化學(xué)實驗教學(xué)中提高初中學(xué)生的探究能力

吳章琴

(漳州市第三中學(xué),福建 漳州 363000)

2022年版《化學(xué)課程標準》提到,學(xué)生實驗活動必做實驗及實踐活動:(1)粗鹽中難溶性雜質(zhì)的去除;(2)氧氣的實驗室制取與性質(zhì);(3)二氧化碳的實驗室制取與性質(zhì);(4)常見金屬的物理性質(zhì)和某些化學(xué)性質(zhì);(5)酸、堿的化學(xué)性質(zhì);(6)一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的氯化鈉溶液的配制;(7)水的組成及變化的探究;(8)燃燒條件的探究[1].這八個實驗活動是人教版初中化學(xué)新教材重要的實驗內(nèi)容和初中學(xué)生必做的化學(xué)實驗,而且福建省各地市教育局也將這八個實驗活動列為初中化學(xué)實驗抽考內(nèi)容.這足以說明了初中化學(xué)實驗教學(xué)要注重對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和探究能力的培養(yǎng).筆者在初中化學(xué)實驗教學(xué)中不斷地摸索,認真地學(xué)習(xí),努力轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念和教學(xué)方法,更新初中學(xué)生學(xué)習(xí)模式,就如何從化學(xué)實驗教學(xué)中提升初中學(xué)生的探究能力,得出了一些經(jīng)驗和心得.

1 激發(fā)興趣,引起學(xué)生探究意識

化學(xué)知識聯(lián)系生活,有很多的趣味性,化學(xué)實驗是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)興趣的重要環(huán)節(jié).人們常說:“興趣是最好的老師,有興趣才有動力,才有創(chuàng)造力”,學(xué)生只有通過對化學(xué)實驗的觀察,真正參與到化學(xué)實驗實踐中,才能真正體會到學(xué)化學(xué)的有意之處,才能真正體會到引發(fā)探究的自覺性.

筆者在上人教版初三化學(xué)上冊第一課“緒言”時,演示了三個魔術(shù)實驗.第一個實驗是“白紙顯字”,先用酚酞溶液在一張白紙上寫上“化學(xué)”二字,然后用濃氨水在這張白紙上熏一熏,就能看到白紙上“化學(xué)”二字以紅色呈現(xiàn)出來;第二個實驗是“清水變牛奶”,在一支試管中先加入適量的澄清石灰水,然后在燒杯中滴入碳酸鈉溶液,可見燒杯中出現(xiàn)了白色渾濁;第三個實驗是“火樹銀花”,先在蒸發(fā)皿中加入少量的酒精,點燃酒精,酒精的火焰上灑鐵粉,就可看到鐵粉燃燒很劇烈,有明亮的火星四射現(xiàn)象.學(xué)生觀看這三個實驗后反應(yīng)激烈,從中激起學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和探究意識,也為以后學(xué)好化學(xué)做了很好的鋪墊.

第一單元課題2安排了學(xué)生探究熟悉物質(zhì)蠟燭及其燃燒和探究人體吸入空氣與呼出氣體,第二單元安排內(nèi)容有用紅磷測定空氣里氧氣含量實驗、氧氣的性質(zhì)實驗和氧氣實驗室制取與性質(zhì)實驗活動,這些課堂實驗和學(xué)生分組實驗活動也都很能引起學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和探究意識.當然生活中無時無刻都伴有化學(xué),生活是化學(xué)實驗的最大課堂,對學(xué)生化學(xué)實驗探究意識的培養(yǎng)有著潛移默化的作用.學(xué)生在學(xué)習(xí)過濾時,筆者布置學(xué)生帶家庭用的塑料漏斗(代替玻璃漏斗)、紗布(代替濾紙)和筷子(代替玻璃棒),過濾渾濁水中不溶性雜質(zhì).課后還布置學(xué)生分小組完成家庭小實驗——自制簡易的凈水器,讓學(xué)生找到的生活物質(zhì),如剪去底部飲料瓶、紗布、小石頭、細沙和活性炭等來組裝.學(xué)生在學(xué)習(xí)檢驗溶液的酸堿度內(nèi)容時,筆者布置學(xué)生自帶一些生活中常見液體如雪碧、橙汁、肥皂水和洗潔精等,親手用pH試紙來測定這些液體的酸堿度.這些有趣的實驗活動,使學(xué)生們在親身實踐的快樂中心理得到極大的滿足,動手能力和探究意識得到了有效的培養(yǎng).

