初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析策略的教學(xué)初探

萬曉芳

（江蘇省錫山高級(jí)中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校 江蘇 無錫 214177）

一、實(shí)驗(yàn)分析策略教學(xué)的重要性和必要性

1．實(shí)驗(yàn)分析策略教學(xué)的重要性

近二十年以來，隨著心理學(xué)家對(duì)人類學(xué)習(xí)過程認(rèn)知規(guī)律研究的不斷深入，認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的一個(gè)重要分支——建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在西方逐漸流行。建構(gòu)主義理論的內(nèi)容很豐富，但其核心只用一句話就可以概括：以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)和對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)。根據(jù)建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等做出合理的分析才能真正有效建構(gòu)知識(shí)，建立起化學(xué)概念，總結(jié)出化學(xué)規(guī)律，并在科學(xué)探究過程中學(xué)習(xí)科學(xué)方法，逐步樹立科學(xué)的世界觀。

另外，多元智力理論告訴我們，人的智能是多元化的，而其中元認(rèn)知的能力已經(jīng)逐步引起人們的重視。在化學(xué)教學(xué)過程中，教師和學(xué)生都不能僅僅滿足于“實(shí)驗(yàn)怎么做”、“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什么”、“實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么”，而應(yīng)該立足于“我為什么這么做”、“怎樣分析這種現(xiàn)象”、“實(shí)驗(yàn)結(jié)論是怎樣得出的”等等。

2．實(shí)驗(yàn)分析策略教學(xué)的必要性

在實(shí)際教學(xué)過程中，由于課堂教學(xué)受很多種因素的影響，很多教師常常會(huì)采取直接告知的方式，讓學(xué)生簡單記錄現(xiàn)象，記住結(jié)論，忽視對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析。結(jié)果雖然熱熱鬧鬧地做了實(shí)驗(yàn)，卻僅僅看了熱鬧，沒看到門道！ 導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課等課堂上收獲甚微，導(dǎo)致學(xué)生以后遇到熟悉的實(shí)驗(yàn)情景還能應(yīng)付，一旦遇到陌生的新情景就會(huì)束手無策，缺乏一定的方法和策略，學(xué)生的思維能力、探究能力自然也就無從培養(yǎng)。可見，使用合理的策略有效地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析在化學(xué)教學(xué)和研究中是必要的，更是迫切的。

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析的具體教學(xué)策略

1．化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程分析的教學(xué)策略

（1）抓住實(shí)驗(yàn)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)

在“分解過氧化氫制氧氣的反應(yīng)中二氧化錳的作用”的實(shí)驗(yàn)探究中，首先教師做了一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)：a．在試管中加入5mL5%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，觀察現(xiàn)象。b．向上述試管中加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察現(xiàn)象。學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)，a 中帶火星的小木條沒有復(fù)燃，而b 中帶火星的小木條卻很快復(fù)燃。于是學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的截然不同通常會(huì)很興奮的說出二氧化錳是一種催化劑。但事實(shí)上僅分析這一過程就來定義催化劑是不完整、不正確的。此時(shí)，教師應(yīng)抓住這個(gè)契機(jī)，追問：在化學(xué)反應(yīng)里能加快其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率的物質(zhì)就一定是催化劑嗎？ 這一追問馬上引起了學(xué)生對(duì)關(guān)鍵之處的關(guān)注，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考。經(jīng)查閱資料發(fā)現(xiàn)，除了要能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之外，本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)前后都沒有發(fā)生改變的物質(zhì)才能定義為催化劑！ 于是，教師抓住實(shí)驗(yàn)過程中的這一關(guān)鍵點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生分析并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來證明二氧化錳在化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生了改變。最終使整個(gè)探究過程圓滿完成，學(xué)生收獲頗豐！

