剖析實(shí)驗(yàn)要素論文

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摘要實(shí)驗(yàn)既是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)，又是化學(xué)教學(xué)的有效手段，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)開展探究教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的方向之一。以實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論等實(shí)驗(yàn)要素為切入點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)創(chuàng)造更多的實(shí)踐途徑，從而實(shí)現(xiàn)基于實(shí)驗(yàn)的探究教學(xué)在理念、思維和操作層面的發(fā)展。

關(guān)鍵詞化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)要素實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)賴以產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)，探究是科學(xué)發(fā)展和科學(xué)教育的有效途徑。因此，實(shí)驗(yàn)和探究都是中學(xué)化學(xué)課程實(shí)施的重要方式。同時(shí)也是化學(xué)教學(xué)中教與學(xué)的重要精神和理念。實(shí)驗(yàn)教學(xué)能驗(yàn)證知識(shí)，加深理解，但它首先應(yīng)是一種探索，以培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，可見，實(shí)驗(yàn)又是探究的重要載體，如何利用和開發(fā)現(xiàn)行教材中的實(shí)驗(yàn)開展探究，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與探究的整合，是每一位化學(xué)教師力圖思考并盡力解決的問題。

作為精神和理念，實(shí)驗(yàn)與探究是并存的，都是歷來已久的；但作為教學(xué)和學(xué)習(xí)的方式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)形成了較為完整的理論系統(tǒng)和實(shí)踐體系。因此，依托實(shí)驗(yàn)教學(xué)的已有體系可以為實(shí)驗(yàn)探究開辟更廣闊的天地。具體的化學(xué)實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容和形式上不盡相同，但一個(gè)相對(duì)完整的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，一般包括實(shí)驗(yàn)課題、目的、原理、用品及規(guī)格、步驟和操作、現(xiàn)象和結(jié)果處理、討論與交流[1]等基本要素。分析和研究實(shí)驗(yàn)要素可以為實(shí)驗(yàn)探究搭建更多的平臺(tái)。

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河伞膀?yàn)證”向“探究”轉(zhuǎn)化

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍?shí)驗(yàn)要素中的核心要素。這是因?yàn)椋瑢?shí)驗(yàn)的目不同，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、手段和方法就不同。筆者認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡霓D(zhuǎn)變是理念層面的轉(zhuǎn)變，即給學(xué)生充分探索答案的機(jī)會(huì)[2]。在新課程實(shí)施的今天，學(xué)生仍然使用“實(shí)驗(yàn)手冊(cè)”，這大大地減輕了師生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也抹殺了學(xué)生充分探索答案的機(jī)會(huì)，也會(huì)導(dǎo)致一部分教師“有而無憂”的心理，形成“飯來張口、衣來伸手”的壞習(xí)慣，磨滅了再創(chuàng)造的機(jī)會(huì)。倘若教師有“實(shí)驗(yàn)手冊(cè)”而學(xué)生沒有，教師的再創(chuàng)造是完全可能的，學(xué)生探索的機(jī)會(huì)也會(huì)增大。

有些“實(shí)驗(yàn)手冊(cè)”中的實(shí)驗(yàn)，雖有“探究”之名，而無“探究”之實(shí)，或由于“實(shí)驗(yàn)手冊(cè)”的存在而喪失了探究的可能。如一個(gè)“探究乙醇的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)的“思考與猜想”欄目中，設(shè)置了如下內(nèi)容：寫出乙醇和水的結(jié)構(gòu)式，請(qǐng)猜測(cè)金屬鈉能否跟乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？你為什么做出這樣的猜想？將一塊金屬銅片放在酒精燈火焰的外焰上灼燒，可能發(fā)生什么反應(yīng)？反應(yīng)中銅表現(xiàn)出什么性質(zhì)？將灼熱的表面變黑的銅片伸入盛有氫氣的瓶中，可能發(fā)生什么反應(yīng)？反應(yīng)中氫氣表現(xiàn)出什么性質(zhì)？你認(rèn)為乙醇是否具有還原性？將灼熱的表面變黑的銅片立即放入無水乙醇中，可能發(fā)生什么現(xiàn)象？請(qǐng)你將你的猜想設(shè)計(jì)成一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)加以證明。這一設(shè)置表明了編者的“良苦用心”，千方百計(jì)“引導(dǎo)”學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，但就是因?yàn)椤斑^分的設(shè)計(jì)”和“手冊(cè)的出現(xiàn)”（后續(xù)問題的導(dǎo)向作用）導(dǎo)致了探究很難達(dá)到預(yù)期的效果。

