讓化學實驗揚起學生問題意識的翅膀

【摘 要】化學實驗對發展學生的科學素養、轉變學生的學習方式、培養學生的創新意識等具有重要的作用。在教學中教師要充分發揮實驗的功能，利用探究性實驗、拓展實驗、實驗中的異常現象、量變引起質變培養學生的問題意識，發展學生的創新能力。

【關鍵詞】問題意識 化學實驗 科學素養 創新能力

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）12-0126-02

化學課程改革突出了學生化學素養和創新意識的重要性，提倡學生通過探究性學習獲取知識，在這個過程中學會科學的方法、技能和科學的思維方式，形成科學觀和科學精神。實驗一直是探究問題、獲取知識與創新能力的重要手段，以實驗為基礎是化學學科的基本特征，化學實驗既是重要的課程內容，又是最生動有效的教學方式，也是學生學習化學的有效的學習方式，化學實驗對發展學生的科學素養、轉變學生的學習方式、培養創新意識等具有不可代替的作用。本文就如何在化學實驗中培養學生的問題意識，談談自己的踐行和體會。

一 問題意識的定義

問題意識指學生在認知活動中意識到一些懷疑、焦慮、探究的心理狀態，這種心理狀態驅使學生積極思維，不斷提出問題和解決問題。

二 在化學實驗中培養學生的問題意識

在化學實驗中，學生可以根據已有的知識經驗為基礎，帶著一定的目的和對外界的預期，對現實的事物展開實際的觀察、操作和實驗，直接獲得關于客體的信息，同時在頭腦中不斷進行分析、判斷、綜合、推理、概括等，并對自己的活動過程及結果進行反思。在實驗的過程中，學生在動手、動腦的同時就會產生許多問題，這些問題主要來源于對實驗現象的困惑、對實驗步驟的疑問、對理論與實驗之間差異的思考等方面。學生在發現問題、分析問題、解決問題的過程中，也培養了他們的問題意識。

1.利用探究性實驗培養學生的問題意識

探究性實驗指實驗者在不知曉實驗結果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結論，從而形成科學概念的一種認知活動。化學課程改革將科學探究作為突破口，強調化學實驗是進行科學探究的主要方式，教師在設計學生探究性實驗時要把握好探究問題的難度或深度，要從學生熟悉的身邊現象入手展開探究，讓學生感受探究活動的過程，通過探究活動掌握一定的知識，或學會某種科學的方法、技能或形成一種科學的態度和價值觀，培養科學探究的能力。

例如：在化學1（必修）（魯科版）第1章第2節“ 研究物質性質的方法和程序”的教學中探究“次氯酸的漂白性”實驗，往含有酚酞的氫氧化鈉的溶液中，滴加新制氯水，邊滴邊振蕩，直到紅色褪去，探究紅色消失的原因。教師問題一提出，學生討論非常激烈而且探究的欲望十分強烈，紛紛提出自己的猜想，總結起來就是以下兩點：（1）認為是氯氣與水反應生成的鹽酸和次氯酸中和了氫氧化鈉使溶液變成了無色；（2）認為是氯氣與水反應生成的次氯酸具有強氧化性把紅色氧化成了無色的物質。分別圍繞上述兩個問題學生根據已學知識分析：如果紅色消失的原因是因為酸堿中和，則紅色可能重現；如果紅色消失的原因是因為次氯酸的強氧化性，則紅色不可能重現。設計實驗方案并探究：“往褪色后的溶液中再加入氫氧化鈉溶液，觀察溶液是否變紅”，通過探究性實驗得出結論。

這類實驗方案設計過程重在分析比較，在分析實驗現象的過程中培養了學生的問題意識，而操作中的現象是對方案設計合理與否的檢驗，以及探究性結論得出的重要依據。學生對實驗方案的設計思路可能會多種多樣，實驗設計方案相應也會較多，只要無明顯失誤或不妥（評價），均可由學生通過實驗進行探究，之后再將方案修正完善。

2.利用拓展實驗培養學生的問題意

拓展實驗是以化學知識為基礎，以實驗活動為引導，教師應充分整合資源，運用獨特的情景設計，幫助學生改變學習態度及心智模式，以期完善行為達到追求獲取靈活運用知識和發展能力的目的。拓展過程運用的是歸納法而不是演繹法，是由學生自己去發現、歸納、應用知識的一種活動。拓展實驗涵蓋的內容很多，包括實驗的改進、實驗的設計、實驗的評價等多方面的內容，教師要把拓展實驗作為一種探索知識的手段，讓學生感受到問題的存在，在探索中進行觀察、實驗，學會比較、分類、分析、綜合的科學思維方法。

