初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思想

蔡雙兵

初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思想

蔡雙兵

（南京市南湖第二中學(xué)江蘇南京210017）

學(xué)科知識(shí)﹑學(xué)科能力﹑學(xué)科思想是學(xué)科體系的三個(gè)要素，而學(xué)科思想是一個(gè)學(xué)科的靈魂。初中化學(xué)是化學(xué)的啟蒙教育，如何教給學(xué)生的學(xué)科靈魂更為重要。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的重要手段。文章主要介紹了初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中幾種學(xué)科思想的培養(yǎng)。

初中化學(xué)；化學(xué)思想

為了迎接知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的挑戰(zhàn)，基礎(chǔ)教育的改革已經(jīng)從考試改革﹑課程改革﹑教材改革逐漸發(fā)展到學(xué)習(xí)方法的改革——倡導(dǎo)以“探究性學(xué)習(xí)”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼承性學(xué)習(xí)。對(duì)于以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)——化學(xué)，實(shí)驗(yàn)成為學(xué)生探究性學(xué)習(xí)的一個(gè)很好的載體。在學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題之后，一般要求學(xué)生能分析問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)去解決問(wèn)題。為了能夠讓學(xué)生很好地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這就要求教師教學(xué)過(guò)程中，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思想。

一﹑實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要有程序化解決問(wèn)題的思想

化學(xué)中的程序化思想，就是在解決問(wèn)題前要考慮問(wèn)題的背景﹑研究和解決問(wèn)題的程序，包括問(wèn)題解決后結(jié)果的表述方法。在教學(xué)中我們往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，不具備程序化思想的學(xué)生，在解決問(wèn)題的時(shí)候，經(jīng)常顯得毫無(wú)頭緒，表述混亂，既浪費(fèi)了時(shí)間，又沒(méi)有收到很好的效果。如在初中化學(xué)教學(xué)過(guò)程中舉一個(gè)很簡(jiǎn)單的例子：

［提出問(wèn)題]食品充氣包裝袋中的氣體是什么？……設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的猜想。

在這個(gè)問(wèn)題的解決過(guò)程中，不具備程序化思想的學(xué)生，經(jīng)常出現(xiàn)的答案就是：是二氧化碳;驗(yàn)證：二氧化碳使石灰水渾濁。

從這些學(xué)生的答案中也不難看出，他們已具備了一定的知識(shí)技能，但是不具備程序化解決問(wèn)題的化學(xué)思想。

在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中，一開(kāi)始就要培養(yǎng)學(xué)生的程序化思想。即描述一個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)先講述實(shí)驗(yàn)操作方法(怎么做的)，然后是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(看見(jiàn)了什么)，最后是實(shí)驗(yàn)結(jié)論(說(shuō)明了什么)。掌握了這樣的程序化思想，在解決問(wèn)題的時(shí)候，不至于使你的思維無(wú)頭緒，表述混亂，反而是一目了然。

二﹑實(shí)驗(yàn)為了解決問(wèn)題，現(xiàn)象來(lái)自于操作，結(jié)論來(lái)自于化學(xué)現(xiàn)象的思想

掌握了程序化思想，使學(xué)生的表述很有條理，但是也經(jīng)常容易出現(xiàn)張冠李戴的錯(cuò)誤表述。學(xué)生經(jīng)常容易無(wú)中生有，或者表述不全。

如在初中化學(xué)中研究分子運(yùn)動(dòng)，有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)先在蒸餾水中滴加幾滴酚酞，然后在濃氨水中滴加幾滴酚酞，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由實(shí)驗(yàn)(Ⅰ)得出的結(jié)論是_______。

實(shí)驗(yàn)(Ⅱ)如圖左所示，……，由實(shí)驗(yàn)(Ⅱ)得出的結(jié)論是_______。

該同學(xué)為了進(jìn)一步證明Ⅱ的結(jié)論，又補(bǔ)充做了如圖右所示的實(shí)驗(yàn)(Ⅲ)，你認(rèn)為有無(wú)必要，請(qǐng)說(shuō)出你的理由：_____________________。

分析：不具備“操作為了解決問(wèn)題﹑現(xiàn)象來(lái)自于操作﹑結(jié)論來(lái)自于化學(xué)現(xiàn)象的思想”的學(xué)生在解決這個(gè)問(wèn)題時(shí)，第一個(gè)空格經(jīng)常出現(xiàn)的答案常是氨水(顯堿性，)能使酚酞變紅;在第三個(gè)空格內(nèi)填寫(xiě)的答案是五花八門(mén)，錯(cuò)誤百出，往往不知道這個(gè)答案的出處在什么地方。相反，具備這種思想的學(xué)生，在解決這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，能夠按部就班，有條不紊。第一個(gè)空格的答案出處：

