新課程化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維探究的實(shí)踐

摘要 化學(xué)新教材中給出較多的探究性實(shí)驗(yàn)，但在開(kāi)展探究式教學(xué)時(shí)因各種原因難以實(shí)施。轉(zhuǎn)變思維方式，設(shè)計(jì)出操作性好、說(shuō)理性強(qiáng)、具有創(chuàng)新性的探究性實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 化學(xué)實(shí)驗(yàn)；思維；探究

中圖分類(lèi)號(hào) G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 1671-489X（2008）016-0153-02

1 彰顯思維

探究化學(xué)問(wèn)題時(shí)，我們常常會(huì)遇到所探究的問(wèn)題無(wú)法呈現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有時(shí)即便有現(xiàn)象也是肉眼看不見(jiàn)的。這就要求我們想方設(shè)法的使實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象“顯現(xiàn)”出來(lái)。根據(jù)生活中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行彰顯思維有時(shí)會(huì)使問(wèn)題迎刃而解。

具體比如：在完成和Br2反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，根據(jù)學(xué)生已學(xué)知識(shí)，學(xué)生可能認(rèn)為是加成，也可能是取代，我們就可以讓學(xué)生進(jìn)行大膽的猜想與假設(shè)，并讓學(xué)生對(duì)自己的猜想與假設(shè)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究，具體如表1所示。

2 發(fā)散思維

所謂發(fā)散思維就是打破一般的思維程序，從多方面多角度去思考問(wèn)題，探究原因、尋找結(jié)果。應(yīng)用這一方法進(jìn)行思維有時(shí)也會(huì)給探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)帶來(lái)突破。

例如：在通常狀況下100 mL酒精和100 mL水混和，總體積約變?yōu)?95 mL，那是因?yàn)榉肿娱g是有一定間隙。但學(xué)生會(huì)有疑問(wèn)，分子在間隙間是否就可以穿插呢？到了高中，學(xué)生學(xué)習(xí)了分子間作用力后，還會(huì)進(jìn)一步提出問(wèn)題，分子間不是有作用力嗎？這種作用力在混和液體是否有變化呢？更有學(xué)生會(huì)根據(jù)逆向思維提出是否有兩種液體混合有體積增大的呢？教師可以提示學(xué)生極性不同的2種互溶液體因?yàn)榉肿娱g排列的變化，分子間作用力發(fā)生變化，有可能體積增大，比如乙酸和苯的混和。因?yàn)橐宜岷捅揭讚]發(fā)，我們可以通過(guò)測(cè)定混和液的密度來(lái)測(cè)量混和后體積的變化（表2）。（說(shuō)明：PC6H6=0.878 4 g#8226;ml-1，POH3COOH=1.053 8 g#8226;ml-1）

3 改變強(qiáng)弱思維

有些探究式實(shí)驗(yàn)雖然可以獲得成功，但實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象很不明顯，近處都難以觀察，更不用說(shuō)處于遠(yuǎn)處的學(xué)生，這種實(shí)驗(yàn)的成功率往往也很低。有時(shí)我們還會(huì)遇到一些有毒氣體實(shí)驗(yàn)，而使實(shí)驗(yàn)難以獲得成功。遇到這些情況，要分析產(chǎn)生這種情況的主要因素，采用改變強(qiáng)弱對(duì)比的思維方法，巧妙地改變影響因素的強(qiáng)弱，或安全性，可以使實(shí)驗(yàn)的可見(jiàn)度與成功率大大提高。

比如，過(guò)氧化鈉與水的反應(yīng)。教材中滴水的方法易使溫度降低，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成功率不是很高。我們可以利用水蒸氣與過(guò)氧化鈉反應(yīng)，能百分之百的看到棉花著火，且操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)象更為明顯。具體如下：用脫脂棉將過(guò)氧化鈉粉末包好，扎上細(xì)鐵絲，再懸掛在沸水上方。

4 信息轉(zhuǎn)換思維

化學(xué)學(xué)科上常常遇到要探究的問(wèn)題是看不見(jiàn)摸不著的，這就給我們的探究帶來(lái)一定的難度。怎樣把看不見(jiàn)摸不著的問(wèn)題在探究過(guò)程中轉(zhuǎn)換成明顯的現(xiàn)象讓學(xué)生清楚地觀察到，利用學(xué)生知曉的化學(xué)知識(shí)及規(guī)律進(jìn)行轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)，是一條很好的思維途徑。

