利用失敗的實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生能力

景衛(wèi)恒

摘要:化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué),實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以幫助學(xué)生形成化學(xué)概念,理解和鞏固化學(xué)知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題,初步掌握一些常用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。因此,化學(xué)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教育的一種最有效的教學(xué)形式,它可以幫助學(xué)生獲取化學(xué)知識(shí),培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)。所以在實(shí)際教學(xué)中,教師應(yīng)該重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),以提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。那么,怎樣通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的能力,常常是我們思考的一個(gè)問(wèn)題。筆者通過(guò)一堂化學(xué)實(shí)驗(yàn)課認(rèn)為:失敗的實(shí)驗(yàn)更能培養(yǎng)學(xué)生的能力。

關(guān)鍵詞:失敗的實(shí)驗(yàn);動(dòng)態(tài)生成;課堂資源

倡導(dǎo)課堂教學(xué)的動(dòng)態(tài)生成是新課程的重要理念。動(dòng)態(tài)生成是對(duì)課堂教學(xué)過(guò)程生動(dòng)可變的概括,是對(duì)強(qiáng)調(diào)過(guò)程的預(yù)先設(shè)定、計(jì)劃的一個(gè)重要補(bǔ)充和修正。教師必須緊緊抓住課堂教學(xué)中的“動(dòng)態(tài)生成”因素,使之成為學(xué)生知識(shí)、能力、情感的催化劑。在教學(xué)實(shí)踐中我發(fā)現(xiàn),不僅學(xué)生課堂上思想的火花、靈活的思維能夠成為“動(dòng)態(tài)生成”的因素,而且一些課堂的“錯(cuò)誤”,也是一種“動(dòng)態(tài)生成”的資源。如果教師細(xì)心體會(huì),藝術(shù)地處理,同樣能得到意想不到的好效果。

一、課堂實(shí)錄

學(xué)習(xí)氨的噴泉實(shí)驗(yàn)。當(dāng)教師按課本上的裝置演示完氨的噴泉實(shí)驗(yàn)以后,引導(dǎo)學(xué)生分析噴泉實(shí)驗(yàn)的原理,提出能不能用不同的試劑(水、NaOH、酒精等)、不同的氣體(HCl、NH3、CO2、空氣等)、不同的裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)分析,有學(xué)生提出了用如圖所示的幾種裝置及試劑、氣體均可進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)。(圖中夾持儀器均已略去)

首先選用了如圖乙所示的裝置由兩名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(為了書(shū)寫(xiě)方便以下老師簡(jiǎn)稱師,學(xué)生簡(jiǎn)稱生。)

【教學(xué)過(guò)程】

【第一次實(shí)驗(yàn)】學(xué)生在錐形瓶中裝入適量酒精,用一帶有兩個(gè)橡膠塞的玻璃管的一端(不是尖嘴的一端)塞住錐形瓶瓶口,另一端塞住燒瓶的瓶口,然后將錐形瓶放入盛有熱水的水槽中。

【結(jié)果】形成噴泉,但只噴進(jìn)了較少的酒精。

師:請(qǐng)同學(xué)們分析為什么噴進(jìn)的液體少呢?

【學(xué)生分析后】

生:因燒瓶中裝的是空氣,噴進(jìn)的液體是酒精,空氣不溶于酒精,隨著噴入液體的增多,燒瓶中氣體體積減小,壓強(qiáng)增大,而錐形瓶中酒精產(chǎn)生的壓強(qiáng)不夠大,故難以將酒精再壓入燒瓶。

師:請(qǐng)同學(xué)們想一想,有哪些解決辦法呢?

生:用冷水敷燒瓶底使燒瓶?jī)?nèi)氣體溫度降低、壓強(qiáng)減小。

【實(shí)驗(yàn)】

【結(jié)果】玻璃管中液柱上升一段,但還是難以形成噴泉。

師:請(qǐng)同學(xué)們?cè)傧胍幌?還有什么辦法呢?

生:將玻璃管下端的橡皮管取掉,降低玻璃管的高度,酒精就可噴進(jìn)燒瓶;用酒精抹在燒瓶外壁,酒精揮發(fā)帶走熱量使燒瓶?jī)?nèi)氣體溫度降低、壓強(qiáng)減小。

【實(shí)驗(yàn)】

【結(jié)果】又噴進(jìn)了一些酒精。

師:除了用降低燒瓶?jī)?nèi)氣體溫度使壓強(qiáng)減小外,還有沒(méi)有其它可以使燒瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)降低的方法呢?請(qǐng)大家相互討論。

生:先加熱燒瓶,趕出燒瓶中部分空氣,再冷卻、降溫、降壓;在燒瓶中加白磷點(diǎn)燃消耗O2,減小氣體的量后再降溫、降壓。

【實(shí)驗(yàn)】

【結(jié)果】噴進(jìn)液體更多,但不是很理想。

師:以上各種方式都是在減小燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)。還能不能從增大錐形瓶中酒精蒸氣壓強(qiáng)的角度再想想呢?

