提高化學演示實驗的探索性效應

化學是一門以實驗為基礎的自然學科。在化學教學中，實驗特別是演示實驗是教師傳授知識的重要手段，是學生獲得感性知識的必由之路。布魯納認為：“認識是一種過程，而不是一種產品。”從這一角度看，演示實驗又是培養學生探索能力的基地。在演示實驗的過程中，教師應當將學生推到一個積極主動的探索者的位置上去，使演示實驗在發揮驗證性的同時，進一步發揮其探索性效應（培養學生探索精神、探索能力，教會學生探索方法等方面的效應）。

一、增設演示實驗，創設探索情境

現代心理學研究表明，人類智力活動的進行與發展必須經歷由外部物質活動向內部認知活動的轉化過程。化學教學過程就是要促使學生由外部的、物質的、展開的活動向內部的、壓縮的活動轉化。因此，根據教學內容適當增設演示實驗往往能夠創設良好的教學情境，促使這一轉化的實現。如在講授“微粒不斷運動”這一性質時，為了使學生頭腦中能夠建立起微粒運動的表象，可增設一個簡單的探索性實驗：分別向一杯冷水和一杯熱水中加入一粒高錳酸鉀小顆粒，學生很容易可以發現高錳酸鉀顆粒在熱水中擴散很快，整杯水一會兒就變成紫紅色；而在冷水中擴散則較慢，整杯水需較長時間才能變成紫紅色。由此，學生很容易探索出微粒的運動速度與溫度有關：溫度越高，微粒運動速度越快；溫度越低，微粒運動速度越慢。

二、改進演示實驗，延伸探索過程

認知心理學關于思維的研究表明，探索的過程首先是解決問題的過程。對于課堂教學中的演示實驗，傳統的實驗裝置的可行性是不容置疑的，但或多或少也存在一些問題。如在新教材（滬教版）中燃燒的條件是通過三個對比實驗得出的結論，而在舊教材（人教版）中則是通過白磷和紅磷的一個對比實驗得出的。在教學過程中有很多教師往往采用后者作為補充實驗，但幾乎所有的教師等銅片上的白磷燃燒起來后便結束實驗，卻不知將它進行適當地改進。

學生的頭腦中有一思維定勢：水能滅火，因此水火不相容。所以學生便會產生一種錯誤的認識：白磷在水中自然不會燃燒。將上述實驗加以改進：等銅片上的白磷燃燒后，教師適時設疑：如果我用一導氣管將氧氣通入沸水中與白磷接觸，白磷是否會燃燒起來呢？（學生都會認為不會）這時補充實驗：用一導氣管將氧氣通入沸水中與白磷接觸。學生就能看到白磷在水中燃燒起來。這樣不僅能使學生正確地理解知識，而且能延伸探索過程。

三、“下放”演示實驗，增強探索體驗

“告訴我，我會忘記；做給我看，我會記得；讓我親做，我才懂得”，這充分說明親自體驗在學習中是非常重要的。“下放”演示實驗就是在演示實驗中要改變原來的“教師做，學生看”的模式，而讓學生配合演示、直接由學生演示或改為學生分組實驗，同時提出有關問題，讓學生真正參與到探索知識的過程中來。

從演示實驗觀察效果的角度看，“下放”教師演示實驗有助于提高實驗觀察的效果。如在演示高錳酸鉀、食鹽、蔗糖、泥土、食用油這幾種物質在水中分散的實驗時，學生很難清楚地觀察到這些物質開始時、振蕩后、靜置后三個階段的現象，即使使用實物投影儀也不例外，如果將上述實驗改為學生分組實驗，那么，學生對實驗現象的觀察就會由“模模糊糊”轉變為“真真切切”。

因此，對于那些實驗安全系數較高、操作難度較小、觀察能見度較差的演示實驗而言，教師很有必要“下放”給學生，讓他們自主地完成探索任務，在掌握知識的同時增強探索體驗。

四、“提升”演示實驗，挖掘探索的深度

所謂“提升”演示實驗，就是將驗證性實驗重新設計成探索性實驗。布魯納曾指出：“發現并不限制于尋求人類尚未知曉的知識，確切地說，而應包括用自己頭腦中的知識，來獲得知識的一切方法。”這一著名的論斷是化學課堂中改驗證性實驗為探索性實驗重要的理論基礎和依據。驗證性實驗與探索性實驗之間的顯著區別是：前者先把結論、規律直接給予學生，再用實驗去驗證；后者是先把真實的物質和現象呈現給學生，讓他們利用已有的知識和經驗，通過觀察、操作、親身體驗、認識事物，發現問題，然后在教師的點撥和誘導下，學生利用已有的知識和經驗，通過研究探討，推理歸納，悟出道理，得出結論，形成規律。

1.將驗證性實驗改為學生的不成功實驗。例如，在教學藥品的取用時，筆者先將學生帶進實驗室，讓他們在試管中加入少量的沙子和水（實驗桌上所需儀器都已備齊）。當他們手上、實驗桌上粘上沙子和水時，提出：如果我用的藥品是有腐蝕性的，你們想你們的手、實驗桌會怎么樣呢？然后再提醒學生利用實驗桌上的一些儀器重新在試管中加入少量的沙子和水。這樣不僅使學生掌握了正確的操作，而且激發了學生探索化學問題的興趣，培養了他們的探索能力，同時使他們體驗到科學探究是人們獲取科學知識、認識客觀世界的重要途徑。

2.將驗證性實驗改為學生自主探索性實驗。例如，在教學金屬與鹽反應這一知識點時，筆者進行了如下的設計：

①先讓學生回憶在第五章學到的鐵與硫酸銅反應的實驗現象并寫出化學方程式，同時讓學生從物質的類別這一角度猜想結論：鹽+金屬→新鹽+新金屬。

②讓學生仿照猜想，試寫出下列化學方程式，并說出如果反應能進行將出現什么現象。

（1）Al+CuSO₄— （2）Cu+Hg（NO₃）₂—

（3）Cu+ZnSO₄—（4）Cu+AgCl—

（5）Na+CuSO₄—

③讓學生完成上述實驗。

④當學生發現實驗結果并不完全和猜想的結果一樣時，筆者引導學生結合金屬活動順序分析這幾種金屬在金屬活動順序中的位置，學生很快得出：“在金屬活動順序中只有活動性較強的金屬才能將位于其后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來。”

上述做法不僅體現了“教師為主導，學生為主體”的關系，而且培養了學生嚴謹求實的科學態度，使學生知道猜想必須用事實來驗證，提高了學生的探究意識和探究能力。

化學對初三學生而言是一門啟蒙學科，加之學生的思維水平受到知識基礎、成熟程度等多種因素的影響，因此不可能所有的演示實驗都能發揮出探索性效應。在注意提高演示實驗探索性效應的同時，教師還應考慮到實驗內容、探索難度等多種因素，遵循循序漸進的原則，以免陷入挫傷學生探索熱情、增加學生負擔的誤區。