關注實驗細節增強探究“三度”

王寶斌

（江蘇省張家港市第六中學江蘇張家港215638）

關注實驗細節增強探究“三度”

王寶斌

（江蘇省張家港市第六中學江蘇張家港215638）

在實驗探究中，教師應該關注實驗細節，增強實驗“三度”：改變實驗步驟，增進探究的深度；設計實驗漏洞，增加探究的廣度；開展對比實驗，增強探究的精度。

探究；深度；廣度；精度

化學是一門以實驗為基礎的自然科學,新課程以實驗探究為載體,培養學生的思維能力、實踐操作能力和合作交流的能力。然而,教材提供的探究實驗僅僅是師生開展科學探究的素材,在探究教學中,教師應該關注實驗細節,增強實驗“三度”。具體說就是：改變實驗步驟,增進探究的深度；設計實驗漏洞,增加探究的廣度；開展對比實驗,增強探究的精度。

一、改變實驗步驟，增進探究的深度

實驗是化學研究的重要方法,有的實驗操作順序不同,可能會導致實驗現象大相徑庭,有的實驗盡管步驟不同,但實驗現象卻是相同的,對于異途同歸的探究實驗,如果改變操作順序,就能增加實驗探究的深度。

1.二氧化碳與水反應

課本關于二氧化碳與水反應的探究實驗步驟一般是這樣的：

（1)取兩支試管A和B,在A、B兩支試管中分別加入2mL蒸餾水,滴入2滴紫色石蕊試液。向A試管中通入二氧化碳氣體,B試管用于對比,觀察記錄實驗現象。

（2)取下試管A,加熱液體至沸騰,觀察顏色是否變化。

按照這樣的實驗步驟操作,探究的深度略顯不足。不妨將實驗步驟（1)做如下改進：①取兩支試管A和B,在A、B兩支試管中內分別加入2mL蒸餾水,向A試管中通入二氧化碳氣體,B試管用于對比,觀察到A、B試管內還是無色液體,沒有任何變化,不能確定二氧化碳是否與水是否發生了化學反應。要檢驗二氧化碳與水發生了化學反應還需要借助紫色石蕊試液（它遇到酸性物質會變為紅色)。②向A、B兩支試管內分別滴入2滴紫色石蕊試液、振蕩,觀察到A試管內石蕊試液呈現紅色, B試管內石蕊試液呈現紫色。證明A試管內水已經和二氧化碳發生了反應生成了酸性物質（碳酸)。③將紅色的石蕊試液加熱至沸騰,發現紅色石蕊試液又變為紫色,從而得出二氧化碳的兩個化學性質：

CO2+H2O=H2CO3H2CO3=CO2↑+H2O

2.將二氧化碳倒入階梯狀蠟燭的燒杯中

圖1

圖2

一般實驗步驟如圖1所示,觀察到下層蠟燭先熄滅,上層蠟燭后熄滅,得出二氧化碳密度比空氣大,不燃燒也不支持燃燒的性質。如果在此實驗的基礎上再增加一個探究實驗,如圖2所示,改變二氧化碳的傾倒方向,觀察到上層蠟燭先熄滅,下層蠟燭后熄滅。兩個截然相反的實驗現象給學生強烈的視覺沖擊和思維震撼,看似相異的現象卻反映了二氧化碳相同的性質。

二、設計實驗漏洞，增加探究的廣度

為了強調實驗細節,教師不妨設計一些教學漏洞,讓學生在辨錯、析錯、糾正的過程中關注實驗細節。例如,二氧化碳的制備實驗可以設計三個操作漏洞,增加實驗探究的廣度。

圖3

圖4

圖5

漏洞1.長頸漏斗未形成液封

如圖3所示,實驗前檢查裝置的氣密性良好,向錐形瓶內加入石灰石或大理石,從長頸漏斗加入稀鹽酸（量比較少,未浸沒長頸漏斗的導管形成液封),錐形瓶內有大量的氣泡,但是一段時間后用燃著的木條檢驗,木條并不熄滅。組織學生查找原因：氣體從長頸漏斗內逸出,因而收集不到二氧化碳氣體。改進措施：繼續添加稀鹽酸,浸沒長頸漏斗的導管形成液封,如圖4所示,很快就能收集滿二氧化碳氣體。這樣從反面強調了使用長頸漏斗制備氣體時,長頸漏斗一定要形成液封,否則氣體將從長頸漏斗內逸出,無法收集到氣體。

漏洞2.膠塞未旋緊,裝置漏氣

用圖5所示的裝置制備二氧化碳氣體并探究二氧化碳的性質。若制備二氧化碳前,經檢驗得知該裝置的氣密性良好,但向燒瓶內加過大理石或石灰石,蓋上膠塞后,滴下稀鹽酸,試管內卻無氣泡出現。學生分析試管內無氣泡出現的原因是：膠塞未旋緊,裝置漏氣。在維持原裝置和試劑都不變的基礎上,改進措施：旋緊膠塞。該實驗漏洞從反面強化了學生實驗經常容易忽略實驗細節：未旋緊膠塞,裝置漏氣。

漏洞3.未打開分液漏斗蓋子；難以滴加液體

如圖5所示,制備所需二氧化碳前,經檢驗得知該裝置的氣密性良好。但加過大理石或石灰石,旋緊膠塞后,打開分液漏斗的活塞,沒有稀鹽酸滴下。學生分析異常的原因是：分液漏斗蓋子未打開,難以滴加液體藥品。改進措施：打開分液漏斗的蓋子。

三、開展對比實驗，增強探究的精度

不少課本和教輔用書上關于二氧化碳的收集方法的表述是：只能用向上排空氣法收集,因為二氧化碳的密度比空氣大,不與空氣發生化學反應。不能用排水法收集,因為二氧化碳能溶于水。在探究二氧化碳的實驗室制法時,教師可以組織學生開展對比實驗,探究用排水法和向上排空氣法收集二氧化碳氣體的速度以及收集到的二氧化碳的純度,增強實驗探究的精度。

1.比較用兩種方法收集二氧化碳的耗時長短

在大試管中加入5粒石灰石、傾倒約試管1/3的稀鹽酸,取一支試管A,用排空氣法收集二氧化碳,驗滿后,再用膠塞塞緊,備用。取另一支容積相同的試管B,用排水法收集一試管二氧化碳,收集滿后,用膠塞旋緊,備用。分別記錄兩種方法收集滿二氧化碳所用的時間。實驗發現：收集等體積的二氧化碳時,用排水法收集比用排空氣法收集所需的時間短。因而,用排水法收集二氧化碳的速度更快。

2.比較用兩種方法收集二氧化碳的純度

向試管A、B中分別滴加三滴管澄清的石灰水,旋緊膠塞,同時用力振蕩,直到澄清的石灰水變渾濁又變澄清,記錄所用時間,發現B試管比A試管所用的時間要短。所以,用排水法收集到的二氧化碳更加純凈。

科學探究貫穿了新課程,實驗是科學探究的靈魂,在教學過程中改變探究步驟,設計實驗漏洞,開展對比實驗,就能增進探究的深度,增加探究的廣度,增強探究的精度,能很好“催化”學生的思維能力和動手實踐的能力。

1008-0546（2011）04-0067-01

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2011.04.032