現(xiàn)象來(lái)自于操作，結(jié)論來(lái)自于化學(xué)現(xiàn)象的思想的真實(shí)體現(xiàn)。

在解決這個(gè)問(wèn)題時(shí)比原來(lái)雖然多了一句“蒸餾水不能使酚酞變色”，卻成了我們解決第三個(gè)空格的關(guān)鍵。第三個(gè)空格的答案出處：

首先分析：這個(gè)操作是為了解決或說(shuō)明什么問(wèn)題;結(jié)論：想要說(shuō)明蒸餾水不能使酚酞變色，或酚酞變色不是蒸餾水分子引起的;如果學(xué)生能夠認(rèn)真分析一下，很容易得出結(jié)論：不必要，因?yàn)樵?Ⅰ)中做過(guò)類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)。

學(xué)生如果真正掌握了這個(gè)思想，不僅解實(shí)驗(yàn)分析題有很大的幫助，而且有利于學(xué)生邏輯分析能力的提高。

三﹑化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要有一定的建模思想

在初中學(xué)習(xí)階段就要求學(xué)生自己能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去解決一定的問(wèn)題確實(shí)有一定的難度。學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)往往不知道從什么地方下手，好不容易想出一個(gè)方法出來(lái)卻又不知道對(duì)不對(duì)，能不能說(shuō)明問(wèn)題。有的時(shí)候，即使在老師的引導(dǎo)下暫時(shí)解決了問(wèn)題，過(guò)段時(shí)間又忘了，或者下次碰到類(lèi)似的問(wèn)題又不會(huì)了。

碰到類(lèi)似的問(wèn)題，我們是否考慮先建立一個(gè)模型，然后參照模型，進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。在初中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，有幾類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模型：

1.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究：幾個(gè)條件同時(shí)作用從而導(dǎo)致某件事件的發(fā)生，建立相似參照模型。

在初中階段，幾個(gè)典型探究條件的實(shí)驗(yàn)：⑴燃燒的條件;⑵鐵生銹的條件。通常學(xué)生能夠根據(jù)生活常識(shí)去提出猜想，但是往往不知道怎么設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明自己的猜想。這時(shí)，拋給學(xué)生自己建立模型的一個(gè)簡(jiǎn)單生活常識(shí)：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明一張桌子需要甲﹑乙兩個(gè)學(xué)生同時(shí)搬才能搬得動(dòng)？對(duì)于這樣的問(wèn)題，大部分學(xué)生立刻就很容易想到：

(1)讓甲單獨(dú)搬一搬，看能不能搬得動(dòng);

(2)讓乙單獨(dú)搬一搬，看能不能搬得動(dòng);

(3)讓甲乙同時(shí)搬一搬，看能不能搬得動(dòng)。

對(duì)照自己建立的相似參照模型，學(xué)生很容易就能自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明自己的猜想，并且能夠明白自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)每一步所要證明的問(wèn)題。

通過(guò)這個(gè)模型的建立，學(xué)生還能夠解決類(lèi)似的問(wèn)題，如：①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明干燥的氯化氫不能使紫色石蕊變紅，必須要是氯化氫的水溶液才行;②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳和水反應(yīng)生成酸;③設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究銅生銹的條件(雖然銅生銹需要三種物質(zhì)，但是原理類(lèi)似)。

2.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究：幾個(gè)條件同時(shí)存在，其中某個(gè)條件導(dǎo)致了事件的發(fā)生，建立排除參照模型。

初中化學(xué)酸堿鹽中常見(jiàn)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)題：氫氧化鈉溶液中哪種粒子能使酚酞溶液變紅，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的猜想。

對(duì)于知識(shí)技能這一要求，大部分學(xué)生都能知道是OH-使酚酞溶液變紅，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)證明，如果我們能引導(dǎo)學(xué)生建立一個(gè)排除參照模型，即通過(guò)利用排除法的思想來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，就可以解決更多的相似問(wèn)題。

排除參照模型的建立：甲﹑乙﹑丙若干個(gè)條件同時(shí)存在，其中某個(gè)條件導(dǎo)致了事件的發(fā)生，若能排除其中的除甲之外的條件，則在某種程度上可以認(rèn)為是甲條件導(dǎo)致了事件的發(fā)生。

上題的分析解決方法：氫氧化鈉溶液中存在的粒子有Na+﹑OH-﹑H2O，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)排除Na+，用NaCl溶液;排除H2O，用純水;最后得出結(jié)論，是OH-。

