探究學習中遇到的一些尷尬問題

　　摘要：以實驗為載體引導學生開展探究學習，是培養學生科學素養的最佳途徑。然而學生探究學習的成果，時有不被某些聯考或調考所認可，甚至被認為是錯誤的。如有命題者認為：銅與濃硫酸共熱反應到后來濃硫酸變為稀硫酸反應停止了；過量鋅與一定量濃硫酸反應到后來有氫氣產生。學生做這些探究實驗時所得結論不是這樣的，但考試時學生的科學答案被認為是錯的，使組織探究學習的教師遇到尷尬，使進行探究學習的學生無所適從。
　　關鍵詞：探究學習；科學結論；化學教學
　　文章編號： 1005–6629(2012)4–0077–03 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B
　　教育改革的核心就是要提高學生的綜合素質和科學素養，著力培養學生的創新意識和探究精神。是此，新課程強烈地向師生傳遞著這種改革的信息，并且以實驗為載體引導學生進行探究學習，在實驗提供的情景中展開創新思維。然而，有些探究成果時常不被某些考試認可，甚至視為錯誤，使組織探究學習的教師遇到尷尬，使探究學習的學生無可適從。更為嚴重的是把學生的探究精神扼殺在搖籃之中。
　　下面介紹本人所經歷的幾例。
　　 1 銅與濃硫酸共熱反應過程中是否存在硫酸濃度的量變而引起化學反應的質變問題
　　做銅與濃硫酸共熱實驗時，有的學生持續加熱較長時間，后來發現試管底部有灰白色固體物質出現。學生報告這種情況后，我沒有讓學生停止實驗，而是引導學生繼續加熱，觀察現象。同學們發現，當銅過量時，液態硫酸可全部反應完，試管里的液體最終全變成灰白色固體。此探究實驗說明了銅與濃硫酸共熱反應過程中不存在硫酸濃度的量變而引起化學反應的質變問題。其原因是：濃硫酸的沸點338 ℃，水的沸點100 ℃，持續加熱時，反應過程中生成的水變為水蒸氣揮發，濃硫酸未被稀釋，因此，實驗時只要有銅存在，加熱時濃硫酸就可將銅氧化，直至硫酸反應完。
　　聯考題1（原題大意，下同） 過量的銅與一定量的濃硫酸在試管中加熱反應。設問：隨著反應進行會看到什么現象？解釋原因。
　　[學生答案]開始加熱時，銅片表面變黑，生成的黑色小顆粒向溶液中擴散，當溫度升高至濃硫酸沸騰時，黑色小顆粒溶解得藍色溶液，持續加熱時銅不斷溶解，有灰白色固體析出。當銅過量時，硫酸可全部反應，最后得灰白色固體。原因：濃硫酸的沸點為338 ℃，持續加熱時，反應過程中生成的水變為水蒸氣揮發，濃硫酸未被稀釋，濃硫酸可與銅繼續反應，直至硫酸反應完。
　　聯考統一閱卷時，學生的答案未被認可，都記為零分。學生感到茫然，這是我們做探究實驗時看到的現象啊！
　　其實，這是一道長期存在且引用頻率很高的錯題。教材中雖然有此實驗，但很多教師出于對濃硫酸的畏懼，怕實驗中出安全問題，沒有親自動手做此實驗，是此，更談不上學生做此實驗。只要做了此實驗，一定會看到加熱初期銅絲表面有黑色物質生成并擴散到溶液中的現象，標答中連這個最顯眼的現象也沒有，更談不上后面的現象。因此可以肯定，命題者沒有做過此實驗，只是猜想，未經實驗論證。
　　 2 足量鋅與濃硫酸反應最后會不會有氫氣產生
　　講濃硫酸與位于氫之前金屬（Zn、Al、Fe等）反應的性質時，我總要做兩個對比實驗，讓學生觀察現象，產生感性認識。如Zn分別與濃、稀硫酸反應，設計對比實驗裝置如圖1、圖2所示。
　　 3 處理收集氨氣時的尾氣是防倒吸為目的還是防其溶于水為目的
　　實驗室關于氨氣的制取與收集是中學化學的基本實驗，平時教學中我作了一些拓展，以此激發學生的創新思維。如根據氨易溶于水的性質，收集氨時為防止處理尾氣的導氣管倒吸，教科書設計為用一“倒扣”漏斗置于水面上（漏斗口沒入水中）。實驗時我先引導學生分析其防倒吸原理：氨溶于水后漏斗里形成負壓水被吸入，致使燒杯中水液面下降，漏斗口脫離液面，漏斗中的液體“吐”出來，空氣進入，從而平衡了內外氣體壓強。然后又引導學生思考，若這套集氣裝置放置一段時間，其集氣瓶中的氣體成分仍然是氨氣嗎？為什么？學生分析，漏斗在不斷地重復著氨氣溶于水——水倒吸——杯中水液面脫離漏斗口后水“吐”出來——氣進入——氨氣又溶于水……如此循環直至氨全部溶于水，此時，集氣瓶中的氣體就變成了空氣。對此，請同學們設計了一個新裝置，既防水的倒吸，又防空氣“倒吸”，通過討論，防倒吸裝置由圖3改進為圖4。
　　這種改進可謂是學生的一種創新思維。
　　聯考題3 設計一套實驗室收集氨氣，并處理其尾氣的實驗裝置，儀器、試劑自選。
　　[標準答案]見圖3。
　　我所帶的學生中有部分學生將此實驗裝置設計為圖4，然而，評卷老師都未給分。事實上圖4設計既具有創新性，又具有科學性。不僅可有效地避免水倒吸現象的發生，還可避免“空氣倒吸”現象的發生。這是因為氨難溶于非極性溶劑CCl4中，倒吸只是反應容器冷卻時形成負壓引起。由于CCl4的密度較大，當CCl4倒吸一定量于干燥管內即可平衡壓強，這種設計避免了空氣的倒吸，同時實驗中用稀硫酸來吸收逸出多余氨氣效果更好。