一次演示實驗中的探究活動

文章編號：1005－6629(2007)03－0034－02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1案例描述

義務(wù)教育初中化學新課程九年級第五單元課題一“質(zhì)量守恒定律”的教學中，新課程增加了兩個驗證質(zhì)量守恒定律的演示實驗，其中[實驗二]是這樣的：取一根用砂紙打磨干凈的長鎂條和一個石棉網(wǎng)，將它們一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量。在石棉網(wǎng)上方將鎂條點燃，觀察反應(yīng)現(xiàn)象，將鎂條燃燒后的產(chǎn)物與石棉網(wǎng)一起放在托盤天平上稱量，比較反應(yīng)前后的質(zhì)量。

演示[實驗二]：將鎂條燃燒后的產(chǎn)物與石棉網(wǎng)一起放在托盤天平稱量，結(jié)果質(zhì)量反而比反應(yīng)前鎂條和石棉網(wǎng)的質(zhì)量減少了，同學們表現(xiàn)出疑惑。

學生疑問：老師，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，參加反應(yīng)的鎂條和氧氣的質(zhì)量總和應(yīng)該等于生成的氧化鎂的質(zhì)量總和，鎂條燃燒后留在石棉網(wǎng)上的產(chǎn)物怎么會比鎂條的質(zhì)量少呢？

針對同學們提出的問題，我想為何不借實施新課程的東風，充分利用好這個實驗，培養(yǎng)同學們的科學探究能力呢？于是，我以贊賞的語氣回答并提問：你的問題提得很好，這個結(jié)果也是老師預(yù)先沒有料到的，下面就請同學們分析剛才的演示實驗，為什么會出現(xiàn)這樣的結(jié)果呢？請把你們的想法寫下來，然后小組匯總，推選代表發(fā)言。

一開始教室內(nèi)靜悄悄的，同學們仔細體味著書本中的實驗設(shè)計和描述，同時回顧剛才的實驗現(xiàn)象，幾分鐘后，教室里議論開始了，各自在小組內(nèi)發(fā)表觀點，最后派代表發(fā)言，全班修正總結(jié)：

學生猜想：由于鎂條燃燒時除了在石棉網(wǎng)上留下了白色固體，同時還生成了大量白煙，白煙可能也是生成的物質(zhì)，所以留在石棉網(wǎng)上的白色固體僅僅是一部分生成物。

師（贊賞的語氣）問：如何證明產(chǎn)生的白煙就是生成物呢？

生答：只要能收集到白煙，然后與留在石棉網(wǎng)上的物質(zhì)比較就可以證明了。

師又問：你們能想辦法“收住”白煙嗎？下面就來一個實驗方案設(shè)計比賽，看哪一小組能想出最好的方案。

實驗要求：要能完全收集到白煙，并能集中在一個較小的容器內(nèi)，便于稱量。

學生分組展開了激烈的討論，有的還在紙上畫圖設(shè)計，同學們對這樣的實驗探究方式很感興趣，不久，就有一個小組的同學說出了他們的方案：

[方案一]為了防止鎂條燃燒時產(chǎn)生的白煙擴散到空氣中，可以拿一個塑料袋罩在燃燒的鎂條上方，用塑料袋收集白煙。

實驗結(jié)果：由于鎂條燃燒時放出大量的熱，溫度高，塑料袋被燙壞了，同學們看到這樣的結(jié)果，都有一些遺憾，于是我及時鼓勵大家說：失敗乃成功之母，咱們再想想辦法吧，就在這時，有個小組的代表說出了他們的新方案：

[方案二]為了防止塑料袋被燙壞，可用一個玻璃鐘罩罩在火焰上方收集白煙，于是師生合作，設(shè)計出如圖1的實驗裝置，按照實驗要求，先稱量了鎂條和石棉網(wǎng)的質(zhì)量，然后提起鐘罩，在鐘罩內(nèi)點燃鎂條，并迅速將鐘罩罩在石棉網(wǎng)上，鎂條燃燒產(chǎn)生了大量白煙，意外發(fā)生了：許多白煙由于不堪忍受鐘罩的“束縛”，從鐘罩與石棉網(wǎng)的縫隙中“鉆”出去了，最終沒能收集到全部生成的白煙，實驗宣告失敗。這時有同學開始唉聲嘆氣，大呼小叫，似乎都有一種被欺騙、被愚弄的感覺，雖然我也感到一絲意外，但同時覺得這創(chuàng)造了一個更好的教育契機，告訴學生：科學探究是嚴密的，不能有半點疏忽。