利用這個(gè)方法可以解決初中階段感覺(jué)比較復(fù)雜的問(wèn)題：燒堿能使酚酞溶液變紅，可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明是OH-;純堿溶液也能使酚酞溶液變紅，會(huì)是什么粒子呢，你能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的猜想假設(shè)嗎？一般的學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為是CO32-，頭腦比較靈活或者對(duì)酸堿鹽的知識(shí)掌握比較深的學(xué)生會(huì)認(rèn)為可能是OH-，但如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)卻成了一個(gè)大問(wèn)題。其實(shí)，利用建立的排除參照模型，可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明CO32-不能使酚酞變紅，如利用碳酸溶液，雖然其中含有CO32-，卻不能使酚酞變紅，問(wèn)題輕松解決。

利用這個(gè)方法可以讓我們對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反思評(píng)價(jià)。

如：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明二氧化碳和氫氧化鈉的反應(yīng)。

常見(jiàn)的兩種設(shè)計(jì)方法可如下圖所示(當(dāng)然還有好多類(lèi)似原理的設(shè)計(jì)方案)。

設(shè)計(jì)原理：利用溶液的倒吸現(xiàn)象或者氣球的漲大→壓強(qiáng)減小→二氧化碳?xì)怏w減少→二氧化碳反應(yīng)掉了→二氧化碳和氫氧化鈉溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

反思評(píng)價(jià)：氫氧化鈉溶液中有氫氧化鈉和水兩種物質(zhì)，要證明是氫氧化鈉使二氧化碳減少，根據(jù)排除參照模型的思想，應(yīng)該排除水使二氧化碳減少的可能性，所以要做個(gè)用水代替氫氧化鈉溶液的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究：兩種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新物質(zhì)。利用證明反應(yīng)物消失或證明新物質(zhì)生成的原理來(lái)建立參照模型。

初中化學(xué)階段比較多的一種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，就是證明化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。如剛才的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳和氫氧化鈉的反應(yīng)，在案例中所舉的例子不難看出，通過(guò)證明反應(yīng)物減少或者消失的原理可以來(lái)推測(cè)原物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，這也是一種參照模型。利用這種模型，我們可以考慮，能通過(guò)二氧化碳的減少來(lái)證明此反應(yīng)的發(fā)生，是否可以通過(guò)氫氧化鈉的減少來(lái)證明此化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。有了這樣的思想后，學(xué)生也是可以通過(guò)測(cè)定溶液中氫氧根離子的減少—即溶液的pH減小的方法來(lái)證明，也不失為一種好的方法。

當(dāng)然，證明化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，最直接的方法就是證明新物質(zhì)的生成。所以此反應(yīng)的發(fā)生還可以通過(guò)下題所示的方法來(lái)證明：

為了證明二氧化碳和氫氧化鈉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，小明進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告如下：

②取上述實(shí)驗(yàn)所得溶液于試管中，滴入氯化鈣溶液實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論①將二氧化碳通入氫氧化鈉溶液無(wú)明顯現(xiàn)象由第②步反應(yīng)生成的碳酸鈣，說(shuō)明反應(yīng)①有碳酸鹽新物質(zhì)生成，證明發(fā)生了化學(xué)變化。有白色沉淀生成③往白色沉淀中滴加稀鹽酸白色沉淀溶解，有氣泡生成

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

⑴寫(xiě)出第①步發(fā)生的化學(xué)方程式：

⑵寫(xiě)出第③步化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式：

⑶請(qǐng)分析本實(shí)驗(yàn)方案的不足之處：

________________________________通過(guò)這道題目可以看出，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者是想通過(guò)新物質(zhì)——CO32-的出現(xiàn)來(lái)證明反應(yīng)的發(fā)生。通過(guò)所談到的排除參照模型第⑶小題的空格也應(yīng)該可以想到。

初中化學(xué)是化學(xué)的啟蒙階段，在這個(gè)時(shí)候，我們不僅要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也要注意培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。而化學(xué)學(xué)科思想則是化學(xué)的精髓，在初中階段，我們還有其它的好多化學(xué)思想要去慢慢培養(yǎng)，如：分類(lèi)思想，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)﹑性質(zhì)決定用途的思想，微觀和宏觀相互轉(zhuǎn)化的思想，抽象的問(wèn)題具體化的思想，在相似中找差別﹑在差別中找變化規(guī)律的思想等。

在大力推進(jìn)素質(zhì)教育、提倡探究性學(xué)習(xí)的今天，我們不能僅僅教給學(xué)生一些簡(jiǎn)單的書(shū)本知識(shí)，而應(yīng)該教會(huì)學(xué)生更多的終生記得的化學(xué)知識(shí)，那就是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的過(guò)程中培養(yǎng)起來(lái)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。這時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)他們的學(xué)科思想更加重要。

1008-0546（2011）02-0025-03

G632.41

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10.3969/j.issn.1008-0546.2011.02.012