中学化学教学中探索性试验的设计举例

中学化学教学中探索性试验的设计举例

白敏

中学化学教学中探索性试验的设计举例

白敏河南省商丘市实验中学

【摘要】在实验教学实践的基础上，详细阐述了传统实验的改革及改演示实验为探索性试验的理论基础，并且根据设计原则举出探索性试验的案例。

【关键词】创新精神试验教学探索性试验

【中图分类号】G632【文献标识码】A【文章编号】1006－9682（2009）03－0144－02

化学是一门以实验为基础的自然科学。实验教学能为学生正确认识事物及其变化规律提供实验事实，又能培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力和方法。培养学生的创新精神和实践能力是当前基础教育课程改革的目标之一，就化学而言，重视实践教学，充分挖掘化学实验的“创新点”并加以精心设计是落实这一目标的有效方法，所谓“创新点”是指那些蕴涵在化学实验中，能够引发学生进行多角度全方位思考从而得出新知识和新方法的潜在因素。更以其生动的魅力和丰富的内涵在培养学生创新精神方面发挥其独特的功能和作用。

一、在化学实验教学中增加及改革实验

1．增加实验的创造性成分

指导学生独立的实验设计，改实验为课题意识，经常开展社会调查，撰写小论文，能培养学生创造性思维的综合概括性：①提高知识综合能力，即善于将前人取得的知识，通过巧妙的综合，形成新的成果；②提高思维统摄能力，即把大量概念、事实和观察材料综合在一起，加以概括整理，形成科学的概念和系统；③提高辩证分析能力，即对占有的材料深入分析，从中概括出事物的规律。

［案例一］设计实验：制取纯净的氯化亚铁。

分组设计：甲组：把Fe（OH）3溶于足量的盐酸中——加热蒸发——制得氯化铁，乙组：制氯气——通入铁粉中——制得氯化铁，丙组：制氯气——通入饱和食盐水中（除去HCl）——经浓H2SO4干燥——与铁粉反应——制得氯化铁，丁组：制氯气——通入饱和食盐水中——经浓H2SO4干燥——与铁粉反应——制得氯化铁——多余氯气经碱石灰吸收。学生分组讨论各个方案，发现甲组氯化铁溶液在加热过程中会水解，产物一定不纯，被淘汰。乙组没有除去浓盐酸挥发出的氯化氢，会使氯化铁中混有氯化亚铁，被淘汰。丙组没考虑有毒有害气体的处理。所以，丁组才是最佳方案。从案例中可得：在实验教学中培养学生的创新精神很重要。

2．改演示实验为学生探索性实验

演示实验只是教师动手，实验结果一般都较理想，虽然有利于学生建立化学概念和理解化学规律，却不利于培养学生的独创精神和独立工作的能力。若将演示实验改为学生实验，增加学生的活动，由于学生的知识水平和实验能力参差不齐，实验中容易产生各种与结论不符的意外结果，这必然会引起学生对教材中的结论的怀疑，在好奇心的驱使下，学生必然会重做实验，直到得出满意的结论，在具体操作中有所发现，有所创造，从而提高探索问题的独立性。

［案例二］设计实验：制取氢氧化亚铁。

教师引导学生从以下三方面思考和探索：①怎样制取不含铁离子的亚铁盐溶液；②怎样消除水中溶解氧的影响；③怎样使反应体系减少跟空气中的氧气接触。

各小组的学生根据给定的实验仪器、药品和有关背景材料，探讨该实验的反应条件和实验装置。在小组讨论的基础之上，拟出本小组对该实验的反应条件、实验装置和实验操作步骤的方案；各小组按照设计的实验方案进行试验；教师根据学生的实验方案，进行总结和归纳，找出班级中典型的实验方案让学生进行探索。本实验的实验方案主要有以下两种：

方案一：

反应条件的控制：①硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液的浓度要大；②硫酸亚铁溶液要严格检验是否含有铁离子；③配置氢氧化钠溶液的蒸馏水要经加热煮沸除去氧气；④反应过程的各步操作要迅速连贯，尽量减少氧气对本实验的影响。

拟定实验方案：

（1）制取浓度大的硫酸亚铁溶液

在锥形瓶中加入1∶4的稀硫酸，加入过量的还原性铁粉，用小火持续加热约半小时。把制得的硫酸亚铁溶液迅速过滤，并在滤液中加入铁钉，以防止硫酸亚铁被氧化，用塞子塞住瓶口。

（2）配置氢氧化钠溶液

在一只大试管中，加入15～20毫升的蒸馏水，加热煮沸2～3分钟，尽可能除尽溶液在水中的氧气。停止加热，稍冷却，迅速逐粒加入氢氧化钠，制取氢氧化钠的浓溶液，塞住管口。

（3）铁离子的检验

取少量已制得的硫酸亚铁溶液于一支小试管中，用胶头滴管滴入流氰化钾溶液，检验是否含有铁离子。

（4）氢氧化铁的制取

把制得的氢氧化钠溶液迅速倒入经检验无铁离子的硫酸亚铁溶液中，并尽可能塞紧管口。

方案二：

反应条件的控制：①确保硫酸亚铁溶液中不含铁离子，可以加入还原性铁粉控制；②尽量控制氢氧化钠溶液中溶解的氧气；③整个实验过程应该减小氧气的影响，使整个反应最好能在密闭的体系中进行。

拟定实验方案：

（1）实验装置如图所示（2）硫酸亚铁溶液的制取

在具支试管A中加入还原性铁粉和稀硫酸，打开活塞a，使产生的氢气排尽小试管B中的空气。

（3）除去氢氧化钠溶液中的氧气

迅速倒转小试管（保持不断通入氢气），向其中加入5毫升经过煮沸后冷却的氢氧化钠溶液。

（4）氢氧化铁沉淀的生成

关闭活塞a，使A中溶液经导管压入B中。

3．改验证性实验为探索性实验

验证性实验，往往是先讲结论，再通过实验验证某一结论是否正确。而探索性实验，是指在不知晓实验结论的前提下，通过自己的实验、探索，得出结论。它能激发学生旺盛的求知欲，活跃思维，主动而积极地探索。

例如，进行Al（OH）3两性实验时，在做了Al（OH）3能溶于NaOH溶液的实验后提出：Al（OH）3能否溶于氨水？能否溶于Ba（OH）2溶液？能否溶于Na2CO3溶液？等一系列问题。再如Cu跟浓H2SO4反应时，铜表面变黑，这黑色物质是什么？这些问题既可让学生通过实验操作给出答案，又可进一步在理论上展开讨论、研究。

21世纪，是知识经济时代。教育工作者创新自身知识领域及自身素质，同时也要注意创新人才的培养。创新培养是一个宽广的课题，渗透到教学模式、能力培养、意志品质的各个领域，笔者渴望能与同行共同摸索，探索一条“创新”培养的科学之路。