科學(xué)探究是學(xué)習(xí)化學(xué)的一個(gè)重要途徑,一般步驟是:提出問(wèn)題→猜想假設(shè)→實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)→分析數(shù)據(jù)→得出結(jié)論→評(píng)價(jià)交流。試題以實(shí)驗(yàn)為載體,不是對(duì)課程中單一的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考查,而是對(duì)同學(xué)們的實(shí)驗(yàn)操作技能、探究實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力、觀察分析問(wèn)題的思維途徑、知識(shí)的理解、認(rèn)識(shí)水平,以及表達(dá)交流技能等科學(xué)素質(zhì)進(jìn)行全方位的評(píng)估考查,而且注重考查同學(xué)們多角度、多層次思考問(wèn)題的能力,更注重考查同學(xué)們的學(xué)習(xí)潛能。
這種題型旨在考查學(xué)生科學(xué)探究的方法和過(guò)程,以科學(xué)探究的步驟貫穿習(xí)題的始終。從觀察和提出問(wèn)題入手,進(jìn)行猜想與假設(shè),利用所學(xué)化學(xué)知識(shí)和查閱的資料信息設(shè)計(jì)方案和預(yù)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),記錄事實(shí),分析解釋事實(shí)得出結(jié)論,進(jìn)而進(jìn)行表達(dá)交流、反思評(píng)價(jià),最后將所得結(jié)論進(jìn)行拓展遷移加以應(yīng)用。
一、回顧中考題
科學(xué)探究的目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)探究的方法,并在探究的過(guò)程中學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力,同時(shí)讓學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)新,養(yǎng)成“勇于實(shí)踐,敢于質(zhì)疑”的科學(xué)品質(zhì)。而近幾年中考探究性試題中設(shè)置的對(duì)探究性實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)內(nèi)容,應(yīng)該說(shuō)是上述精神的最好體現(xiàn)。
例:(2012年浙江臺(tái)州,32題)酶的催化效率不僅與溫度、酸堿度有關(guān),還與離子種類有關(guān),如氯離子(Cl)能提高唾液淀粉酶的催化效率,銅離子(Cu)能降低唾液淀粉酶的催化效率,鈉離子(Na)對(duì)唾液淀粉酶的催化效率無(wú)影響。為了進(jìn)一步探究硫酸根離子(SO)能否提高唾液淀粉酶的催化效率,小柯進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
第1步:取2支潔凈的試管,按下表從左到右的順序?qū)⑺幤芳尤氲较鄳?yīng)的試管中。
第2步:在2支試管中各加入1毫升稀釋的唾液,然后搖勻。
第3步:將2支試管同時(shí)進(jìn)行37℃的水浴加熱,觀察比記錄現(xiàn)象。
?。?)小柯的實(shí)驗(yàn)還不能確定硫酸根離子(SO)能否提高唾液淀粉酶的催化效率,需作如何改進(jìn)?答: 。
(2)如果硫酸根離子(SO)能提高唾液淀粉酶的催化效率,那么小柯改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后的現(xiàn)象應(yīng)是 。
?。?)(3)第3步操作中,另有一同學(xué)小妍把2支試管同時(shí)分別握在左、右手心里,也達(dá)到了相同的實(shí)驗(yàn)效果,請(qǐng)分析小妍這種做法的優(yōu)點(diǎn): 。
【解析】(1)設(shè)計(jì)對(duì)比試驗(yàn)時(shí)不能存在其他干擾離子,加入1%稀硫酸不但加入了硫酸根離子,同時(shí)也帶入了氫離子,所以在不知道氫離子對(duì)唾液淀粉鎂催化效率有無(wú)影響的前提下,不可以加入稀硫酸,結(jié)合題干中鈉離子對(duì)唾液淀粉酶的催化作用無(wú)影響,所以此處應(yīng)該為1mL1%硫酸鈉溶液加入到2號(hào)試管;
?。?)淀粉遇碘會(huì)變藍(lán)色,所以只要淀粉消失則藍(lán)色就會(huì)褪去,因?yàn)榱蛩岣x子(SO)能提高唾液淀粉酶的催化效率,所以2號(hào)試管中的淀粉首先被消化分解,藍(lán)色首先褪去;
?。?)從操作的過(guò)程分析該實(shí)驗(yàn)要比水浴加熱簡(jiǎn)便易行得多,不需加熱則節(jié)約能源,操作簡(jiǎn)單只需利用手心溫度接近37℃即可完成;
【答案】(1)第1步中,2號(hào)試管內(nèi)所加稀硫酸改成1毫升1%的硫酸鈉溶液;(2)2號(hào)試管中的液體先褪色 ;(3)操作簡(jiǎn)單需加熱,節(jié)約燃料;利用人的體表(或手心)溫度接近37℃等(寫(xiě)出一點(diǎn)即可)。
對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià),要注意從如下幾個(gè)方面入手:①原理是否正確,即能否達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的;②所用原料是否常見(jiàn)易得、廉價(jià);③是否節(jié)約藥品,即原料的利用率是否高;④操作是否簡(jiǎn)單,即操作過(guò)程是否簡(jiǎn)捷優(yōu)化;⑤是否對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染;⑥是否節(jié)約能源,即是否用加熱、通電等;⑦產(chǎn)品的純度及轉(zhuǎn)化率高不高,即是否是綠色生產(chǎn);⑧安全性是否好等等。能達(dá)到上述八點(diǎn)要求的實(shí)驗(yàn)方案應(yīng)該說(shuō)不失為最優(yōu)實(shí)驗(yàn)方案。至于提出合理化建議,也就是基于上述幾個(gè)方面、結(jié)合題意來(lái)提出符合要求的建議。
二、提高探究能力
中考化學(xué)“實(shí)驗(yàn)探究題”的出現(xiàn)即是新課程改革的需要,也是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的需要,更是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要。已經(jīng)引起我們對(duì)它的充分重視。為了搞好這部分的教學(xué),我的做法如下。
1.實(shí)驗(yàn)素材本土化——組織學(xué)生發(fā)現(xiàn)、搜集和利用身邊的實(shí)驗(yàn)資源。
身邊的天然物質(zhì),千姿百態(tài),豐富多彩?;瘜W(xué)教師要利用好這一資源,將相關(guān)的天然物質(zhì)的變化和書(shū)本的知識(shí)結(jié)合起來(lái)。有不少的化學(xué)變化在實(shí)驗(yàn)室很難做,但可以利用身邊隨處可見(jiàn),隨處可取的物質(zhì),化學(xué)教師根據(jù)教學(xué)的要求有目的地引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)這些現(xiàn)象。比如,生石灰拌水后粉墻,墻面"結(jié)殼"后怎么會(huì)"出汗";白醋去除水垢等;以此讓學(xué)生感受到生活豐富多彩,在不經(jīng)意之中,人們經(jīng)常遇見(jiàn)一些化學(xué)與生活的完美結(jié)合,從而培養(yǎng)經(jīng)常關(guān)注身邊、關(guān)注化學(xué)與生活的聯(lián)系的習(xí)慣,注意到其中的微妙與有趣,潛移默化地縮短其與化學(xué)學(xué)科的心理距離。
