例談初中化學實驗教學的認識和實踐

陸文飛

摘 要： 化學學科起源于實驗，發展于實驗，成就于實驗。我們在進行化學實驗教學與研究時，不可避免地會遇到問題，怎樣做實驗成功率才高？實驗出現意外現象怎么辦？對權威結論是深信不疑還是有所懷疑？若懷疑，能否進行實驗驗證？近年來，作者在以上幾個實驗問題上進行了實踐探索并用教學實踐案例闡述了認識：一是細節決定成敗，創新孕育新知；二是質疑發現錯誤，探究獲取真知；三是意外蘊含價值，失敗同樣精彩。

關鍵詞： 初中化學 實驗教學 教學實例

化學學科起源于實驗，發展于實驗，成就于實驗。化學實驗是化學科學的基礎，是化學知識的主要源泉，化學概念、定律和理論大多是在化學實驗中試驗、研究和發現的。我們在進行化學實驗教學與研究時，不可避免地會遇到問題：怎樣做才能使實驗的成功率高？實驗出現意外現象怎么辦？對于困惑是消極等待還是主動探究？近年來，我對以上問題進行了實踐探索，得到了認識。現與大家交流討論，不妥之處敬請批評指正。

一、細節決定成敗，創新孕育新知

在科學史上，有些科學家由于重視細節而獲得發現，有些科學家由于未重視細節而與成功失之交臂。1785年，英國科學家卡文迪許通過實驗發現，把不含水蒸氣、CO2的空氣除去O2和N2后，仍有很少量的殘余氣體存在，可是這并未引起他的重視。100多年后，英國科學家雷利測定氮氣的密度時，沒有忽視微小的差異，分離出一種氣體并將其命名為氬。同樣，我們在做一些演示實驗或學生實驗時，有時成功有時失敗，原因在于一些細節。

如滬教版教材上冊13頁出現的“空氣中氧氣體積含量的測定”實驗，很多老師實驗很難取得成功，這是由于不注意實驗細節。在實驗過程中，實際測定的氧氣的體積分數大于1/5的主要原因是沒有將燃著的紅磷迅速伸入集氣瓶或止水夾未夾緊，造成瓶內的空氣因受熱膨脹而外逸，使瓶內的氣壓減小；實際測定的氧氣在空氣中的體積分數小于1/5的主要原因是裝置漏氣、紅磷量不足、瓶未冷卻到室溫。只有掌握上述空氣中氧氣體積分數與理論值偏差的各種原因，注意實驗過程中的種種細節，才能在不同實驗情境中靈活地分析相應情境下氧氣體積分數測定的影響因素。

二、質疑發現錯誤，探究獲取真知

一些書籍甚至教材中的某些結論都不一定正確，因為這些結論不是通過實驗而是通過邏輯推理或主觀臆斷得來的。所以，我們不要迷信權威，而要相信實驗事實。實驗是最高“法庭”。我們應當主動探究，獲取原創性的知識，以下是教學實踐案例。

在實驗室制取氧氣的時候，如果用向上排空氣法收集，“將帶火星的木條放在瓶口，木條復燃，氧氣就集滿”，這是一種司空見慣的氧氣驗滿的方法。在經過一次無意的實驗之后，有學生卻對它的可信度表示質疑。起因是在一次制取氧氣的實驗過程中，有學生用排水法收集氧氣時，操作不熟練，將裝滿水的集氣瓶一下子翻倒流出1/3的水，眼看著導管口直冒氣泡，他沒有將水注滿，而是直接把集氣瓶罩在導管口收集，集滿后用帶火星的木條放在瓶中試了下，結果木條居然同樣復燃了。看來，要使帶火星的木條復燃不一定要純的氧氣，反過來說，在收集氧氣的時候未收集滿，帶火星的木條一樣可以復燃。對于學生的質疑，我決定讓學生仔細探究木條復燃與氧氣含量的關系，鼓勵指導他們設計實驗探究使帶火星的木條復燃的氧氣濃度的最低值是多少。最后實驗計算發現這個最低值是49%，也就是說，集氣瓶口氧氣的含量達到一半時，就足以使帶火星的木條發生復燃。

在這樣一次發現問題、質疑權威和實驗探究的過程中，學生真切地感受到“凡事需要多問幾個為什么”，“方法比知識更為重要”。

三、意外蘊含價值，失敗同樣精彩

在科學實驗中有失敗，也有錯誤。面對這些失敗和錯誤，我們該用怎樣的態度對待呢？我認為“錯誤是寶貴的教學資源”，可以利用它為教學服務，讓意外、錯誤、失敗成為教學中的精彩一筆，以下是教學實踐案例。

有一次學生實驗課上，在做銅與稀硫酸的實驗時出現了異常。有一組學生將銅放入稀硫酸后，居然有氣泡產生，當時學生都感到很驚訝，課堂上議論紛紛，質疑不斷。我當即要求該生在全班同學前對實驗再現，這次更多的學生觀察到了銅片表面確實有氣泡產生。那一刻學生真是滿腦子困惑，我請他們試著解釋，答案五花八門：有的說銅不純，含有活潑性金屬雜質；有的說銅表面被氧化，有一氧化銅，話剛說完自己又反對，說氧化銅跟稀硫酸反應沒有氣泡；還有的說銅表面有銅綠……我讓學生繼續觀察剛才放入稀硫酸中的銅片還有無氣泡，發現已沒有氣泡，取出洗凈擦干，跟未用過的銅片對比，發現從酸中取出的銅片光亮、呈紫紅色，未用過的銅片表面暗淡、有暗綠色斑，在反應過的稀硫酸中加入足量氫氧化鈉溶液，出現藍色沉淀。至此，原因找到了，是由于銅表面產生的一些堿式碳酸銅引起的。原來這些銅片是去年做該實驗時剩余的，在空氣中已被氧化。實驗異常現象至此得到圓滿解釋，但我認為這正是對他們進行思想教育的好時機。于是我說：“我們一定要有實事求是的科學態度，要相信眼前的事實，不要主觀臆斷。要明白物質世界（包括化學反應）的復雜性，對實驗出現的異常，不能視而不見，更不能隨便解釋，要弄清其中的原因。”通過實驗及教育，我和學生都感到收獲多多。

綜上所述，化學學科與其他學科的最大差異是有豐富多彩的化學實驗。“化學實驗教學是實施全面化學教育的一種最有效的形式”。我們在進行化學實驗教學與研究時，要引導學生正視實驗中出現的問題與想法，挖掘并用好實驗，對于學生學好化學、提高能力及今后發展都具有極其重要的意義。