實驗探究引發的深度思考

　　隨著各種課改新教材的使用，一些問題始料不及地出現，這種情況引發我的思考。從整體上看，化學新教材比舊教材做了較大的調整。在知識組成上，加進了材料、能源、營養素、資源等內容，使化學更貼近生活實際；在知識安排上，把許多原有的學生重復實驗改成了隨堂的探究實驗，讓學生更多地體驗學習的全過程和實驗探究的全過程。在全面課程改革的今天，教師的教育觀念的確發生了很大的變化。在取得成績的同時，我們也要看到存在的問題。
　　
　　實驗探究中的偶然發現
　　
　　北京市某區中考復習習題：甲同學為了探究鋁、鐵和銅的活動性，他用鐵絲、銅絲、鋁線和稀鹽酸四種物質，設計了以下只用一支試管，取一次鹽酸的探究方案。
　　
　　實驗步驟1的參考答案：生成無色氣體，無色溶液變成淡綠色。實驗步驟2的參考答案：銅絲。實驗步驟3的參考答案：鋁絲，表面變黑（有固體析出）。
　　另一個區也曾用過這道習題，不同之處是：實驗步驟3的參考答案不是讓學生填，而是給出了具體的內容：淡綠色溶液逐漸變為無色。同一個題目，兩個區提供的實驗現象卻不同。
　　學生做題時出現的答案主要有：溶液由淡綠色逐漸變成無色，生成黑色固體；溶液由淡綠色逐漸變成無色，生成銀白色固體。
　　溶液顏色的變化似乎沒有引起大家的爭議：得出反應生成黑色固體的根據是鐵粉是黑色的；得出反應生成銀白色固體的根據是鐵是銀白色金屬。誰對誰錯，出現了疑問。
　　答案到底是什么？我沒有根據參考答案輕易下結論，也沒有根據已有的知識進行簡單判斷，而是走進實驗室，動手去做實驗。
　　多次實驗讓我意外地發現，最沒爭議的反應溶液的變化暴露出問題：硫酸亞鐵溶液放入金屬鋁浸泡一天一夜，淡綠色沒有褪去，鋁絲表面也沒有任何現象出現。而氯化亞鐵溶液放入鋁絲，立即冒氣泡，鋁絲表面生成黑色固體，溶液顏色變黃，生成褐色絮狀沉淀，24小時后仍有氣泡生成，溶液顏色更深。
　　通過實驗，我對現在所給出的某些化學習題答案的準確性產生了懷疑。人教版義務教育課程標準實驗教科書第11頁指出：“化學是一門以實驗為基礎的科學，化學的許多重大發現和研究成果都是通過實驗得到的。化學學習的一個重要途徑是實驗，通過實驗以及對實驗現象的觀察、記錄和分析等，可以發現和驗證化學原理。”這不僅是給學生提出了學習化學、研究化學的方法，也是給教師和從事化學研究的人員提出了研究化學的方法。
　　這次的實驗探究使我體會到：科學研究、尤其是化學科學研究，應重視實驗，不能人云亦云。尤其是初中的化學教學，更應該側重以實驗為基礎，減少對知識的盲目遷移。對于教學中存在的疑惑，教師要用科學實驗的方法去尋求答案。
　　
　　實驗探究中的吃驚發現
　　
　　一次學校月考，教師以酸堿鹽來命題，考題中有這樣的一道題：小冬在自制指示劑的探究活動中，記錄如下。由下表判斷，其中不能做指示劑的是：（ ）
　　
　　根據題意，只有胡蘿卜的汁液在酸性、中性和堿性溶液中顯同種顏色，不能做指示劑，答案是B。
