如何運用化學(xué)實驗發(fā)展西藏高中理科學(xué)生能力

林婧 梁小艷

摘要：西藏自治區(qū)搞新課程改革一般分為：自主探究、合作交流、成果展示、總結(jié)點評四個環(huán)節(jié)。而自主探究是其中最重要的一環(huán)。課堂教學(xué)效果很大程度取決于自主探究這一環(huán)節(jié)。文章通過講述如何在化學(xué)課堂通過改進化學(xué)實驗、開展主題性化學(xué)實踐活動、引導(dǎo)學(xué)生進行合作探究，使學(xué)生在內(nèi)心產(chǎn)生一種探究的欲望，使每一個學(xué)生都去做一個發(fā)現(xiàn)者、研究者、探索者。從而培養(yǎng)理科生的合作探究的能力，培養(yǎng)學(xué)生動手能力，培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：自主探究;化學(xué)實驗;實踐活動;創(chuàng)新能力

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。實驗以其生動、直觀、新異有趣等特點，對學(xué)生具有極大的吸引力。而西藏的中學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)往往受到場所、設(shè)備、資金等條件的限制，不能正常地開展;同時還由于我區(qū)部分教師對實驗教學(xué)不夠重視以及實驗教學(xué)的作用得不到充分的發(fā)揮，使得實驗教學(xué)仍是西藏化學(xué)教育中的薄弱環(huán)節(jié)。而實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的基本途徑。因此，作為一名邊疆省份的化學(xué)教師，要千方百計地做好演示實驗和學(xué)生分組實驗，鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生做一些選做實驗和家庭小實驗，同時要開動腦筋、勇于創(chuàng)新，根椐教學(xué)需要和具體情況大膽進行化學(xué)實驗改革，提高化學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

新課程改革將科學(xué)探究作為一種重要的學(xué)習(xí)方式，重視和強調(diào)學(xué)生自主的、開放的探究式學(xué)習(xí)。由于科學(xué)探究的突出地位和作用，如何在化學(xué)課堂教學(xué)中實施探究性教學(xué)成為當前課程改革實踐中的一個主要課題?；瘜W(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。許多化學(xué)教師在教學(xué)中都在努力地嘗試結(jié)合化學(xué)實驗來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。我以測定物質(zhì)純度實驗為例來講講如何改進高中化學(xué)實驗，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。希望我的努力能夠?qū)Ω咧谢瘜W(xué)高效課堂的構(gòu)建能起到一定作用。

一、提出以實驗設(shè)計為中心問題、培養(yǎng)學(xué)生進行合作探究的能力

高中化學(xué)中經(jīng)常有物質(zhì)純度測定的實驗設(shè)計。你比如：氫氧化鈉中混有碳酸鈉，請你設(shè)計實驗方案來測出氫氧化鈉的純度。

首先要求學(xué)生自己去找資料，結(jié)合自己已有的知識，設(shè)計出能測定NaOH純度的可行性方案，然后以學(xué)習(xí)小組為單位，進行分組討論，找出本組最好的實驗設(shè)計方案（教師可適當給出提示性和修正）。

二、提出實驗假設(shè)、設(shè)計實驗方案、培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的科學(xué)品質(zhì)

通過分組討論，合作交流之后，每一個學(xué)習(xí)小組提出一個可行性實驗設(shè)計方案，共五個可行性方案：

第一組可行性方案：

① 將樣品配制成稀溶液

②取等體積兩份溶液

③ 一份中滴加甲基橙，另一份中滴加酚酞，分別用同濃度的鹽酸滴定

④ 測出所消耗鹽酸的體積分別為V1ml和V2ml，

⑤用C（HCl）、V1、V2計算NaOH的純度。

第二組可行性方案

① 向稱取的m1g樣品中加入足量鹽酸或稀硫酸

② 用NaOH溶液或堿石灰吸收生成的CO2并稱出其質(zhì)量為m2g

③ 用m1和m2計算NaOH的純度。

第三組可行性方案

① 向稱取的mg樣品中加入足量鹽酸或稀硫酸

② 測量出所生成的CO2體積Vml，由V換算出Na2CO3的質(zhì)量

③ 計算NaOH的純度。

三、讓學(xué)生用實驗驗證自己的設(shè)計方案、培養(yǎng)學(xué)生動手能力

每個學(xué)習(xí)小組提出實驗設(shè)計方案，并根據(jù)實驗方案選擇所需儀器、藥品;并設(shè)計實驗步驟交給老師。老師檢查后合格后，在實驗室為學(xué)生準備好所需的儀器和藥品，在課堂上讓各學(xué)習(xí)小組進行分組實驗，要求仔細觀察實驗現(xiàn)象作好實驗記錄及數(shù)據(jù)處理，并與老師給出的準確結(jié)果進行對比，列出有待討論的問題。

四、以實驗中存在的問題為中心進行探究、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力

實驗結(jié)束后，各個學(xué)習(xí)小組將在實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題一一展示出來，師生相互質(zhì)疑、討論、探究，盡可能使問題當堂解決，對仍有爭議和疑惑的問題，可設(shè)計方案在課后回實驗室實驗室進行實驗驗證?，F(xiàn)將教學(xué)中各個學(xué)習(xí)小組遇到的問題提出來討論：

