在實驗課中發展學生的思維能力

在初中科學實驗課上，教師往往非常注重對學生實驗操作能力的培養，忽視對學生實驗設計能力、誤差分析能力的關注，使實驗課不能完全發揮其應有的功效。本文就此問題嘗試在實驗課中讓學生設計實驗方案、實驗步驟、探討實驗注意事項，培養學生的實驗操作技能，發展學生的思維。

【案例】

在測定硫酸銅晶體中水的含量的實驗課上，教師分別出示硫酸銅和硫酸銅晶體，告訴學生硫酸銅是白色的，而硫酸銅晶體是藍色的，它們分別屬于兩種不同的化合物，教師寫出硫酸銅的化學式為CuSO4，硫酸銅晶體的化學式為CuSO4·5H2O，教師接著演示了白色的硫酸銅粉末遇水變藍色的實驗。告訴學生兩者間在一定的條件下可以相互轉化，白色的硫酸銅遇水會轉化成藍色的硫酸銅晶體，同時硫酸銅晶體在受熱的情況下會分解成白色的硫酸銅粉末和水。

師：這節課我們就是要確定硫酸銅晶體中水的含量。同學們有哪些辦法？

生：根據硫酸銅晶體的化學式，通過計算就能算出硫酸銅晶體中結晶水的含量。

師：說得很好，下面同學們就算一算硫酸銅晶體中結晶水的質量分數究竟為多少？

學生們根據有關物質組成中元素質量分數的計算方法開始計算。結晶水的質量分數為：5H2O/CuSO4·5H2O=36%。

師：剛才我們是利用硫酸銅晶體的化學式，從理論上算出了結晶水的含量，你們還有什么辦法測出硫酸銅晶體中結晶水的含量？

生1：對硫酸銅晶體進行加熱，使其中的水分蒸發出來。

師：能說說具體的實驗操作過程嗎？

生2：要先取一定量的硫酸銅晶體，對它加熱，少了的質量就是硫酸銅晶體中水的質量，然后就可以算出其中水的含量。

師：為完成這個實驗，我們需要哪些儀器？

生：需要天平、酒精燈、三腳架、火柴。

教師提示學生還需要盛放硫酸銅晶體的容器——坩堝。

組織學生利用給定的實驗器材設計實驗方案并寫在紙上。

待學生基本完成后，出示學生的設計方案，組織學生針對出示的實驗方案交流討論。

以下是一位學生的實驗方案：

1. 先用天平稱出一定量的硫酸銅晶體，質量為M1；

2. 再放在坩堝里，用石棉網、鐵三腳架、酒精燈等儀器進行加熱；

3. 再測出加熱后的質量為M2；

4. 所以水的質量就等于M1-M2；

5. 水的質量分數就等于（M1-M2）/M1×100%。

師：對硫酸銅晶體的稱取，有不同意見嗎？

學生沒有不同意見。

師：晶體稱量后倒入坩堝，加熱后又將硫酸銅倒出稱量，這樣反復倒置會對測量結果帶來什么影響？（引導學生思考）

生：倒來倒去過程中，容易使固體質量減少，會帶來較大誤差。

師：那我們該如何稱取更好？

生：將硫酸銅晶體和坩堝放在一起稱量。

師：稱取多少為好？

學生不知該如何回答。

師：是不是取得越多越好？

生：不是，因為太多會使加熱時間很長。

教師告訴學生本實驗硫酸銅晶體取2克為宜。

師：為加快晶體的分解速度，我們如何做會更好？

生：把硫酸銅晶體磨細。

教師出示研缽，告訴學生可以用研缽將硫酸銅晶體碾細。

師：應該在稱量前碾好，還是在稱量后碾好？

生1：我認為稱前碾或稱后碾都沒關系，只要能將它們碾細就可以。

生2：我認為稱前碾會更好一些。

師：說說你的理由。

生2：稱后碾，會使一些硫酸銅晶體留在研缽中，使測量結果不準確。

師：說得很好，實驗誤差也是我們在實驗中要關注的問題。

繼續討論。

師：同學們完成對晶體加熱分解后，能否馬上把坩堝放在天平上稱量呢？

生：不能，因為剛加熱過的坩堝溫度太高，容易損壞天平，要等坩堝冷下來后再稱量。

師：直接放在空氣中冷卻，好嗎？（示意學生回想近階段的天氣狀況，比較潮濕。）

生：不太好。

師：為什么不好？

生：空氣中的水汽會跑到硫酸銅中。

師：那該如何是好？

生：可以把它放在一個沒有水汽的環境中冷卻。

師：說得很好，老師已經在實驗室中準備了干燥器，同學們到時把坩堝放到干燥器里冷卻就可以了。

在和學生共同設計出實驗的方案和對實驗作了必要的交代和細致的分析后，組織學生修改自己的實驗步驟，然后開始實驗……

【反思】

在這個實驗教學中，教師不是簡單地讓學生按照課本的實驗步驟去測出硫酸銅晶體中結晶水的含量，而是先讓學生去設計實驗方案，在學生明確了實驗的原理后，再讓學生根據桌上所給的實驗儀器設計實驗步驟。教師適時地對學生設計的實驗步驟在操作中可能會帶來的一些問題進行點撥，引發學生去思考，應該如何減少這些實驗誤差，使測量值更準確些。師生討論后，學生對自己設計的實驗步驟進行修改完善，使學生對于實驗中可能出現的誤差問題有了較為深刻的認識。

通過設計實驗方案、設計實驗步驟，以及對減少實驗誤差的分析，學生對于測定硫酸銅晶體中結晶水的含量這個實驗有了深刻的理解。在后面的學生實驗過程中，并不是老師要學生怎么做，而是學生覺得我應該怎么去做。學生不只是簡單地完成實驗的操作，而更多地是思考要如何去做，在做的過程中如何使實驗更準確。在實驗的過程中，不單是培養學生的操作技能，而且也發展了學生的思維能力。

（樂清市虹橋二中）