新課程下合理運用化學實驗進行“問題解決”教學初探

郭志東

（福建省寧德市高級中學 福建 寧德 352100）

我國著名的化學教育家戴安邦教授曾說，“在化學教育中強調化學實驗，無論如何都不會過分；化學實驗室是學生學習化學最有效和收獲豐富的場所”。新課程改革對化學實驗十分重視，單列了《實驗化學》選修模塊，在必修和其他選修模塊中賦予了實驗更多的內涵。然而在現行的高考體制下，實驗模塊的開設幾乎沒有可能，但這絕不意味著就可以弱化化學實驗，化學實驗對于實現高中化學課程目標具有不可替代的作用。我們知道，許多化學問題的產生都源于實驗，如何在高中化學教學中充分利用和挖掘實驗素材，培養學生問題意識，提升學生分析問題和解決問題能力，更好地實施“問題解決”教學呢？

“問題解決”教學是指一種依據教學任務，由教師創設問題情境，以問題的發現、探究和解決來激發學生求知欲和主體意識，培養學生的實踐和創新能力，進而讓學生通過自主學習，能自行生成問題并解決問題，養成探索未知世界的積極態度的教學?！皢栴}解決”教學重視學生在“問題解決”過程中的體會，它是一種開放式的教學，可改被動學習為主動學習，實現師生互動、教學相長。

“問題解決”教學主要包含以下幾個環節：創設問題情境（提出問題）、分析問題、解決問題和遷移應用。本文就這幾個環節如何通過化學實驗這個平臺實施有成效的教學談幾點認識和體會。

一、運用隨堂實驗創設問題情境，促成學生良好思維習慣

以實驗為基礎是化學學科的重要特征。精心設計的實驗在帶給學生驚奇、不解和矛盾的同時，更能激發起學生強烈的求知欲望。教師此時若能結合教材重點、難點設置相關的問題鏈，一環扣一環，讓學生置身于由實驗產生的問題情境中，思維處于高度集中狀態，必能叩開學生思維的大門，使學生形成持久的內驅力，產生思想上的共鳴，有效地調動每個學生的思維積極性，活躍課堂氣氛，實現有效教學。長此以往，可培養學生較強的問題意識，促使學生形成良好的思維習慣。

①藍色沉淀是何物質？是如何產生的？（學生答是Cu（OH）2，是由 CuSO4和 NaOH 反應產生。 ）

②Na和CuSO4中均不含H元素，Cu（OH）2中的H從何而來？（學生自然會聯想到H2O。）

③Na能否和H2O發生反應？其產物是什么？

緊接著讓學生帶著好奇心自己動手實驗：在一只培養皿中加適量水，滴入1-2滴酚酞溶液，將切好的一小粒金屬鈉投入水中，觀察發生的現象。此時學生觀察的用心程度倍增，不再像平時教師演示實驗時在那“看熱鬧”，而是全神貫注地在“悟門道”。

隨后我讓學生表述觀察到的現象，并回答以下三個問題：①鈉為何熔成閃亮的小球？ ②鈉為何浮游水面，并發出嘶嘶聲？ ③滴有酚酞的水溶液為何變紅？

通過實驗和分析，學生很好地掌握了鈉和水反應的知識要點，印象特別深刻。接著我繼續追問：Na比Cu活潑很多，為何在水溶液中不能將硫酸銅中的銅置換出？此時學生的思維不再有任何障礙，認識到正是由于金屬Na非?；顫姡贑uSO4溶液中優先與H2O反應生成NaOH，再和 CuSO4結合成藍色的 Cu（OH）2沉淀。

二、通過定量實驗分析誤差問題，培養學生科學嚴謹態度

化學定量實驗在高中化學實驗教學中為數不多，教師應充分把握。要讓學生認識到化學定量實驗誤差的存在不可避免，我們只能在實驗過程中盡量控制不規范操作來減少實驗誤差。實驗前教師應要求學生做好充分準備，對操作流程每個環節可能造成實驗誤差的影響因素客觀全面分析。這樣既可讓學生在實驗操作過程中引起注意，減少因操作失誤帶來的實驗誤差，又可增強學生分析問題的能力，還可逐步培養學生形成嚴謹的學風、實事求是的科學精神和一絲不茍的科學態度。

現以“一定物質的量濃度溶液的配制”的定量實驗為例。教師在引導學生分析所配制溶液的濃度（c），會受溶質物質的量（n）和溶液的體積（V）兩因素變化而產生誤差后，讓學生針對操作過程中可能出現的以下情形進行分析，判斷由此可造成所配制溶液的濃度是偏大、偏小還是不變？

①稱量時錯將固體藥品放在右邊托盤并移動了游碼；用濾紙稱NaOH固體。

②溶解或稀釋后未冷卻至室溫就進行移液。

③移液前容量瓶內有少量水；移液過程有少量液體流出；未將洗滌液一并轉入容量瓶中。

④定容時水多加后用滴管吸出；定容時俯視或仰視讀刻度。

⑤搖勻后液面下降再加水。

通過這些情形的設置，經學生認真分析思考判斷，便可使學生對溶液配制過程的每個操作步驟可能帶來的誤差有了全面了解。接下來學生的實際操作過程便能從中引以為戒，減小人為所帶來的不必要實驗誤差。同時在過程的體驗中既鍛煉了能力，又可領悟到其中所蘊含的科學精神。