（2）注重實(shí)驗(yàn)過程中的推理

在“二氧化碳能否與水起反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)探究過程中，教材提供了現(xiàn)成的探究環(huán)節(jié)，若按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也能利用對(duì)比思想順利得出正確的結(jié)論。但整個(gè)過程將會(huì)顯得平淡無味，也缺乏思維的深度，很難引起學(xué)生的共鳴。但若充分發(fā)掘資料中的思維素材并以適宜方式呈現(xiàn)，幫助學(xué)生在自主探究過程中進(jìn)行一步步的推理，定能讓學(xué)生真正有所“發(fā)現(xiàn)”。具體推理過程如下：在探究二氧化碳能否溶于水時(shí)，取少量所得的液體于試管中，然后滴加紫色石蕊溶液，學(xué)生意外發(fā)現(xiàn)，溶液變紅了！ 學(xué)生馬上有了疑問：是什么使溶液變紅了呢？ 于是形成猜想：是二氧化碳?xì)怏w？ 還是水？還是……？于是學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行探究：將一朵干燥的紫色小花放入盛有干燥二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)紫色小花沒變紅，排除了二氧化碳的可能！ 再在一朵干燥的紫色小花上噴上水，發(fā)現(xiàn)紫色小花沒變紅，排除了水的可能！ 那么學(xué)生的疑問又來了：是什么使紫色小花變紅了呢？ 于是學(xué)生進(jìn)一步推理，形成新的猜想：可能是二氧化碳與水發(fā)生反應(yīng)生成了新的物質(zhì)使紫色小花變紅了！ 于是做了一組對(duì)比試驗(yàn)：先在一朵干燥的紫色小花上噴上醋酸，發(fā)現(xiàn)小花變紅了！ 再在一朵干燥的紫色小花上噴上水，然后放入盛有干燥二氧化碳?xì)怏w的集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)小花也變紅了！ 由此得出同學(xué)在推理的基礎(chǔ)上形成的新的猜想是成立的，且還得出了二氧化碳與水起反應(yīng)生成了碳酸，是碳酸使紫色石蕊變紅了！ 若沒有這樣一個(gè)推理過程，整個(gè)探究就沒有一定的思維深度和嚴(yán)密的邏輯推理，就缺乏有效的思維探究過程，對(duì)過程的探究分析就會(huì)變成知識(shí)的傳授。

2．化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析的教學(xué)策略

（1）分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)運(yùn)用科學(xué)的方法

在對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析時(shí)，應(yīng)運(yùn)用科學(xué)的方法，如基于原理、利用控制變量法、歸納演繹法等科學(xué)的方法。

基于原理，從原理出發(fā)來對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析是得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的有效途徑。比如，在應(yīng)用質(zhì)量守恒定律來解決問題時(shí)，教師做了“鎂條燃燒前后的質(zhì)量變化”的探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生觀察到鎂條燃燒產(chǎn)生了耀眼的白光和大量的白煙。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，經(jīng)測定，留在石棉網(wǎng)上的白色粉末即產(chǎn)物氧化鎂的質(zhì)量可能等于或小于燃燒前放在石棉網(wǎng)上的鎂條的質(zhì)量。對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象，學(xué)生往往會(huì)心存疑惑。若此時(shí)，教師馬上問：為什么石棉網(wǎng)上的產(chǎn)物氧化鎂的質(zhì)量等于或小于原來鎂條的質(zhì)量了呢？ 學(xué)生一定會(huì)一頭霧水，無從答起，問題也就得不到解決！ 而若此時(shí)，教師追問：該反應(yīng)是否違背了質(zhì)量守恒定律？ 可能有一部分同學(xué)會(huì)認(rèn)為該反應(yīng)違背了質(zhì)量守恒定律，但大部分同學(xué)還是會(huì)堅(jiān)定的回答：化學(xué)反應(yīng)都是遵守質(zhì)量守恒定律的！ 于是教師可以順勢指導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)反應(yīng)原理出發(fā)，利用質(zhì)量守恒定律來解釋：理論上，所得的產(chǎn)物氧化鎂的質(zhì)量應(yīng)該大于原來鎂條的質(zhì)量。那么為什么實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中質(zhì)量出現(xiàn)了等于或小于呢？ 回想剛才看到的現(xiàn)象，學(xué)生也就很容易聯(lián)想到可能與實(shí)際操作過程不是密閉環(huán)境有關(guān)！ 即生成的氧化鎂可能有一部分隨著白煙直接逸散到空氣中去了。于是問題也就得到了解決！

（2）分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)重視實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