該實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容則是乙醇與鈉和氧化銅兩個(gè)反應(yīng)，只要稍作分析：乙醇與鈉反應(yīng)表現(xiàn)出氧化性；與氧化銅反應(yīng)表現(xiàn)出還原性。可見，乙醇的氧化還原性是并存的，實(shí)際上，這是絕大多數(shù)物質(zhì)的通性。倘若以此出發(fā)，可以設(shè)置如下問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想和方案設(shè)計(jì)：①乙醇有沒有氧化性和還原性？理由是什么？②怎樣證明乙醇有氧化性或還原性？可以選擇哪些化學(xué)試劑？通過這樣的問題設(shè)計(jì)，其開放性大，探究的可能性就更大，即使在“手冊(cè)”里預(yù)先呈現(xiàn)，也不會(huì)給學(xué)生以暗示。

2實(shí)驗(yàn)原理：由“單一”向“發(fā)散”轉(zhuǎn)化

一般實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)原理是事先給定的，教師也很難對(duì)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行干預(yù)或改變，但制備物質(zhì)往往有不同的途徑，不同的制備途徑所應(yīng)用的原理可能有所差別。因此，在物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)中可以對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理進(jìn)行探究，從而設(shè)計(jì)多種實(shí)驗(yàn)方案，并進(jìn)行合理的選擇。如制備Al(OH)3的各種方案是基于不同原理的：

①Al3++3OH-=Al(OH)3↓；

②Al3++3NH3•H2O=Al(OH)3↓+3NH4+；

③AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓；

④2AlO2-+3H2O+CO2=2Al(OH)3↓+CO32-；

⑤Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓。

通過方案的設(shè)計(jì)、對(duì)比和分析，既鞏固和拓展了知識(shí)，又使學(xué)生清晰建立Al(OH)3兩性的概念。

又如，教材采用在沸水中滴加FeCl3的方法，利用加熱促進(jìn)FeCl3水解制取Fe(OH)3膠體：FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(膠體)+3HCl。然后，引導(dǎo)學(xué)生思考：促進(jìn)FeCl3水解的方法也不僅僅是加熱，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)證明，將少量Na2SO3固體或溶液加入FeCl3溶液中同樣也可以得到Fe(OH)3膠體，此法比教材實(shí)驗(yàn)更為方便，同時(shí)給化學(xué)實(shí)驗(yàn)尋找到更多的探究空間。

3實(shí)驗(yàn)裝置：由“給予”向“創(chuàng)造”轉(zhuǎn)化

化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)裝置往往是事先給予的，這不僅會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)課本實(shí)驗(yàn)裝置的僵化，同時(shí)也會(huì)對(duì)新的實(shí)驗(yàn)裝置的解讀產(chǎn)生困難，從而喪失了創(chuàng)新和創(chuàng)造的機(jī)會(huì)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置往往由常見的玻璃儀器拼湊而成，一種任務(wù)可由不同裝置完成。利用裝置的分析解剖或技術(shù)改進(jìn)創(chuàng)造新的實(shí)驗(yàn)裝置，為實(shí)驗(yàn)探究找到了新的切入點(diǎn)和有效的途徑。對(duì)具體裝置的分析和研究中發(fā)現(xiàn)其存在的缺陷，設(shè)計(jì)新的裝置來加以改進(jìn)以創(chuàng)造更合理的裝置。如氣體發(fā)生裝置、氣體收集裝置、尾氣處理裝置的改進(jìn)和創(chuàng)造就是最為典型的例子。

通過對(duì)裝置的改進(jìn)和創(chuàng)造的探究，既讓學(xué)生從原理上理解了裝置的功能優(yōu)劣，又拓展了視野，還培養(yǎng)發(fā)散和輻合思維，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維。通過氣體收集裝置的改進(jìn)和改造，學(xué)生還總結(jié)出：收集密度比空氣大的氣體采用的裝置是低進(jìn)高出，收集密度比空氣大的氣體采用的裝置是高進(jìn)低出，排水法的收集裝置實(shí)質(zhì)上也是高進(jìn)低出，這是由于氣體的密度小于水的密度決定的。

實(shí)驗(yàn)裝置的工業(yè)化又是裝置有效探究的內(nèi)容之一，如在氯堿工業(yè)裝置的改進(jìn)和創(chuàng)造過程中，不僅加深了學(xué)生對(duì)工業(yè)裝置的理解，同時(shí)又明晰了科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷程。