2 開放式學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生探究思維

學(xué)習(xí)知識的目的離不開運用知識解決問題,因此教師要開放學(xué)習(xí),營造一種探究氛圍,給學(xué)生提供必要的信息,讓學(xué)生自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)探究思維.

學(xué)生在學(xué)習(xí)二氧化碳的化學(xué)性質(zhì)之一二氧化碳是否會與水反應(yīng)時,筆者通過開放式學(xué)習(xí)來培養(yǎng)學(xué)生的探究思維能力.筆者的實驗方法是先將二氧化碳通入到水中之后,再向得到的液體中滴加紫色石蕊溶液.提前告知學(xué)生紫色石蕊溶液是一種酸堿指示劑,遇到酸溶液會變紅.當學(xué)生看到紫色石蕊溶液變紅后,提問學(xué)生:你們猜想哪些物質(zhì)會使紫色石蕊變紅,請在表1中填入猜想和證明猜想的實驗方法.

表1 哪些物質(zhì)會使紫色石蕊變紅

學(xué)生在學(xué)習(xí)燃燒的條件時,筆者問學(xué)生:根據(jù)前面幾個單元學(xué)過的很多固體(如紅磷、硫、鎂條等)在空氣中燃燒的實驗,你們猜想燃燒的條件是什么,請在表2中填入猜想和證明猜想的實驗方法.

表2 燃燒的條件

這種方法的訓(xùn)練過程有很濃的探究味道,可以拓寬學(xué)生思維,發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主動性和主導(dǎo)性,從而有效培養(yǎng)了學(xué)生的探究思維能力.

3 創(chuàng)設(shè)情景,激發(fā)學(xué)生實踐探究

教師進行化學(xué)實驗教學(xué)時,要讓學(xué)生學(xué)會質(zhì)疑和思考,不是讓學(xué)生復(fù)制教師的想法和做法,重復(fù)教師走過的路.教師要努力創(chuàng)設(shè)探究情境,讓學(xué)生進入查閱資料、假設(shè)、討論和實驗的探究情境中,才能改變學(xué)生“填鴨式”被動接受化學(xué)實驗知識的局面,真正達到探究目的.

學(xué)生在學(xué)習(xí)實驗室制取二氧化碳時,筆者給學(xué)生提供了四種藥品組合:大理石和稀硫酸,大理石和稀鹽酸,氧化銅和木炭及木炭和氧氣,安排學(xué)生分四組進行查資料后進行實驗探討,選擇出藥品的最佳組合——大理石和稀鹽酸;然后展示實驗室制取氧氣的裝置,問學(xué)生問題,能否用在實驗室這套裝置制取二氧化碳,四組學(xué)生積極思考和交流,提出實驗室制取二氧化碳的簡單裝置;再讓學(xué)生分析該裝置的不足之處(如試管的容積小會導(dǎo)致產(chǎn)生的氣體量少和不能隨時加入稀鹽酸等)并對該裝置進行改進,有的學(xué)生就提出了用錐形瓶代替試管,還有的學(xué)生提出用長頸漏斗來加入稀鹽酸.這樣學(xué)生既很好地完成了實踐探究,同時在進行分析和改進實驗的探究過程中,學(xué)生的比賽競爭和團結(jié)協(xié)作的精神也得到了培養(yǎng).

學(xué)生在學(xué)習(xí)金屬的某些化學(xué)性質(zhì)時,要探究一些金屬的活動性.筆者給學(xué)生提供一些藥品:鎂條、鋅粒、鐵絲、銅絲、稀鹽酸和稀硫酸,讓學(xué)生先查資料,再進行討論實驗應(yīng)注意的地方,如酸的用量和濃度等.這之后學(xué)生就分組開始動手實驗,他們先分別將鎂條、鋅粒、鐵絲和銅絲四種金屬放入四支試管中,再分別加入等體積、等濃度的稀鹽酸或稀硫酸,觀察實驗現(xiàn)象并記錄現(xiàn)象.最后結(jié)合之前查資料得出的判斷依據(jù)——金屬與相同的酸反應(yīng)的現(xiàn)象越劇烈或產(chǎn)生氣泡速度越快,該金屬就越活潑,從而比較出這四種金屬的活動性.

對蠟燭及其燃燒的探究是人教版初三化學(xué)上冊第一單元課題2的內(nèi)容,是初三化學(xué)第一個探究實驗.初三學(xué)生還處化學(xué)入門階段,教師做好對蠟燭及其燃燒的探究實驗且讓全班學(xué)生參與進來是非常重要的,可引起學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情、主動性和積極性,并且讓學(xué)生了解化學(xué)探究過程,儲備化學(xué)知識,為后續(xù)的學(xué)習(xí)做好鋪墊.

