使其動手能力得到了訓練和提高,從而達到了化學教學的目的。