4實(shí)驗(yàn)步驟：由“指定”向“設(shè)計(jì)”轉(zhuǎn)化

實(shí)驗(yàn)步驟是由實(shí)驗(yàn)假設(shè)和實(shí)驗(yàn)方案決定的，一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)康木陀卸喾N實(shí)驗(yàn)假設(shè)，會(huì)產(chǎn)生更多的實(shí)驗(yàn)方案，從而導(dǎo)致多種多樣的操作步驟。而“實(shí)驗(yàn)手冊(cè)”中卻以“經(jīng)典”步驟，把學(xué)生“做實(shí)驗(yàn)”的實(shí)踐過程禁錮在“讀實(shí)驗(yàn)”的文本對(duì)話中。教材需要“讀”，實(shí)驗(yàn)也要“讀”，實(shí)驗(yàn)在多重因素的影響下，自覺不自覺地走上了“只讀不做”的大道。因此，有學(xué)者提出要突破和超越“讀”的觀念，強(qiáng)化對(duì)“做”的認(rèn)識(shí)，在讀與做之間尋求動(dòng)態(tài)的發(fā)展，也許可以讓科學(xué)教育走向一片更廣闊的天空。

實(shí)驗(yàn)是“做”的良好機(jī)會(huì)，如果希望學(xué)生“做”，那必須給學(xué)生一定的“做”的自主權(quán)。例如，在探究氯水的漂白作用時(shí)，根據(jù)Cl2+H2O≒H++Cl-+HClO及H2O≒H++OH-和HClO≒H++ClO-可知氯水的成分主要有H2O、Cl2、H+、Cl-、HClO，還有極少量的ClO-和OH-，因此，對(duì)氯水中起漂白作用的微粒的假設(shè)是多樣的，可能是一種微粒或多種微粒的共同作用，根據(jù)不同假設(shè)而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)的方案也應(yīng)該是多樣的，學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)的操作順序則更應(yīng)該是多樣的。只有這樣，實(shí)驗(yàn)的步驟才真正是學(xué)生自己親手設(shè)計(jì)的。當(dāng)學(xué)生親手實(shí)踐著自己的想法和設(shè)計(jì)，那是何等的享受啊！這是學(xué)生在“閱讀”實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)所無法享受的。

筆者認(rèn)為，“實(shí)驗(yàn)手冊(cè)”應(yīng)該隱退為教師的教學(xué)參考用書，讓學(xué)生有更大的實(shí)踐自主權(quán)。在學(xué)生手里，應(yīng)該是一張空白的實(shí)驗(yàn)報(bào)告單，這需要學(xué)生去書寫、去創(chuàng)造。但這會(huì)給教師批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告單帶來很大的挑戰(zhàn)，因?yàn)闄C(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，教師會(huì)迎接挑戰(zhàn)；因?yàn)榻逃菫閷W(xué)生服務(wù)的，教師有責(zé)任迎接挑戰(zhàn)；因?yàn)閷?shí)驗(yàn)報(bào)告單是學(xué)生的作品，教師會(huì)學(xué)會(huì)欣賞。

5實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：由“事實(shí)”向“問題”轉(zhuǎn)化

實(shí)驗(yàn)中，實(shí)際得到的理論預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象間存在3種關(guān)系：即完全一致，有些偏差，或截然不同。

如果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與預(yù)測(cè)的截然不同，一般認(rèn)為是基于不同機(jī)理導(dǎo)致的，教師往往會(huì)帶領(lǐng)學(xué)生深入探究。如在進(jìn)行Al的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，用除去氧化膜的Al片分別與H+濃度相同的稀HCl和稀H2SO4反應(yīng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在明顯不同的現(xiàn)象：①跟稀鹽酸反應(yīng)快，產(chǎn)生氣泡多；②跟稀硫酸反應(yīng)慢，產(chǎn)生氣泡很少。從而提出假設(shè)：①氯離子對(duì)反應(yīng)有促進(jìn)作用；②硫酸根離子對(duì)反應(yīng)有抑制作用。并設(shè)計(jì)兩種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行探究：①在稀硫酸中加入固體食鹽，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)明顯加快；②在稀鹽酸中加入固體硫酸鈉，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)幾乎沒有什么影響。最后得出結(jié)論氯離子對(duì)鋁片跟H+反應(yīng)有促進(jìn)作用，這一探索結(jié)論與Cl-與Al3+形成配合物AlCl4-[4]從而加速致密氧化膜結(jié)構(gòu)的破壞這一科學(xué)結(jié)論是一致的。公務(wù)員之家:

如果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與預(yù)測(cè)現(xiàn)象有些偏差，一般認(rèn)為化學(xué)試劑的純度原因，稍作解釋以了事。實(shí)際上，這可能涉及更為廣泛的反應(yīng)機(jī)理，更有必要探究。如在盛有少量FeCl2溶液的試管中滴入數(shù)滴KSCN溶液（Fe2+不能使KSCN溶液變血紅色），再向混合液中加入一定量的新制氯水時(shí)只有一點(diǎn)點(diǎn)淺紅色，并沒有預(yù)測(cè)中的血紅色。這一探究活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)，滴加試劑的順序不同會(huì)導(dǎo)致不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而對(duì)操作步驟進(jìn)行改進(jìn)。

