摘要:在实验探究中,教师应该关注实验细节,增强实验“三度”:改变实验步骤,增进探究的深度;设计实验漏洞,增加探究的广度;开展对比实验,增强探究的精度。
关键词:探究;深度;广度;精度
化学是一门以实验为基础的自然科学,新课程以实验探究为载体,培养学生的思维能力、实践操作能力和合作交流的能力。然而,教材提供的探究实验仅仅是师生开展科学探究的素材,在探究教学中,教师应该关注实验细节,增强实验“三度”。具体说就是:改变实验步骤,增进探究的深度;设计实验漏洞,增加探究的广度;开展对比实验,增强探究的精度。
一、 改变实验步骤,增进探究的深度
实验是化学研究的重要方法,有的实验操作顺序不同,可能会导致实验现象大相径庭,有的实验尽管步骤不同,但实验现象却是相同的,对于异途同归的探究实验,如果改变操作顺序,就能增加实验探究的深度。
1.二氧化碳与水反应
课本关于二氧化碳与水反应的探究实验步骤一般是这样的:
(1)取两支试管a和b,在a、b两支试管中分别加入2ml蒸馏水,滴入2滴紫色石蕊试液。向a试管中通入二氧化碳气体,b试管用于对比,观察记录实验现象。
(2)取下试管a,加热液体至沸腾,观察颜色是否变化。
按照这样的实验步骤操作,探究的深度略显不足。不妨将实验步骤(1)做如下改进:①取两支试管a和b,在a、b两支试管中内分别加入2ml蒸馏水,向a试管中通入二氧化碳气体,b试管用于对比,观察到a、b试管内还是无色液体,没有任何变化,不能确定二氧化碳是否与水是否发生了化学反应。要检验二氧化碳与水发生了化学反应还需要借助紫色石蕊试液(它遇到酸性物质会变为红色)。②向a、b两支试管内分别滴入2滴紫色石蕊试液、振荡,观察到a试管内石蕊试液呈现红色,b试管内石蕊试液呈现紫色。证明a试管内水已经和二氧化碳发生了反应生成了酸性物质(碳酸)。③将红色的石蕊试液加热至沸腾,发现红色石蕊试液又变为紫色,从而得出二氧化碳的两个化学性质:
co2+h2o=h2co3h2co3=co2↑+h2o
2.将二氧化碳倒入阶梯状蜡烛的烧杯中
一般实验步骤如图1所示,观察到下层蜡烛先熄灭,上层蜡烛后熄灭,得出二氧化碳密度比空气大,不燃烧也不支持燃烧的性质。如果在此实验的基础上再增加一个探究实验,如图2所示,改变二氧化碳的倾倒方向,观察到上层蜡烛先熄灭,下层蜡烛后熄灭。两个截然相反的实验现象给学生强烈的视觉冲击和思维震撼,看似相异的现象却反映了二氧化碳相同的性质。
二、设计实验漏洞,增加探究的广度
为了强调实验细节,教师不妨设计一些教学漏洞,让学生在辨错、析错、纠正的过程中关注实验细节。例如,二氧化碳的制备实验可以设计三个操作漏洞,增加实验探究的广度。
漏洞1.长颈漏斗未形成液封
如图3所示,实验前检查装置的气密性良好,向锥形瓶内加入石灰石或大理石,从长颈漏斗加入稀盐酸(量比较少,未浸没长颈漏斗的导管形成液封),锥形瓶内有大量的气泡,但是一段时间后用燃着的木条检验,木条并不熄灭。组织学生查找原因:气体从长颈漏斗内逸出,因而收集不到二氧化碳气体。改进措施:继续添加稀盐酸,浸没长颈漏斗的导管形成液封,如图4所示,很快就能收集满二氧化碳气体。这样从反面强调了使用长颈漏斗制备气体时,长颈漏斗一定要形成液封,否则气体将从长颈漏斗内逸出,无法收集到气体。
漏洞2.胶塞未旋紧,装置漏气
用图5所示的装置制备二氧化碳气体并探究二氧化碳的性质。若制备二氧化碳前,经检验得知该装置的气密性良好,但向烧瓶内加过大理石或石灰石,盖上胶塞后,滴下稀盐酸,试管内却无气泡出现。学生分析试管内无气泡出现的原因是:胶塞未旋紧,装置漏气。在维持原装置和试剂都不变的基础上,改进措施:旋紧胶塞。该实验漏洞从反面强化了学生实验经常容易忽略实验细节:未旋紧胶塞,装置漏气。