　　這是一道傳統題，過去做時從沒多想，也從沒什么疑問。但在今年的教學活動中，我給學生留了一個家庭實驗，讓學生用紫甘藍、水蘿卜、胡蘿卜等生活中的常見物自制指示劑，檢驗家中的一些常見溶液的酸堿性。一名男同學在實驗后匯報說：“胡蘿卜浸出液顏色很淺，滴到醋里看不出變化，滴到堿性溶液中有點發黃。”我說：“你把藥品拿來，我再試試，有可能你用的溶液酸堿性弱，我用實驗室的藥品試驗一下。”我用鹽酸和氫氧化鈉溶液試了試：酸溶液不能使胡蘿卜酒精浸出液變色，堿溶液能使胡蘿卜酒精浸出液變成黃色，得出的結論是：“胡蘿卜酒精浸出液在酸堿溶液中能顯出不同的顏色，因此它可以做酸堿指示劑。”
　　實驗后，我很震驚，到底胡蘿卜汁液能否做酸堿指示劑？詢問出題的教師，說是選自2006年某區中考題。我到網上查2006年中考題，還查出類似的題目，答案均為：“胡蘿卜汁液不能做指示劑，因為它在酸性和堿性溶液中顯示的是同種顏色。”
　　中考題怎么可能出錯？帶著疑問我再次走進實驗室，重新做了這個實驗。實驗結論清晰地顯示：胡蘿卜酒精浸出液能在酸性溶液和堿性溶液中顯示不同顏色，說明胡蘿卜酒精浸出液可以做酸堿指示劑。
　　這個結果讓我震驚！
　　
　　實驗探究帶來的深度思考
　　
　　1．難題為什么越來越多
　　一年學期期末，一些學生家長到學校了解孩子的考試成績，同時也向各科教師詢問孩子的學習狀況。一個學生的母親在與我的交談中說：“我是搞電的，而且是比較尖端的。看了孩子的物理電學題，真夠難的。”由此可見，難題多的原因之一是脫離了生活生產實際。
　　工作中，化學教師因一本書學一年、80分，被一些學生和家長輕視。從事化學教學的教師、實驗員對此心里不平衡，不斷增加出題的難度。由此可見，難題多的原因之二是要體現自己學科的價值。
　　每年中考后，一些教師反映不錯的題被保留下來，而這些題都是有一定難度的題目，久而久之，難題越來越多。由此可見，難題多的原因之三是難題的長期積累。
　　在教學中，難題能激發教師研究的興趣。在授課時能講出彩兒，能吸引學生，體現教師的知識水平、分析能力和教學水平。長此以往，題目會越編越難，教學難度會越來越高。由此可見，難題多的原因之四是教師的表現欲。
　　2.有問題的題目和知識點為什么這么多
　　我算不上優秀的化學教師，學歷不高，理論知識也很匱乏，但卻在教學中發現了許多問題。
　　（1）前面提到的金屬鋁與亞鐵鹽溶液的置換現象。
　　（2）前面提到的胡蘿卜酒精浸出液遇酸性或堿性溶液的變色現象。
　　（3）鐵釘放在硝酸銀溶液中反應，比鐵與硫酸銅溶液的反應、銅片與硝酸銀溶液的反應速率低得多。鐵釘放入硝酸銀溶液片刻后取出，鐵釘質量變輕還是變重，溶液質量變輕還是變重，用這樣的問題考察學生有沒有意義？
　　（4）金屬活動順序表中，只有排在前面的金屬才能把排在后面的金屬從它們的鹽溶液中置換出來，這個規律就不適用于活潑金屬鉀、鈣、鈉。由此看出，一般的規律中會有特例，不能任意遷移。
　　（5）鐵釘放在硫酸銅溶液中，立即發生化學反應，生成紅色固體覆蓋在鐵釘表面，片刻取出鐵釘烘干稱重，質量比原鐵釘重。若把鐵釘放在硝酸銀溶液中，想象著應該更快，鐵釘會變得更重，結果它會讓你等一天都看不到現象，不要說片刻了。
　　這些實驗沒人去做，沒人去研究。任課教師的眼睛放在授課和解題上，答案怎么給，教師就怎么教。我只是在學生的作業和實驗探究的啟發下做了一些實驗，如果從事化學教學工作的教師都動起手來，那么基礎化學的教育就會更科學、更嚴謹。作為教育研究者，心中應該明確：規律不能任意延伸，知識不能任意遷移，科學不能想象，答案不能編篡。■
　　□編輯 王宇華