現(xiàn)實(shí)的問題往往是綜合性的，化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的意外現(xiàn)象、學(xué)生生活中遇到一些化學(xué)問題往往能開闊學(xué)生的思路，成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的良好素材和探究起點(diǎn)。即使是與理論預(yù)測(cè)完全一致的結(jié)論也可以質(zhì)疑。

6實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由“確認(rèn)”向“批判”轉(zhuǎn)化

一般地，現(xiàn)象與預(yù)測(cè)吻合，結(jié)論與所學(xué)知識(shí)一致，這是實(shí)驗(yàn)成功的標(biāo)志。筆者認(rèn)為，這同樣有推敲的必要性和可能性。如在比較酒精燈火焰溫度的實(shí)驗(yàn)中，將一根小木條迅速平放入火焰中，1~2秒鐘后取出觀察[5]，發(fā)現(xiàn)在外焰部分的木條被燒黑了，從而得出“酒精在外焰燃燒最充分，火焰中外焰溫度最高”的結(jié)論。最新研究表明：酒精燈火焰溫度的高低順序?yàn)椋簝?nèi)焰＞外焰＞焰心[6]。由此反思，小木條在酒精燈火焰中的炭化能否證明酒精燈火焰的溫度高低？木材的炭化是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)過程，其炭化程度是由受熱的溫度、受熱的時(shí)間和氧氣的含量等多種因素共同決定。因此，木條的炭化程度不能反映酒精燈火焰溫度的高低。從這一事例可以說明，即使是正確的結(jié)論也只能是相對(duì)正確的，科學(xué)是不斷發(fā)展的，因此也有必要質(zhì)疑，從而發(fā)展學(xué)生的批判性思維。教師決不能把教材的結(jié)論作為神圣的教條，而把自己和學(xué)生淪為書本的奴隸。學(xué)習(xí)和教學(xué)都需要質(zhì)疑，有必要采用不同的方法和眼光進(jìn)行閱讀和思考，以免唯書本定勢(shì)[7]。

上述6轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)了3個(gè)層次的超越：首先，是理念層次上的超越，即實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠伞膀?yàn)證”向“探究”轉(zhuǎn)化；其次，是思維層次上的超越，實(shí)驗(yàn)原理由“單一”向“發(fā)散”轉(zhuǎn)化突出了發(fā)散思維，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象由“事實(shí)”向“問題”轉(zhuǎn)化和實(shí)驗(yàn)結(jié)論由“確認(rèn)”向“批判”轉(zhuǎn)化則突出了逆向思維和批判性思維；第三，是實(shí)踐層面上的超越，即實(shí)驗(yàn)裝置由“給予”向“創(chuàng)造”轉(zhuǎn)化和實(shí)驗(yàn)步驟由“指定”向“設(shè)計(jì)”轉(zhuǎn)化。因此，通過對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)要素進(jìn)行方向性的調(diào)整都可以為實(shí)驗(yàn)探究搭建有效的平臺(tái)。

然而，在實(shí)驗(yàn)探究過程中會(huì)遇到各種困難，以中學(xué)生所擁有的知識(shí)水平，很難得出完全符合實(shí)際的正確的結(jié)論，但這既是實(shí)驗(yàn)探究的特點(diǎn)，更是實(shí)驗(yàn)探究的精髓——注重結(jié)果更注重過程。

參考文獻(xiàn)

[1]劉知新.化學(xué)教學(xué)論.第3版，北京：高等教育出版社，2004：160

[2]靳玉樂.探究教學(xué)的學(xué)習(xí)與輔導(dǎo).第2版，北京：中國人事出版社，2003：186

[3]劉德華.“點(diǎn)擊”學(xué)校課程：走在十字路口的科學(xué)教育，福州：福建教育出版社，2001：66

[4]北京師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室等編.無機(jī)化學(xué).下冊(cè).第4版，北京：高等教育出版社，2003：674

[5]課程教材研究所、化學(xué)課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書•化學(xué)•九年級(jí)上冊(cè).第2版，北京：人民教育出版社，2006：21

[6]王克勤，逯俊玲，左志軍.化學(xué)教學(xué)，2003(11)：42~43

[7]梁良良，黃牧怡.走進(jìn)思維的新區(qū)，北京：中央編譯出版社，1996：124~133