2.利用直觀的演示實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的探究能力。
在教材中,有些演示實(shí)驗(yàn)比較枯燥,并且現(xiàn)象也不是很明顯。針對(duì)這樣的實(shí)驗(yàn),教師應(yīng)該充分考慮,盡量把實(shí)驗(yàn)安排得巧妙一些,或?qū)δ承?shí)驗(yàn)適當(dāng)改進(jìn),使平淡的實(shí)驗(yàn)變得妙趣橫生,引人入勝,讓學(xué)生觀察之后,進(jìn)行回味和思索。要達(dá)到其目的,教師就必須對(duì)學(xué)生提出明確要求,細(xì)心搞好預(yù)習(xí)。因?yàn)槊總€(gè)演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都有各自的探究目的。有的是對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行探究;有的是為了引出一個(gè)重要的概念或原理進(jìn)行探究;有的是對(duì)物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室制法進(jìn)行探究,等等。
教學(xué)中我十分注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)指導(dǎo),要求學(xué)生熟悉本次實(shí)驗(yàn)的用品、儀器和裝置,指導(dǎo)學(xué)生思考該實(shí)驗(yàn)探究的目的,如何提出問(wèn)題進(jìn)行假設(shè)。除此之外,對(duì)一些重點(diǎn)實(shí)驗(yàn),我注重指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程有明確的了解。比如,對(duì)原有實(shí)驗(yàn)裝置是否有改進(jìn)的方案?如何控制實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各反應(yīng)階段的溫度?實(shí)驗(yàn)操作為何要按如此順序進(jìn)行?等等。例如在做可燃性氣體燃燒的實(shí)驗(yàn)前提出:燃燒前為什么要先檢驗(yàn)氣體的純度,否則將可能出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象和結(jié)果?又如,在做用過(guò)氧化氫和二氧化錳混合制取氧氣的實(shí)驗(yàn)前提出:過(guò)氧化氫和二氧化錳各自起什么作用?用這種方法制取氧氣和用高錳酸鉀制取氧氣各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)?這些要求的提出和細(xì)心的預(yù)習(xí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力,有利于提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的探究能力。
3.進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn),提高探究能力。
考慮到初中學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木窒扌?,教學(xué)中我要求學(xué)生分組合作,寫(xiě)好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)草案。在草案中明確寫(xiě)出:①實(shí)驗(yàn)主題;②活動(dòng)目標(biāo);③提出問(wèn)題與猜想;④應(yīng)用技能;⑤設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案;⑥要用到的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品;⑦實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程。要求各小組寫(xiě)好預(yù)習(xí)草案,有利于學(xué)生全面了解實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程,有利于在分組實(shí)驗(yàn)時(shí)各司其職,并有序操作,乃至獲得成功;同時(shí)既培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力,又培養(yǎng)學(xué)生合作探究的能力。為了使預(yù)習(xí)落到實(shí)處,在每次實(shí)驗(yàn)前我都認(rèn)真地檢查同學(xué)們寫(xiě)的預(yù)習(xí)草案。
實(shí)驗(yàn)之前,我都會(huì)予以細(xì)致指導(dǎo),對(duì)一般簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn),只做簡(jiǎn)單的講解;對(duì)那些要求高的實(shí)驗(yàn),我一邊進(jìn)行規(guī)范的操作演示,一邊耐心地講解,并指出應(yīng)特別注意的操作步驟。然后指導(dǎo)學(xué)生實(shí)施分組實(shí)驗(yàn)。在整個(gè)過(guò)程中,我注意觀察各小組的實(shí)驗(yàn)操作情景,及時(shí)地指出錯(cuò)誤并加以更正,要求學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果的記錄。實(shí)驗(yàn)完畢,我立即檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并檢查各小組報(bào)告中表述實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果是否準(zhǔn)確。
為了有利于學(xué)生更好地理解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì),有利于養(yǎng)成科學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣,有利于培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)品質(zhì),我重視指導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果,以及預(yù)習(xí)草案,撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告,與學(xué)生一道進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)。實(shí)驗(yàn)課后,我根據(jù)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的反饋,認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)總結(jié),指出學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題,分析產(chǎn)生一些異?,F(xiàn)象或結(jié)果的原因,作出中肯的評(píng)