化學(xué)研究性實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的反思環(huán)節(jié)

這幾年指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，積累了一些心得體會(huì)，與大家一起分享。傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，一般是沒(méi)有實(shí)驗(yàn)后的反思這一環(huán)節(jié)的。但是經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐證明，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的最后篇幅，要求學(xué)生寫(xiě)上本次實(shí)驗(yàn)的反思，有利于提高他們分析和解決問(wèn)題的能力，樹(shù)立良好的科學(xué)品質(zhì)。

一、對(duì)實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象的反思和探索孕育著新發(fā)現(xiàn)和進(jìn)步

學(xué)生能力的提高是循序漸進(jìn)的，每一次實(shí)驗(yàn)后的反思，對(duì)他們來(lái)說(shuō)都是一個(gè)不斷有新發(fā)現(xiàn)和自我進(jìn)步的過(guò)程。我校組織高一學(xué)生參加廣州市中學(xué)生“我與化學(xué)”的活動(dòng)。其中一個(gè)學(xué)生做了一個(gè)探究鋁罐檸檬茶中鋁的溶出量的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與他原來(lái)的預(yù)測(cè)相差甚遠(yuǎn)。因?yàn)樗臏y(cè)定結(jié)果是鋁的溶出量超標(biāo)60倍，但那個(gè)牌子的檸檬茶卻是通過(guò)食品安全檢測(cè)的。他苦著臉跑來(lái)找我說(shuō):“老師，看來(lái)我要偽造實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)了，否則我的實(shí)驗(yàn)報(bào)告一定拿不到獎(jiǎng)!”我告訴他:任何的科學(xué)研究都要本著實(shí)事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度，決不能為了名利而弄虛作假，因?yàn)榧俚臇|西經(jīng)不起推敲和考驗(yàn)，在知識(shí)淵博的評(píng)委面前，你只能原形畢露。后來(lái)我和他一起把實(shí)驗(yàn)過(guò)程仔細(xì)地分析了一遍，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不可靠是由多種因素造成的。比如他所學(xué)的化學(xué)知識(shí)有限，無(wú)法清楚檸檬茶中所有的物質(zhì)的性質(zhì);他只學(xué)過(guò)定性分析，還未學(xué)過(guò)精確的定量分析方法;中學(xué)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備局限;他沒(méi)有做平行實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)等等。

我跟這個(gè)學(xué)生說(shuō):“其實(shí)你們參加研究性學(xué)習(xí)，并不是要求你們非要研究出什么結(jié)果來(lái)，因?yàn)槟銈儺吘菇佑|化學(xué)的時(shí)間才一兩年。只要你們?cè)谔骄康倪^(guò)程中掌握了某種學(xué)習(xí)的途徑，在實(shí)驗(yàn)中得到了啟示，應(yīng)用自己所學(xué)的知識(shí)和技能進(jìn)行分析與研究，給評(píng)委們展示你們?cè)趯?shí)驗(yàn)中不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)、在學(xué)習(xí)中實(shí)踐的過(guò)程，那么你們的研究一定可以得到評(píng)委的青睞的!”

這個(gè)學(xué)生聽(tīng)從了我的意見(jiàn)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果如實(shí)填寫(xiě)，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)尾詳盡分析了自己實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種漏洞，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的測(cè)定結(jié)果不一定為鋁溶出量的真實(shí)數(shù)據(jù)。但是他在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了自己所學(xué)的化學(xué)知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。例如運(yùn)用了氧化鋁和酸性物質(zhì)之間的反應(yīng)，在數(shù)據(jù)處理的時(shí)候運(yùn)用了所學(xué)的質(zhì)量與物質(zhì)的量等幾個(gè)物理量之間的有關(guān)換算等，還學(xué)會(huì)了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分利用各種資源和途徑尋求自己沒(méi)學(xué)過(guò)的新知識(shí)(比如網(wǎng)絡(luò)查找檸檬茶的所有成分等)。他還把自己在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體會(huì)到的酸甜苦辣都寫(xiě)了進(jìn)去。最后這一篇既有實(shí)驗(yàn)報(bào)告，又兼有實(shí)驗(yàn)體會(huì)的文章寄出去，居然獲得了廣州市第八屆《我與化學(xué)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告的二等獎(jiǎng)。在拿到獎(jiǎng)狀的那天，他激動(dòng)得說(shuō)不出話來(lái)。他沒(méi)想到一個(gè)看似失敗的實(shí)驗(yàn)居然能獲獎(jiǎng)。在后來(lái)的學(xué)習(xí)中，這個(gè)學(xué)生每次實(shí)驗(yàn)后都積極地動(dòng)腦動(dòng)手進(jìn)行反思。不管失敗還是成功的實(shí)驗(yàn)，他都在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷的發(fā)現(xiàn)新知識(shí)、新方法、新途徑，享受到了學(xué)習(xí)和進(jìn)步的樂(lè)趣。第二年，他獨(dú)自完成的實(shí)驗(yàn)小論文參加廣東省中學(xué)生研究性學(xué)習(xí)優(yōu)秀成果評(píng)選，獲省的三等獎(jiǎng)。這個(gè)學(xué)生我從高一教到高三，很明顯發(fā)現(xiàn)他的獨(dú)立思考能力和鉆研能力比起高一剛開(kāi)始的時(shí)候有了很大的提高。

