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从化学异常实验现象中培养学生的问题意识

时间:2022-03-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:当学生在实验中出现实验失败或误差较大时,教师应进行积极引导,让学生如实记录实验结果,反思失败的原因以找到切实可行的方法改进实验,培养学生严谨的科学态度和问题意识。在化学实验中,只要学生留心观察实验过程,注意捕捉实验的变化,就可以发现许多实验异常现象,对这些异常现象进行探究会得到很多重要的发现。教师也可以根据教学内容,指导学生对见怪不怪的实验现象进行探究,从而发现问题。

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化学是一门以实验为基础的自然科学,通过课堂演示实验或学生实验,可以使学生获得生动的感性认识,从而更好地理解、巩固所学化学知识,形成化学概念,促进观察、分析和解决问题等各方面能力的提高,并能激发学生的学习兴趣。

在实验教学过程中,无论是教师课堂的演示实验还是学生实验,由于种种原因,有时会出现一些与正常实验结果不相符合的现象,如有颜色变化的异常、没有观察到生成物的沉淀、收集到的气体不纯、不该产生的实验现象出现了等实验过程中发生的异常情况。

实验过程中出现的问题,如果教师不及时加以正确的引导和彻底解决,就会影响教学效果,达不到实验的目的,同时会给学生留下知识盲点,并失去对化学实验的信心。如果我们能找出异常现象的原因,反而是激发学生学习热情,培养实事求是、严谨认真、善于观察、自主探究能力的一个契机。

一、实验现象异常的原因

1.因药品保存方面引起的实验异常

实验室购置的药品不一定会马上使用。有些药品在实验室保存过程中,由于长时间与空气中的氧气、水蒸气等作用或者人为地药品保存不当而发生变质,最终导致实验过程中异常现象的出现。

如在做酸碱中和反应的实验时,选择用氢氧化钠溶液与盐酸反应,通过酚酞指示剂的颜色变化,来判断中和反应已经发生了,但在做此实验时,往往会看到有气泡产生。当实验产生异常现象时,就要引导学生进行分析。首先看到有气泡产生,说明有气体生成,其次是对产生气体的原因进行分析,可能是氢氧化钠变质了,空气中的二氧化碳与氢氧化钠发生反应,生成碳酸钠,实验看到的气泡就是碳酸钠与盐酸反应后产生的。

2.因试剂加入量的多少引起的实验异常

在化学实验中,特别是在学生做实验时由于实验习惯的问题,在取用药品时用量很随意,但实验中所加试剂量的多少会对实验产生很大的影响,如控制不好,就会产生异常实验现象。

如空气中氧气含量测定的实验,先在燃烧匙里加红磷,点燃后伸入集气瓶中,当红磷燃烧完后,打开止水夹,此时应看到烧杯里的水倒流入集气瓶中,而集气瓶内的水应该是集气瓶容积的五分之一,由此证明空气中氧气的含量约为空气总量的五分之一。但实验时,如得到的结论是空气中氧气的含量偏低,就要考虑是否红磷的量不足导致的。因为红磷的量不足,使集气瓶内的氧气没有反应完,而导致实验结果的异常。所以我们在实验时,要根据实验目的,确定实验试剂是用少量、适量还是过量。

3.因实验温度控制不当引起的实验异常

温度的高低往往决定一个反应能否发生、向什么方向发生等问题。所以,温度的合理控制对实验现象与实验结果至关重要。

如在化学实验室进行氢氧化铜的制备实验时,先取少量氧化铜粉末于试管中,并滴入稀硫酸;为加快化学反应,将反应物进行加热;停止加热后,向试管中滴入氢氧化钠溶液,发现实验未获得蓝色沉淀的预期结果,而是看到在试管上端出现黑色絮状沉淀。这是因为在硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液产生的氢氧化铜沉淀,在较高的温度下分解成为氧化铜了,这就是产生异常实验现象的原因。

4.因实验操作不当引起的实验异常

化学实验时应严格按照要求、规范进行实验,这是为了保证实验能顺利进行,得到正确的实验现象。如不按要求实验时,会造成危险,或得不到预期的实验效果。

如在学习氢气的化学性质时,要做氢气还原氧化铜的实验,先要准备氢气的发生装置,然后在试管中加少量氧化铜,用氢气去还原氧化铜,如实验过程中产生试管爆裂,或实验结束时发现黑色的氧化铜没有变为红色,则一定是实验操作不当引起的实验异常现象。反思实验过程,如果实验前,没有先通氢气,就加热,这时空气中的氧气与氢气混合加热,则会产生试管爆裂的现象。而实验结束时,先停止通氢气,再停止加热,就会使热的铜又被空气中的氧气氧化,导致最终看到的实验现象是黑色固体,而不是红色固体的原因。

在实际的实验教学中,除了上述原因以外,所用试剂的浓度大小、试剂选用的恰当与否、溶液的酸碱性、仪器的选用、装置是否合理以及实验操作者自身基本操作是否过关等方面也会引起实验的异常现象。

二、异常实验现象的合理利用

实验过程中我们会经常碰到异常现象,关键是如何对待实验过程中出现的异常现象?意外中常蕴含着正常,这就要求我们能透过表象看到本质。如果设法搪塞或者回避的话,就错过了最好的学习时机。抓住实验中的意外,也就抓住了学生旺盛的求知欲,若能积极引导,让学生反思实验过程,用学过的知识进行分析解释,也就能化慌乱为沉着、化意外为平常,反而能给学生留下更深刻的记忆,教学目的也就能轻易实现,同时师生双方在探索活动中也可以相互提高。

1.利用异常现象提高自身专业素质

实验中出现的异常现象要求我们教师自觉地在教育教学实践中思考、分析、研究,并不断学习新的知识和理论,使教师进一步树立起探究意识,提高教师的综合素质,使教师由“经验型”向“科研型”、“创新型”转化。

2.针对异常实验现象进行教学反思

当学生在实验中出现实验失败或误差较大时,教师应进行积极引导,让学生如实记录实验结果,反思失败的原因以找到切实可行的方法改进实验,培养学生严谨的科学态度和问题意识。

如:在做粗盐提纯的实验时,学生的实验结果差异较大,有的同学实验结果是食盐的纯度大于100%,也有同学的食盐纯度很低,有的同学得到的食盐不是白色的,而是略带黄色。这时就要让学生从粗盐的称量、溶解、过滤、蒸发、再称量等多个实验过程去探索产生异常现象的原因。教师要多与学生交流,鼓励学生对这些异常现象进行探讨。

3.利用实验异常现象,积极开展探究活动

当实验过程中出现异常现象时,要引导学生进行探究,培养学生观察现象、分析问题、解决问题的能力,从而提高学生探究的水平和创新能力。在化学实验中,只要学生留心观察实验过程,注意捕捉实验的变化,就可以发现许多实验异常现象,对这些异常现象进行探究会得到很多重要的发现。教师也可以根据教学内容,指导学生对见怪不怪的实验现象进行探究,从而发现问题。

三、总结

初中化学实验中由于受试剂的纯度、试剂添加顺序、药品用量、实验的温度、催化剂、实验装置等各方面的制约,有时会导致实验现象异常。如果我们教师转变观念,把实验的目的看作是带领学生探究知识,“发现”他们尚未认识的客观事物,并从中学到认知的本领,就不会因为出现异常现象而手忙脚乱,影响教学。因此教师应实事求是地面对实验结果,并引导学生运用已有的知识与经验,分析发生异常现象的原因,师生共同研究,改变实验方法和策略,最后把实验做成功,完成实验目的。

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