從上述兩次實驗的失敗中，同學們漸漸明白，要想成功收集到所有的白煙，首先必須用罩子罩住白煙，其次是不讓白煙往外跑，最好能聚集起來。在這種思想指導(dǎo)下，同學們活躍了，剛才的低落情緒云消霧散，又七嘴八舌的討論起來，氣份很熱烈，同時我又鼓勵大家，辦法肯定是有的，只是我們還沒有想到，大家可以放開思維，聯(lián)系現(xiàn)實中的生活經(jīng)驗，看是否能找到突破口。

我的話音剛落，就有一個小組的同學站起來發(fā)言說出了他們的想法：根據(jù)家用吸塵器的原理，可用物理實驗中的抽氣機抽吸鎂條燃燒生成的白煙，對呀，其他各組的同學也都附和著，我馬上大聲說：“同學們的確很聰明，老師剛才也在想，就是沒有想到這么巧妙的方法，下面老師和大家一起來設(shè)計新的實驗方案”。通過反復(fù)探討和完善，設(shè)計出了如圖2的實驗裝置。我從物理實驗室借來了抽氣機，按圖2進行實驗，這時又有一個小組的同學說，鐘罩內(nèi)接抽氣機的導(dǎo)管口要扎上一塊布，防止白煙出去進入抽氣機，他的發(fā)言著實讓我吃了一驚，同學們考慮問題比我還要細致入微，嚴謹?shù)目茖W態(tài)度已初見端倪。

按照圖2的實驗裝置，我跟同學們合作進行了實驗演示，由于抽氣機強有力的抽吸作用，白煙未能擴散到鐘罩外面，全部沾在鐘罩內(nèi)壁，實驗獲得了成功，同學們臉上露出了微笑。但美中不足的是，鐘罩體積較大，操作不太方便，而且沾在鐘罩內(nèi)壁的生成物難以聚集在一起，于是我趁熱打鐵，引導(dǎo)同學們思考：能不能再對實驗裝置圖2進行改進，把生成物集中在一個試管里，便于收集和稱量。

分組討論：先在紙上進行實驗設(shè)計，最后我與同學們合作交流了各自的觀點，終于完成了新的實驗方案：實驗裝置如圖3所示。

實驗流程如下：先把裝置連接好，然后降低鐵圈及石棉網(wǎng)，開啟抽氣機，用灑精燈點燃鎂條，再將鐵圈和石棉網(wǎng)回升到原有位置，借助抽氣機的抽吸作用，空氣會不斷從玻璃燈罩的下口邊緣進入，助燃鎂條，并將其燃燒產(chǎn)生的白煙帶走，使白煙完全收集在中間的試管內(nèi)，實驗成功了！

師生小結(jié)：通過探究收集鎂條燃燒產(chǎn)生的白煙的方法，不僅搞清了鎂條燃燒后的生產(chǎn)物大部分以白煙的形式擴散到空氣中去了，而且進一步理解了質(zhì)量守恒定律，也避免了鎂條燃燒產(chǎn)生的白煙污染空氣，保護了師生的健康，更重要的是讓同學們獲得了一次極好的科學探究的機會，使同學們體驗到了成功的快樂。

2幾點體會

過去舊教材中的演示實驗，教師一般采用教材上現(xiàn)有的實驗方案按部就班地做一些驗證性實驗，雖然一些實驗現(xiàn)象也加深了同學們對化學知識的理解，在一定程度上培養(yǎng)了同學們的實驗觀察能力，也通過這些教會了同學們基本的實驗動手能力，但課堂缺少了探究的過程，學生失去了學習的主動性。通過這次演示實驗從發(fā)現(xiàn)問題、思考問題再到解決問題，同學們對“化學是一門實驗科學”這句話有了更深層次的理解。演示實驗不僅僅是驗證性實驗，更是探討性試驗，研究性試驗，在探討和研究中產(chǎn)生科學發(fā)明和創(chuàng)造，這才是科學實驗更深刻的內(nèi)涵。

這次由演示實驗引發(fā)的探究活動，同學們從最簡單的實驗設(shè)計開始，通過多次反復(fù)修改和完善實驗方案，其中不乏艱辛和困惑，為了尋求最佳的實驗方案，同學們展開了激烈的討論，發(fā)揮了集體的智慧，培養(yǎng)了團隊協(xié)作精神，同時也使同學們充分認識到，科學研究往往不是一帆風順的，成功總是在失敗后不斷總結(jié)和改進，在研究和思考中完善和創(chuàng)新后獲取的，也進一步讓同學們體驗到學習的快樂和生活的美好。

盡管本次實驗花了不少的時間，給教學進度帶來了一定的影響，但對同學們的以后學習是十分有利的，也有利于學生今后的成長，有利于學生科學探究能力的培養(yǎng)，同學們在探究活動中不僅學到了應(yīng)有的知識，也品味到了科學探究的價值，更感受到了成功的喜悅。