生:可以向燒杯中加入濃H2SO4或NaOH或生石灰,它們?nèi)苡谒懦龃罅康臒?促進(jìn)酒精的揮發(fā),增大錐形瓶中氣體壓強(qiáng)。

【實(shí)驗(yàn)】——成功

師:既然用上述裝置進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn),很難成功,同學(xué)們能不能根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)原理,將裝置作進(jìn)一步改進(jìn)呢?

生:如果燒瓶底沒(méi)有封口就好了。

師:那我們可以用什么儀器來(lái)代替不封口的燒瓶呢?

生:用一兩端開(kāi)口的大玻璃管代替燒瓶。(裝置如圖)

【實(shí)驗(yàn)】——成功

然后學(xué)生分別做了用其它幾種不同

裝置及試劑、氣體的噴泉實(shí)驗(yàn)。(丙:打開(kāi)止水夾,用手(或熱毛巾)將燒瓶捂熱。HCl受熱膨脹趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)的空氣,氨氣與水接觸即發(fā)生噴泉。丁:關(guān)閉止水夾,擠壓塑料瓶,使少量NaOH溶液進(jìn)入燒瓶,CO2溶于NaOH溶液,再打開(kāi)止水夾,即產(chǎn)生噴泉。)最后引導(dǎo)大家歸納了形成噴泉的條件:P外>P內(nèi)+ρ液gh液(以在燒瓶中形成壓強(qiáng)為例P外——燒瓶外的壓強(qiáng);P內(nèi)—燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng);ρ液——溶液密度;g——重力常數(shù);h液——玻璃管中液柱高度)

二、課后感受:失敗的實(shí)驗(yàn)更能培養(yǎng)學(xué)生的能力

上述實(shí)驗(yàn),如果教師直接就用兩端開(kāi)口的玻璃管進(jìn)行實(shí)驗(yàn),那么學(xué)生獲得的是:哦!原來(lái)這種裝置也可進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)。而本次實(shí)驗(yàn),我并沒(méi)有直接把這種實(shí)驗(yàn)方法告訴學(xué)生,而是設(shè)置了一些障礙,讓學(xué)生經(jīng)歷了一些失敗。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)失敗→思考→再實(shí)驗(yàn)→再失敗→再思考這樣一個(gè)過(guò)程中,不僅認(rèn)識(shí)到了噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置原理,而且更全面地培養(yǎng)了學(xué)生的能力。

(一)培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中隨時(shí)都可能會(huì)出現(xiàn)事先沒(méi)有想到的問(wèn)題。因此,對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和處理就顯得十分重要,它們是思維再加工的過(guò)程,是一種認(rèn)識(shí)的飛躍。如在上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,當(dāng)實(shí)驗(yàn)中形成噴泉,但是噴得很少時(shí),同學(xué)們經(jīng)過(guò)分析找出原因是:產(chǎn)生的壓力差不夠大。從而思考解決問(wèn)題的方法,最后提出了解決這一問(wèn)題的各種方法。

(二)培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力

這種能力的形成有一個(gè)重要的基點(diǎn),即中學(xué)化學(xué)知識(shí)并不是靠教師灌輸給學(xué)生的,而是靠學(xué)生在教師的幫助下通過(guò)自己的獨(dú)立思考而最終取得的,靠他人灌輸形成不了這種能力。在上述實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生為了使燒瓶中的壓強(qiáng)和錐形瓶中壓強(qiáng)產(chǎn)生足夠的壓強(qiáng)差分別從減小燒瓶中壓強(qiáng)和增大錐形瓶中壓強(qiáng)的角度作了考慮。而減小燒瓶中壓強(qiáng),又采取了冷敷、抹酒精降溫、隆壓;加熱趕走氣體,白磷燃燒耗氧等減小氣體的量而達(dá)到降壓目的的方法。增大錐瓶中氣體壓強(qiáng)又分別采取了直接用熱水加熱,濃H2SO4、NaOH、生石灰溶于水放熱等方法使水槽中水溫升高,從而加速酒精揮發(fā)的方法。

由此,化學(xué)課堂中的“精彩”往往并不是事先設(shè)計(jì)的,因?yàn)閷W(xué)生的思維往往會(huì)出其不意,這就需要教師具備良好的教學(xué)機(jī)智,不失時(shí)機(jī)地充分利用,才能使課堂“錯(cuò)誤”不再“錯(cuò)誤”,并成為教學(xué)知識(shí)新的增長(zhǎng)點(diǎn)和活力所在。