例如：新教材《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》中在驗(yàn)證分子極性時(shí)，采用的是H2O和CCl4分別裝在酸式滴定管中，利用帶電的玻璃棒靠近從滴定管下端流出的細(xì)流是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)明H2O是極性分子，而CCl4是非極性分子。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)采用就是轉(zhuǎn)化法的思維方法。極性分子的電荷分布是不對(duì)稱(chēng)的，非極性分子的電荷分布是對(duì)稱(chēng)的，因此把帶電體靠近極性分子時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電荷相斥現(xiàn)象，而非極性分子則不會(huì)。從而把微觀不能看見(jiàn)的性質(zhì)顯現(xiàn)出來(lái)。但這個(gè)實(shí)驗(yàn)也有不足之處：細(xì)流小，發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象又不明顯，想采用實(shí)物投影儀放大實(shí)現(xiàn)不了（因?yàn)樗菬o(wú)色液體）。為此我們可以仿此思維改進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在兩個(gè)水槽子中分別盛水和CCl4，再分別滴入一滴苯和水，然后用條形磁塊接近液面，并緩緩移動(dòng)，水滴跟著磁換移動(dòng)，而苯不移動(dòng)。

5 給合思維

巧妙地組合，可以說(shuō)是一個(gè)再創(chuàng)造的過(guò)程。在探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，用我們學(xué)過(guò)的知識(shí)或?qū)嶒?yàn)及身邊現(xiàn)成的東西進(jìn)行組合思維，進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，往往可以獲得意想不到的探究效果。

例如：原電池實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。我們可以用五角錢(qián)的銅幣作為正極，裁剪比銅幣稍大的易拉罐鋁材作為負(fù)極，再裁剪與銅幣大小的布?jí)K，吸附食醋后夾于兩電極中間作為電解質(zhì)溶液，構(gòu)成一只簡(jiǎn)易電池。直接疊加若干只簡(jiǎn)易原電池串聯(lián)成電池組（形似紐扣電池），使二極管發(fā)光。裝置圖如右：

6 演繹思維

所謂演繹思維法就是從一般規(guī)律出發(fā)，考察與一般規(guī)律有某種聯(lián)系的個(gè)體，從而推演出針對(duì)個(gè)體的新的結(jié)論的思維方法，把這種思維方法應(yīng)用于探究式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，往往可以獲得創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方案。

例如：蘇教版選修教材《化學(xué)反應(yīng)原理》的原電池實(shí)驗(yàn)中，鋅半電池和銅半電池是用鹽橋連接起來(lái)的。這是中學(xué)生第一次接觸鹽橋。在此，學(xué)生難免產(chǎn)生一些疑問(wèn)，下面就學(xué)生提出的有關(guān)鹽橋的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

問(wèn)題：在原電池工作時(shí)，除了鹽橋中的K+、Cl-向兩極溶液中擴(kuò)散外，電極溶液中的離子是否也相互擴(kuò)散？

下面以電池Zn(s)|ZnSO4(0.2mol/L)||KCl飽和溶液||CuSO4(0.2mol/L)|Cu(s)為例，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究（在實(shí)驗(yàn)中，把裝滿(mǎn)了KCl飽和溶液，用棉花堵住管口的U形管作鹽橋）。其電池裝置如圖1所示，實(shí)驗(yàn)過(guò)程見(jiàn)表3。

1）實(shí)驗(yàn)記錄。路中電流強(qiáng)度維持在7 mA左右。

2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在原電池開(kāi)始工作的一段時(shí)間內(nèi)，由于鹽橋中電解質(zhì)溶液濃度高，K+、Cl-幾乎擔(dān)負(fù)了通過(guò)液相接界的全部電流的遷移。在電池工作一段時(shí)間后，電極溶液中的離子也開(kāi)始顯著地相互擴(kuò)散。

探究式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維方法是多種多樣的，本文淺談了常見(jiàn)的六種，且這六種方法之間并不是割裂的，往往在具體的設(shè)計(jì)思維時(shí)可以相互滲透、穿插應(yīng)用，從而使設(shè)計(jì)出的探究性實(shí)驗(yàn)操作性好、說(shuō)理性強(qiáng)、可見(jiàn)度大。在大力倡導(dǎo)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的今天，迫切需要大量?jī)?yōu)秀的、具有創(chuàng)新性的探究實(shí)驗(yàn)來(lái)豐富我們的課堂教學(xué)，但愿本文能成為引玉之磚。此外也可以提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主去改變或重新設(shè)計(jì)一些小實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)更加實(shí)用、有效、有針對(duì)性，更加富有探究性，使化學(xué)更加有趣。