二、落實(shí)反思的三個(gè)方面培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力

實(shí)驗(yàn)后的反思有利于提高學(xué)生的能力，樹(shù)立良好的科學(xué)品質(zhì)，那么如何指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效的反思呢?筆者有下面幾個(gè)不成熟的想法。

1. 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的反思——即質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性

中學(xué)生進(jìn)行的研究性化學(xué)實(shí)驗(yàn)一般都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，即實(shí)驗(yàn)結(jié)果可預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)與預(yù)想的結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，當(dāng)兩者相差甚遠(yuǎn)時(shí)，要敢于質(zhì)疑實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并找出實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可靠的可能原因。例如有個(gè)興趣小組檢驗(yàn)我校直飲水是否含F(xiàn)e3+(因?yàn)楹芏嗤瑢W(xué)反映直飲水中喝出鐵銹味)，他們用硫氰化鉀溶液檢驗(yàn)樣品時(shí)發(fā)現(xiàn)沒(méi)有變紅色，即不含F(xiàn)e3+。這個(gè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)前的預(yù)想恰好相反，鐵銹味說(shuō)明含F(xiàn)e2O3，但是檢驗(yàn)結(jié)果卻是沒(méi)有。這時(shí)應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生多方面尋找實(shí)驗(yàn)結(jié)論和預(yù)想不同的原因。比如是否硫氰化鉀試劑變質(zhì)，待測(cè)樣品是否經(jīng)過(guò)酸化;因?yàn)镕e2O3 + 6H+=2Fe3++ 3H2O 再用硫氰化鉀溶液檢驗(yàn)Fe3+，是否溶液中離子濃度太小，導(dǎo)致測(cè)量時(shí)現(xiàn)象不明顯;還有取的直飲水的水樣標(biāo)本具有偶然性(因?yàn)樗苤械蔫F銹出現(xiàn)的幾率帶有偶然性)等等。總之，先從懷疑結(jié)論開(kāi)始，有了懷疑才會(huì)有思考，有了思考才會(huì)有多方面的求證。

2. 對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的反思——即用多種手段驗(yàn)證同一結(jié)論

當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論不可靠時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生尋求不同的途徑來(lái)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。例如前面提到的那位做檸檬茶中鋁離子的溶出量實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，他的方法是截取鋁罐一小片稱(chēng)重，再浸泡在檸檬茶中，20多個(gè)小時(shí)后取出再稱(chēng)重。計(jì)算兩次質(zhì)量差，即為溶解的氧化鋁的質(zhì)量.這個(gè)方法本來(lái)存在很大的漏洞，因?yàn)楸緛?lái)鋁罐只有內(nèi)壁接觸檸檬茶，而現(xiàn)在兩面都接觸檸檬茶，而且截口處也有鋁的溶解。再說(shuō)本來(lái)內(nèi)層可能有涂層保護(hù)不受酸液腐蝕，現(xiàn)在截口和外層都直接浸泡在檸檬茶酸液中，可能加速了鋁的溶解。這時(shí)教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生用別的方法來(lái)測(cè)鋁的溶解量。比如直接測(cè)定檸檬茶的酸性(用pH計(jì))，20多小時(shí)后再測(cè)定酸性的減弱。即通過(guò)氫離子濃度的減少量，也可換算出反應(yīng)的氧化鋁的量。或者仍然用質(zhì)量測(cè)定法，但是不要截取鋁片，而是先測(cè)定空瓶的質(zhì)量(用電子天平)，再裝入檸檬茶，20多個(gè)小時(shí)后倒空再測(cè)量質(zhì)量，兩者質(zhì)量差即為溶解的氧化鋁的質(zhì)量。無(wú)論哪種方法都存在誤差的可能，但是學(xué)生在運(yùn)用自己所學(xué)尋求不同途徑驗(yàn)證同一實(shí)驗(yàn)結(jié)論的同時(shí)，發(fā)散了他們的思維，培養(yǎng)了他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，還訓(xùn)練了他們的實(shí)驗(yàn)技能。

3. 在反思中對(duì)已有的知識(shí)進(jìn)行拓展

當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不能用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)他們通過(guò)多種渠道開(kāi)拓視野。如查閱書(shū)籍，網(wǎng)絡(luò)搜索，向大學(xué)中相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教授請(qǐng)教或者聯(lián)系某些研究所進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)和訪問(wèn)等。總之在實(shí)驗(yàn)后反思己學(xué)之局限，豐富自己的見(jiàn)識(shí)，讓自己已學(xué)的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)后獲得的知識(shí)融會(huì)貫通，使自己的學(xué)識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能得到更上一層的提升，對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高非常有幫助。

責(zé)任編輯潘孟良