探究實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

高揚(yáng)

[摘? ?要]對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并結(jié)合教學(xué)實(shí)踐探究基于科學(xué)素養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象利用策略，可培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、勇于創(chuàng)新的精神，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

[關(guān)鍵詞]異常現(xiàn)象;科學(xué)素養(yǎng);化學(xué)實(shí)驗(yàn)

[中圖分類號(hào)]? ?G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ?A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ?1674-6058（2019）05-0067-02

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，然而由于受眾多因素的影響，往往在實(shí)驗(yàn)演示或探究過程中會(huì)出現(xiàn)一些與預(yù)料的正常實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致的現(xiàn)象，即實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象。這種情況的發(fā)生，無疑會(huì)給教師和學(xué)生造成心理上的失衡和認(rèn)知沖突。如果教師不及時(shí)組織學(xué)生加以分析和探究，而是設(shè)法搪塞或回避，則勢(shì)必會(huì)給學(xué)生留下不尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的印象和眾多的知識(shí)盲點(diǎn)。因此，教師應(yīng)充分利用實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象，重新創(chuàng)造條件引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)未知客觀事物，合理地找出異常的原因，有效變“異常”為“正常”，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、勇于創(chuàng)新的精神具有重要的意義。

一、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

1.實(shí)驗(yàn)試劑或?qū)嶒?yàn)藥品質(zhì)量欠佳

不同的實(shí)驗(yàn)對(duì)所需試劑或?qū)嶒?yàn)藥品的質(zhì)量要求各不相同，而且實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置的藥品或試劑不一定會(huì)馬上被使用，若人為管理方面存在問題，就會(huì)使得實(shí)驗(yàn)試劑或藥品質(zhì)量欠佳，最終導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象的出現(xiàn)。例如，在探究原電池原理時(shí)，由于實(shí)驗(yàn)中所采用的鋅片含鋅純度較低，致使在銅片上有大量氣泡產(chǎn)生的同時(shí)，鋅片上也有少量的氣泡產(chǎn)生，究其原因是鋅片內(nèi)所含的碳、鐵等雜質(zhì)在鋅片內(nèi)部構(gòu)成了微小原電池，從而使得該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生異常現(xiàn)象。

2.實(shí)驗(yàn)試劑或?qū)嶒?yàn)藥品加入順序不對(duì)

實(shí)驗(yàn)中各種試劑或?qū)嶒?yàn)藥品的加入一般而言具有一定的順序性，若在實(shí)驗(yàn)中，顛倒其加入的順序，有可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，甚至?xí)a(chǎn)生截然不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，苯酚與溴水反應(yīng)，教材中明確指出會(huì)產(chǎn)生白色的沉淀物。但在具體實(shí)驗(yàn)時(shí)，若將苯酚溶液滴加到濃溴水中，則先產(chǎn)生白色沉淀，而后變成黃色沉淀。究其原因是試劑加入順序顛倒。過量的溴水與實(shí)驗(yàn)反應(yīng)生成的[2，4，6-]三溴苯酚發(fā)生反應(yīng)，生成了黃色的[2，4，6-]四溴[-2，5-]環(huán)己二烯酮，從而使得該實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了異常現(xiàn)象。

3.實(shí)驗(yàn)外界環(huán)境控制不當(dāng)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)與溫度、酸堿度、空氣濕度等外界環(huán)境密切相關(guān)，外界環(huán)境控制不當(dāng)則很可能影響、干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，在乙醇催化氧化實(shí)驗(yàn)中，若不及時(shí)將螺旋狀的銅絲迅速插入乙醇，則無法聞到教材中表述的刺激性氣味，也看不到銅絲變紅的現(xiàn)象。究其原因是銅絲溫度下降較快，從而產(chǎn)生了實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象。又如，在測(cè)定NaCl溶液的pH值時(shí)，其結(jié)果略大于7，在排除試劑、溶液本身等原因后，還應(yīng)從實(shí)驗(yàn)所處的環(huán)境等方面進(jìn)行分析。

4.試劑或?qū)嶒?yàn)藥品用量不合理

由于實(shí)驗(yàn)習(xí)慣等原因，學(xué)生隨意取用藥品的現(xiàn)象較為普遍，而一些實(shí)驗(yàn)對(duì)藥品的用量有非常嚴(yán)格的要求，特別是教材中有類似“恰到好處”字樣的表述時(shí)，如果不能做到精準(zhǔn)，則亦會(huì)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象。例如，在探究銀鏡實(shí)驗(yàn)時(shí)，教材要求氨水加到生成的沉淀剛好溶解為止，而具體實(shí)驗(yàn)中學(xué)生往往對(duì)于“剛好溶解”很難準(zhǔn)確把握，致使實(shí)驗(yàn)得不到光亮的銀鏡現(xiàn)象。究其原因是對(duì)于藥品的用量掌握得不夠精準(zhǔn)，沒有達(dá)到教材中要求的“剛好溶解”，從而產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象。

以上分析是實(shí)際教學(xué)中常見到的幾種原因，除此之外，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象還受師生自身基本操作是否規(guī)范、選用的儀器及裝置是否合理、試劑選用是否恰當(dāng)?shù)仍虻挠绊懀虼耍梢哉J(rèn)為產(chǎn)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象的原因較為繁雜。