實(shí)驗(yàn)過程中除了要關(guān)注主要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象外，許多細(xì)節(jié)也不容忽視。很多科學(xué)家正是把握了實(shí)驗(yàn)中的小細(xì)節(jié)，從而發(fā)現(xiàn)了科學(xué)的奧秘。在實(shí)際的教學(xué)過程中同樣也是如此。例如在利用紅磷進(jìn)行“化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系”的探究實(shí)驗(yàn)過程中，在錐形瓶口的橡膠塞上安裝了一根玻璃管，并在管口系了一個(gè)小氣球，當(dāng)將玻璃管加熱到紅熱之后點(diǎn)燃紅磷，紅磷燃燒，此時(shí)小氣球出現(xiàn)了先鼓后癟的現(xiàn)象，這是實(shí)驗(yàn)中一個(gè)易被學(xué)生忽視的小細(xì)節(jié)。但這個(gè)小細(xì)節(jié)對(duì)于實(shí)驗(yàn)的成敗卻影響甚大！ 所以，在學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生全面、細(xì)致地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，然后在分析了主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并得出了結(jié)論之后，再引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注該細(xì)節(jié)，即分析為什么小氣球出現(xiàn)了先鼓后癟的現(xiàn)象？由此引出為什么要系上一個(gè)小氣球？ 這樣設(shè)計(jì)的目的是什么？ 而這一細(xì)節(jié)的關(guān)注與分析，讓學(xué)生意識(shí)到，為了使實(shí)驗(yàn)成功，在自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案及裝置時(shí)應(yīng)盡可能考慮全面，關(guān)注每一個(gè)細(xì)節(jié)！ 這也就培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的探究意識(shí)！

（3）分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)善待“意外”

記得在“二氧化碳制取的研究”學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，好幾個(gè)小組的同學(xué)都觀察到澄清石灰水先變渾濁，然后又變澄清，于是感到非常的意外。膽大的學(xué)生就舉著試管問這是為什么呀？ 此時(shí)，該不該停下來幫助學(xué)生處理這個(gè)“意外”呢？ 這時(shí)，本人不由得想起以前聽課時(shí)經(jīng)歷過這樣一個(gè)課堂情景：在學(xué)生分組探究蛋殼中是否含有碳酸鹽時(shí)，其中一組匯報(bào)現(xiàn)象“向蛋殼中加入稀鹽酸后產(chǎn)生氣泡，但澄清石灰水沒變渾濁”。如實(shí)匯報(bào)了情況后，其他小組的同學(xué)紛紛表示反對(duì)，于是這組的同學(xué)有點(diǎn)急，但仍然主動(dòng)解釋可能是石灰水用的太多了才沒變渾濁。教師聽后簡單打斷說“這位同學(xué)講得有道理，由于時(shí)間關(guān)系，我們課后再討論。”于是結(jié)束話題，草草收?qǐng)觯葲]有評(píng)價(jià)學(xué)生的判斷是否合理，也有沒有分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象“意外”的原因，且對(duì)該學(xué)生在實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)“意外” 后實(shí)事求是的匯報(bào)和主動(dòng)分析原因的積極態(tài)度也沒有給予鼓勵(lì)。這樣的課堂情景多少讓人感到有些遺憾。于是，當(dāng)再次遇到這樣的“意外”時(shí)，本人沒有猶豫，沒再按事先設(shè)計(jì)好的流程實(shí)施教學(xué)，而是停下來幫助學(xué)生一起分析了這個(gè)“意外”，盡管這樣做可能會(huì)對(duì)課堂的進(jìn)度、節(jié)奏有所影響，但卻讓學(xué)生有了“意外”的收獲，即在二氧化碳使澄清石灰水變渾濁之后繼續(xù)通入二氧化碳，它還會(huì)和生成的碳酸鈣、水繼續(xù)反應(yīng)生成可溶性的碳酸氫鈣，此時(shí)沉淀就會(huì)消失，形成無色溶液。而以上還只是知識(shí)層面上的收獲，其實(shí)學(xué)生的所得還遠(yuǎn)不止如此，學(xué)生實(shí)事求是的實(shí)驗(yàn)、觀察和匯報(bào)，主動(dòng)分析原因的積極態(tài)度都得到了保護(hù)，學(xué)生勇于探索、敢于質(zhì)疑的精神也得到了一定的培養(yǎng)！