課本上探究蠟燭燃燒是否生成二氧化碳,安排的實驗是將一個用澄清石灰水潤濕內(nèi)壁的燒杯罩在蠟燭火焰上方.這個實驗因為燒杯要倒扣蠟燭火焰上方,燒杯內(nèi)壁附著很少量的澄清石灰水,只有很薄的一層,而且澄清石灰水的濃度極小;還有因為蠟燭燃燒時會放出熱量,熱量會傳遞到燒杯使燒杯變得很燙,手持燒杯只能很短時間,故而看到燒杯內(nèi)壁的澄清石灰水變白色渾濁現(xiàn)象很不明顯.

湖南長沙雅禮實驗中學(xué)許麗丹和吳孝位發(fā)表的“蠟燭及其燃燒的探究的改進實驗”提到,用具塞錐形瓶代替燒杯,用試管夾夾持錐形瓶罩在火焰上方,然后往錐形瓶中倒入澄清石灰水,石灰水變渾濁的現(xiàn)象非常明顯[2].學(xué)生參考以上的實驗方法,進行改進實驗,實驗步驟如下:把燒杯換成試管,用試管夾住試管,然后在蠟燭火焰上罩上試管約幾秒,不能過久,否則試管過熱,加入澄清石灰水會驟冷破裂.片刻后迅速將試管倒過來,加入少量澄清石灰水,很快就能觀察到澄清石灰水變渾濁,由此得出蠟燭燃燒會生成二氧化碳.

探究蠟燭熄滅時產(chǎn)生的白煙性質(zhì)和重新燃燒的現(xiàn)象,多數(shù)化學(xué)教師進行該實驗時采用“吹氣法”.具體的做法是用嘴去吹滅蠟燭,再用木條點燃白煙.該方法雖然方便,但是操作起來比較難成功,如果用力吹白煙容易被吹散,如果不用力吹蠟燭不會熄滅.所以不控制好吹的力氣,就會很難看到從燭芯冒出一縷白煙,更難用木條點燃白煙.

江蘇徐州市西苑中學(xué)李德前等發(fā)表“從化學(xué)實驗創(chuàng)新談培養(yǎng)師生的科學(xué)精神”提到,用小規(guī)格的集氣瓶將粗蠟燭輕輕罩滅,然后將集氣瓶輕輕提起,同時將燃著的火柴靠近白煙頂端,此時不僅點燃了白煙,而且遠離火柴的蠟燭也被引燃了[3].學(xué)生參考以上的實驗方法,采用改進實驗是“蓋滅法”.實驗步驟如下:取一個空礦泉水瓶的蓋子,在蠟燭火焰上罩上蓋子,將蠟燭火焰熄滅.這樣不會吹散白煙,而且非常集中,用木條很容易點燃白煙,沿著白煙的方向也能非常清晰地看到點燃蠟燭的火焰.

以上兩個改進實驗的優(yōu)點:(1)儀器和用品易得,廢物再利用,操作簡便;(2)實驗中澄清石灰水很明顯變渾濁現(xiàn)象和很明顯的白煙復(fù)燃現(xiàn)象,實驗取得較高的成功率;(3)實驗結(jié)果有說服力,加深了學(xué)生的實驗印象和改進實驗的成就感,學(xué)生對化學(xué)產(chǎn)生了更大的學(xué)習(xí)興趣和更敢于去創(chuàng)新實踐.

2022年版《化學(xué)課程標準》還提到,發(fā)展科學(xué)探究的好奇心、想象力與探究欲;通過探究活動,初步養(yǎng)成注重實證,嚴謹求實以的科學(xué)態(tài)度,初步學(xué)會批判性思維方法.對于每一位學(xué)生而言,他們是化學(xué)實驗的主體,沒有實驗活動,就提高不了探究能力.因此,教師要發(fā)揮學(xué)生的主體作用,引導(dǎo)他們進行實驗探究,就應(yīng)該為學(xué)生構(gòu)建一個有趣和開放的化學(xué)實驗教學(xué)環(huán)境,把關(guān)注知識的傳授轉(zhuǎn)移到開發(fā)學(xué)生的智力上來,轉(zhuǎn)移到提高探究能力上來,這是教師在化學(xué)實驗教學(xué)過程中應(yīng)該重視的.學(xué)生的探究能力不是朝夕之間就能提高的,但是只要師生同心協(xié)力、積極配合和堅持不懈,把實驗教學(xué)融入到一個更廣闊的互動空間中去,學(xué)生的探究能力一定會逐步得到提高.