二、利用實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

1.利用實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象擴(kuò)展學(xué)生思維

教師通過引導(dǎo)、組織探究等方式，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，探索新知識(shí)和新領(lǐng)域，可不斷擴(kuò)展學(xué)生的思維。例如，在探究焰色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于鉀鹽中常常混有少量鈉鹽，并且鉀與鈉屬同主族且相鄰，性質(zhì)相似，按照教材實(shí)驗(yàn)的做法，為了有效濾去焰色中鈉的黃色干擾，在具體觀察鉀的焰色時(shí)需用藍(lán)色鈷玻璃做濾光片。如果按照這種思路，反之在觀察鈉的焰色反應(yīng)時(shí)也會(huì)受到鉀的干擾。然而，為何在具體觀察鈉的焰色反應(yīng)時(shí)不用濾光片？此時(shí)，筆者及時(shí)要求學(xué)生聯(lián)系物理知識(shí)，分析鈉、鉀的光譜知識(shí)，然后要求學(xué)生通過分光鏡觀察鈉、鉀的光譜線，并進(jìn)一步思考：鉀和銣的焰色反應(yīng)均是紫色，如何用焰色反應(yīng)鑒別鉀和銣？

2.利用實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象提高學(xué)生觀察能力

教師除了引導(dǎo)學(xué)生觀察正常的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象外，還應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象，不斷提高學(xué)生的觀察能力。以NaOH與FeSO4溶液的反應(yīng)為例，根據(jù)教材描述，首先生成白色絮狀沉淀，然后迅速變?yōu)闇\綠色、灰綠色，最終生成紅褐色沉淀。但是在具體實(shí)踐中卻看不到首先生成的白色絮狀沉淀。此時(shí)，筆者以該實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象為契機(jī)，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生探究其緣由，并思考如何防止Fe（OH）2快速跟O2接觸生成Fe（OH）3，使學(xué)生深刻感受化學(xué)現(xiàn)象的復(fù)雜性。

3.利用實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象提高學(xué)生自學(xué)能力

教師應(yīng)在每次實(shí)驗(yàn)之前與學(xué)生共同商討或者自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后鼓勵(lì)學(xué)生大膽地去落實(shí)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)于失敗或現(xiàn)象不太明顯的實(shí)驗(yàn)方案要及時(shí)組織學(xué)生探討，以提高學(xué)生的自學(xué)能力。例如，在演示[Al2O3]性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，有學(xué)生提出市場(chǎng)上有不溶于稀鹽酸、稀氫氧化鈉的[Al2O3]試劑出售，該試劑的性質(zhì)顯然與相關(guān)理論不相符。在通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)排除酸堿濃度問題后，讓學(xué)生自行搜集相關(guān)資料。學(xué)生通過查閱資料，了解到[Al2O3]有多種變體，如[α-Al2O3]，它既不溶于水，又不溶于酸和堿。至此，學(xué)生有效探究出了現(xiàn)實(shí)與理論不相符的具體緣由。

4.利用實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力

動(dòng)手操作能力是做好化學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。教師可利用實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并且獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，不斷培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。例如，用鋁片分別與稀HCl溶液和稀H2SO4溶液反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)鋁片在稀H2SO4溶液中基本上看不到有氣泡產(chǎn)生，也就是幾乎不發(fā)生反應(yīng)，顯然這與學(xué)生所學(xué)知識(shí)相矛盾。于是筆者組織學(xué)生進(jìn)行討論，并引導(dǎo)學(xué)生猜想[Cl-]對(duì)反應(yīng)可能有促進(jìn)作用，而[SO42-]對(duì)反應(yīng)可能有阻礙作用。然后以小組為單位，讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并實(shí)施實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證自己的猜想與假設(shè)。

5.利用實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實(shí)的態(tài)度

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有時(shí)即便嚴(yán)格按照教材要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，仍有可能得不到意想中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，此時(shí)，教師應(yīng)組織學(xué)生如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析研究出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象的具體緣由，逐漸培養(yǎng)學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象的能力及尊重客觀事實(shí)的科學(xué)態(tài)度。例如，將制取的C2H2氣體通入酸性KMnO4溶液時(shí)，溶液褪色很慢且生成少量棕黑色沉淀物質(zhì)。此時(shí)，教師應(yīng)組織學(xué)生如實(shí)記錄，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與教材論述不一致的原因，并提出具體改進(jìn)措施，重新進(jìn)行驗(yàn)證。如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，可促使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。

總之，在具體的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究中，常常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的異常現(xiàn)象，對(duì)此，教師應(yīng)理性對(duì)待，利用學(xué)生強(qiáng)烈的興趣和旺盛的求知欲，及時(shí)分析產(chǎn)生問題的原因，充分挖掘其中蘊(yùn)含的教學(xué)價(jià)值與教育功能。只有這樣，才能化“異常”為“正常”，獲得超常的教學(xué)效果，有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

[? 參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ]

[1]? 張佳.對(duì)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中幾個(gè)“異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”的認(rèn)識(shí)[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版） ，2018（7）：5.

[2]? 張慶偉.如何有效利用初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的“異常現(xiàn)象” [J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（6）：63-64.

[3]? 楊雄.高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)異常現(xiàn)象的原因及積極意義[J].中學(xué)教學(xué)參考，2017（14）：17.

（責(zé)任編輯? ? 羅? ?艷）