3．化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的教學(xué)策略

（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析中追蹤實(shí)驗(yàn)誤差，拓展思維深度

在用紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中，通常測出氧氣的含量是小于1／5 的，與理論值比較有一定的偏差。學(xué)生自然會(huì)有疑問：導(dǎo)致這一誤差的原因是什么呢？ 教師應(yīng)幫助學(xué)生追蹤實(shí)驗(yàn)誤差，展開分析，拓展和提升學(xué)生的思維深度！ 具體教學(xué)如下：

［問題導(dǎo)入］根據(jù)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因，分析最終實(shí)驗(yàn)測定值會(huì)發(fā)生怎樣的變化？ 并分析該誤差能否避免？

［學(xué)生分析］根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因，分析了測量值的變化，并對(duì)誤差能否避免做出了判斷，具體內(nèi)容如下：

?

［教師追問］表中第三個(gè)問題，學(xué)生一致認(rèn)為在點(diǎn)燃紅磷插入的過程中，瓶內(nèi)氣體受熱使瓶中空氣部分逸散是無法避免的。那么，如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)才能避免點(diǎn)燃后燃燒匙插入過程導(dǎo)致的空氣逸出呢？

［學(xué)生思考］ 是否可以改為在燃燒匙插入之后再引燃紅磷呢？ 但馬上有學(xué)生質(zhì)疑，資料表明，紅磷著火點(diǎn)高，難以引燃。于是有同學(xué)建議將紅磷改為白磷，用加熱或光照的方法來引燃白磷。

［教師繼續(xù)追問］ 假如選擇一種物質(zhì)能消耗氧氣但又不需要點(diǎn)燃的話也就可以避免燒匙插入過程導(dǎo)致的空氣逸出，能找到相關(guān)的物質(zhì)嗎？

此時(shí)，學(xué)生的思維不能僅停留在淺層次上，他們需要深入思考是什么樣的物質(zhì)可以不需要點(diǎn)燃就能消耗氧氣，而且還不產(chǎn)生新的氣體。最后，學(xué)生通過查閱資料或通過學(xué)習(xí)新知來尋找這樣的替代物，從而對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，減小了誤差！

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析中關(guān)注情境與結(jié)果的遷移，提升應(yīng)用能力

在“鐵制品銹蝕條件”的探究實(shí)驗(yàn)中，我們用了對(duì)比實(shí)驗(yàn)（控制變量法）進(jìn)行了探究，從而得出了鐵生銹的過程，實(shí)際上是鐵與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程。完成了該實(shí)驗(yàn)的分析后，學(xué)生一方面習(xí)得了鐵生銹的條件，另一方面也能利用所學(xué)的知識(shí)來解決一些基本問題了。這樣教師的課堂教學(xué)任務(wù)也就基本完成了！ 但如能將實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析中的情境與結(jié)果進(jìn)行遷移，便能有效提升學(xué)生的應(yīng)用能力。比如此時(shí)教師可將對(duì)比實(shí)驗(yàn)（控制變量法）的原理、鐵生銹條件的探究情景與結(jié)果遷移到“銅生銹條件”的探究中，就可幫助學(xué)生順利完成“銅生銹條件”的實(shí)驗(yàn)探究。

綜上所述，學(xué)生要善于應(yīng)用各種實(shí)驗(yàn)分析策略來對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，如運(yùn)用科學(xué)的方法，抓住關(guān)鍵點(diǎn)，注重推理，追蹤實(shí)驗(yàn)誤差，注意實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)、注意點(diǎn)等等，多動(dòng)腦思考，多動(dòng)手操作。通過分析，能真正地通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)來構(gòu)建化學(xué)知識(shí)，同時(shí)在經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究的過程中，培養(yǎng)觀察能力和思維能力，掌握科學(xué)的研究方法，提升自我的科學(xué)素養(yǎng)！

［1］ 任寶華．新版課程標(biāo)準(zhǔn)解析與教學(xué)指導(dǎo) （初中化學(xué)）［M］．北京：北京師范大學(xué)出版社，2012

［2］ 劉電芝，田良臣．高效率學(xué)習(xí)策略指南［M］．北京：科學(xué)出版社，2011

［3］ 陸潔梅．初中物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析的策略研究 ［J］．教海探航，2011，（1）