例如：在化學1（必修）（魯科版）第3章第3節“硫的轉化”的教學中，探究濃硫酸與碳單質反應實驗中可發散出新的問題情境。情境1：二氧化硫與氯氣分別通入品紅溶液中，有何現象？然后加熱品紅溶液現象有何不同？它們在反應原理上有何區別？情境2：二氧化硫能否使澄清石灰水變渾濁？情境3：二氧化硫通入酸性高錳酸鉀溶液中有何現象？情境4：往裝有硫酸銅粉末的試管中滴加少量的水，固體顏色有何變化？情境5：設計一個實驗方案檢驗濃硫酸與碳單質反應的產物是二氧化硫、二氧化碳、水并進行實驗驗證。

以上問題知識層面涉及漂白原理、氧化還原反應原理、酸性氧化物的化學性質、濃硫酸的特性；能力方面涉及實驗方案設計及評價等方面。通過拓展實驗培養了學生的問題意識，提高了學生的發現問題、分析問題、解決問題的能力。

3.利用實驗中的異常現象培養學生的問題意識

化學實驗受許多因素的影響可能導致理論與實驗之間存在差異的情況，而這兩者之間的差異使學生在實驗過程中容易產生認知矛盾，從而激發學生的問題意識。如果教師能高度重視這種現象并充分利用這種現象來培養學生的問題意識，就會提高學生的發現問題、分析問題、解決問題的能力，也能培養學生的創新能力。

例如：在化學1（必修）（魯科版）第2章第3節“鐵及其化合物的轉化”的探究實驗中，往氯化亞鐵溶液中滴加硫氰酸鉀溶液，有部分學生看到溶液變為紅色，與他們預想的溶液不變色的現象不符，學生不禁產生疑問“為什么會出現這種現象？”我并沒有立即把答案告訴他，而是采用對話教學來激發學生的問題意識并提高學生的分析問題、解決問題的能力。（1）師：氯化亞鐵溶液放置在哪里？生：在空氣中。（2）師：空氣中主要有哪些化學物質？生：有氧氣、氮氣。（3）師：氧氣是一種氧化劑還是還原劑？生：氧氣是一種氧化劑。（4）師：亞鐵離子具有較強的氧化性還是還原性？生：較強的還是還原性。就在對話的過程中學生恍然大悟，找到了實驗異常現象的原因：原來是空氣中的氧氣把亞鐵離子氧化成鐵離子，所以往氯化亞鐵溶液中滴加硫氰酸鉀溶液會看到溶液變為紅色。師：氯化亞鐵溶液中的亞鐵離子是否完全被氧化成鐵離子？你能不能設計一個實驗方案并進行探究驗證？生：能。接著學生又開始設計實驗探究方案進行驗證。

通過這種教學方式學生以后在實驗中再遇到預想與實驗結果不符的現象時，他就會產生問題意識繼而運用所學的知識進行解疑，找到能夠解釋出現該反常現象的原因，從而培養了學生的問題意識。

4.利用實驗中的量變引起質變培養學生的問題意識

量變指事物數量的增減或場所的變更，是一種漸進的、不顯著的變化。質變指事物根本性質的變化，是漸進過程的中斷。量變是質變的前提和必要準備，質變是量變的必然結果。化學反應中的量變引起質變是一個非常值得我們深思并積極去探究的問題。在化學實驗教學中，教師要利用實驗中量變引起質變去激發學生探究的興趣，通過開拓、深化、延伸利經典的實驗情境，并引導學生積極思考，這有利于培養學生良好的問題意識。

例如：化學1（必修）（魯科版）第4章第2節“鋁金屬材料”關于氫氧化鋁具有兩性的教學中，把學生分為A、B兩組同時制取氫氧化鋁，A組：往氯化鋁溶液中滴入氫氧化鈉溶液，記錄實驗現象；B組：往氫氧化鈉溶液中滴入氯化鋁溶液，記錄實驗現象。全班學生對于B組實驗的現象顯得特別驚訝，他們的問題意識被激發出來：“氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液反應怎么會出現兩種不同的現象呢？”教師讓學生討論并分析A、B兩組現象不同的原因及結論，通過分析總結如下：兩組現象不同的原因是兩組實驗中氫氧化鈉溶液與氯化鋁溶液的量不同引起生成物不同；結論：（1）氫氧化鋁能與氫氧化鈉溶液反應生成可溶性的物質，（2）這種可溶性的物質又能與氯化鋁溶液反應產生白色沉淀，（3）制取氫氧化鋁不能用氯化鋁溶液與氫氧化鈉溶液反應。學生在分析現象、討論問題的過程中對化學實驗中的量變引起質變有進一步的認識。

學生經歷了從實驗探究——研究實驗現象——產生問題意識——解決問題——得出結論的過程，在這個過程中學生思維的敏捷性、深刻性、批評性得以發展，學生的綜合能力得到進一步的提高。

總之，良好的問題意識是科學探究和創新的前提，在教學中教師要充分發揮實驗的功能，以問題解決為紐帶，以探究活動為主線，以問題意識培養為核心的教學策略，發展學生的科學素養和創新能力。讓化學實驗揚起學生問題意識的翅膀，使學生成為一個具有可持續發展的創造性的個體。

〔責任編輯：林勁〕