三、精選探究實驗解決化學問題，提升學生創新實踐能力

化學探究實驗對培養學生的化學學習興趣，提高學生動手動腦能力，增強科學探究欲望，培養學生創新能力，提高科學素養都具有重要的意義。在新教材中安排了很多的學生自主探究實驗，但迫于高考壓力、課時緊的現狀，很難安排過多的探究實驗，為了處理此類矛盾，就要求教師精選探究實驗，盡可能實現實驗教學效益的最大化。

教師所選擇的化學實驗問題要有實際的探究價值，要能滿足學生發展探究能力，提升解決問題能力，提高科學素養的需要。

例如“Fe（OH）2的制備和性質”探究實驗就可較好體現這種需要。該實驗由教師提供備用的儀器和試劑，如試管、膠頭滴管、長滴管、酒精燈、新制的FeSO4溶液、NaOH溶液（未煮沸）、植物油等。當學生將NaOH溶液滴入盛有FeSO4溶液的試管中，看到“有灰色沉淀生成，且沉淀顏色很快變為灰綠色，最后變為紅褐色”的實驗現象與他們預期的白色絮狀沉淀不符時，他們的好奇心立即被激起，此時教師抓住機會組織學生展開分析討論，并對“制備一定量的Fe（OH）2并保持一段時間”大膽提出自己的解決方案。

經過討論，學生對實驗失敗原因基本形成共識：由于 FeSO4、Fe（OH）2易被空氣中的 O2所氧化，要想制備得到Fe（OH）2沉淀，關鍵是要想辦法防止與O2接觸。但對實驗解決方案卻眾說紛紜，不同學生提出了不同的解決辦法：應將NaOH溶液煮沸以除去溶解的O2；應用長滴管吸取Na0H溶液插入FeSO4溶液底部再慢慢擠出NaOH溶液；可在反應液面上滴加植物油或苯進行液封等。

最后學生通過取長補短，對自己的實驗方案進行了修訂完善，經再次實驗操作得到了白色Fe（OH）2沉淀，并保持了較長的時間。學生個個臉上露出了成功的喜悅，掛滿了經努力而得到的那份成就與滿足。這時教師趁熱打鐵展示一套優秀的探究實驗方案，要求用如圖1所示的裝置和Na0H溶液、鐵屑、稀硫酸等試劑制備Fe（OH）2。并提出問題：

①兩個試管中分別放什么試劑？

②裝好試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是什么？

③此裝置的原理是什么？好處在哪？

學生的思維再次被激發，求知欲高漲，討論過程相當熱烈，最后由教師歸納總結結束了本次的實驗探究。學生走出化學實驗室時，從他們的目光中可看出，還為剛才老師布置的“能否設計出其他的優秀方案”任務而興奮。

四、借助創新實驗強化遷移應用，發展學生優良思維品質

知識與技能的遷移并不是機械地照搬已知知識和經驗，而是在面臨新的問題情境時，能由已知推未知，掌握分析解決新問題的辦法途徑。同時思維過程要克服思維“定勢”的消極影響，能做到發散思維。

在高中化學實驗教學中，可根據學生已有的基本實驗知識和原理，借助一些創新的小實驗，對學生遷移應用能力進一步培養強化。例如根據噴泉形成的基本原理，可借助圖2的三個實驗裝置讓學生分析如何能形成“噴泉”。

再如“銅與稀硝酸反應探究實驗”，為證明其產物為NO，可選用圖3的創新實驗裝置。實驗時先將活塞打開，從U形管較長的管口注入稀硝酸，直到碰到塞子的下沿，保證銅絲與稀硝酸接觸時無空氣。然后關閉活塞，用酒精燈在U形管的短管一側加熱，當銅絲上有氣泡產生時立即撤燈。銅絲與稀硝酸反應生成的氣體將稀硝酸排向長管，使銅絲與稀硝酸脫離接觸后，反應自行停止，管內有無色氣體生成。最后將活塞慢慢打開，U形管的長管中的稀硝酸又回落到短管內，分液漏斗有紅棕色氣體出現。該實驗器材簡單、操作方便、現象明顯，可以長時間觀察到無色NO氣體。

通過采取這種方式進行強化訓練，對培養學生思維的廣闊性、敏捷性、深刻性和靈活性十分有益，可使學生逐步形成優良的思維品質。

總之，隨著新課程實施的不斷深入，對化學教師的實驗教學提出了更高的要求。新課標不再硬性劃分演示實驗和學生實驗，這給教師創造性應用實驗和學生主動性探究實驗提供了空間。教師在用“問題解決”進行高中化學實驗教學時，要充分合理運用化學實驗，為學生創設最佳的問題情境，培養學生的問題意識，設置有助于學生形成認知沖突的化學實驗問題，激發學生的思維，借助實驗現象和實驗數據分析解決問題，并在過程的探究中讓學生不斷感受化學學科的實驗魅力，不斷提升自身科學素養。

［1］ 王磊.化學比較教育［M］.南寧：廣西教育出版社，2006：293