【第一組方案】

學(xué)生質(zhì)疑：第一組沒有稱量樣品的質(zhì)量，僅僅根據(jù)鹽酸的濃度和兩次滴定所消耗的鹽酸的體積怎樣計算NaOH的質(zhì)量分數(shù)？

討論探究：從反應(yīng)方程式特點分析，若用酚酞作指示劑，則消耗的HCl物質(zhì)的量即為NaOH和Na2CO3總物質(zhì)的量，用甲基橙作指示劑所消耗鹽酸物質(zhì)的量與用酚酞作指示劑所消耗鹽酸的物質(zhì)的量之差即為Na2CO3的物質(zhì)的量。

用甲基橙作指示劑所消耗鹽酸的體積為V1ml

用酚酞作指示劑所消耗HCl的體積為V2ml

鹽酸的濃度為Cmol/L

所以 n（Na2CO3）= C（V1-V2）/1000

n（NaOH）= CV2/1000 - C（V1-V2）/1000 = （2V2-V1）C/1000

根據(jù)n（Na2CO3）和n（NaOH）即可求出w（NaOH）。

【第二組方案】

學(xué)生質(zhì)疑1：若選用鹽酸，再在濃H2SO4前加一個盛飽和NaHCO3的洗氣瓶是否可行？

探究討論：鹽酸與飽和NaHCO3反應(yīng)生成CO2，使測定的m（CO2）偏大，故應(yīng)選用硫酸。此法不可行。

學(xué)生質(zhì)疑2：盛濃H2SO4的洗氣瓶和盛堿石灰的干燥管作用分別是什么？若沒有這兩個裝置，測出的CO2質(zhì)量將有怎樣的誤差？

討論探究：濃硫酸吸收CO2氣體中混有的水蒸氣，盛堿石灰的干燥管吸收可能倒流進的空氣中含有的CO2和水蒸氣，若無這兩個裝置，m（CO2）將偏大。

學(xué)生質(zhì)疑3：按以上裝置生成的CO2能完全被堿石灰吸收嗎？若不能說明原因。

討論探究：因反應(yīng)后燒瓶中會留有CO2，這部分CO2不能被堿石灰吸收，故應(yīng)在燒瓶上再接一個導(dǎo)管，待反應(yīng)結(jié)束后鼓入已除去CO2的空氣，將剩余CO2推入堿石灰中使其完全被吸收。

學(xué)生質(zhì)疑4：原裝置留有的空氣中還可能含有少量的CO2，怎樣排除干擾？

討論探究：加入H2SO4反應(yīng)之前，先打開a活塞斷開b處橡皮管，鼓入空氣一會兒，再關(guān)閉a連接b處橡皮管，然后滴入H2SO4反應(yīng)。

【第三組方案】

學(xué)生質(zhì)疑1：測量氣體體積前是否要干燥？

討論探究：用排溶液的方法測CO2的體積，水的體積不影響氣體體積的測定.故不需用濃硫酸干燥。

學(xué)生質(zhì)疑2：用排水法能否測出CO2體積？如不能，可采用什么措施？

討論探究：因CO2能溶于水（1：1），故不能用排水法測CO2的體積，可改用排飽和NaHCO3溶液的方法。

學(xué)生質(zhì)疑3：若用排飽和NaHCO3溶液的方法測CO2體積，用鹽酸與用硫酸相比，哪種酸更好？

討論探究：因鹽酸揮發(fā)出的HCl與NaHCO3溶液作用產(chǎn)生CO2，使CO2體積偏大.故不宜用鹽酸與樣品反應(yīng)，應(yīng)選用稀H2SO4。

學(xué)生質(zhì)疑4：反應(yīng)后燒杯中總會留有CO2是否影響測出的CO2的體積？

討論探究：因為在相同條件下，燒瓶中留下的CO2體積等于排出的原瓶中空氣的體積，所以不影響CO2體積的測定。

總之，化學(xué)課堂上進行試驗改進和探究的目的在于將學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)化成探尋解決問題方法的過程，而不單純是知識的傳授。我們應(yīng)通過多種途徑讓學(xué)生掌握探究、思索的方法。這種學(xué)習(xí)過程是有意義的學(xué)習(xí)過程，符合中學(xué)生的認知特點和心理活動規(guī)律的過程。因此，學(xué)生的試驗探究活動應(yīng)貫穿于整個化學(xué)教學(xué)始終。教學(xué)時，教師要盡可能多地為學(xué)生創(chuàng)造試驗探究的機會，放手讓學(xué)生去設(shè)計試驗方案、去自己動手完成試驗。在整個實驗設(shè)計和驗證過程中都能起到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的作用。這些能力將有助于他們適應(yīng)未來社會和終身學(xué)習(xí)的需要，從而獲得可持續(xù)發(fā)展的堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]2004.12《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》第11頁，邵正芬撰寫的《課堂教學(xué)與研究性學(xué)習(xí)》

[2]2005.6《中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考》第28頁，蔣逸萍撰寫的《化學(xué)教學(xué)中自主探究性學(xué)習(xí)的研究》

注：本文成果系西藏自治區(qū)教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃?2017年底一般課題《西藏理科學(xué)生學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)研究》階段性成果，課題批準文號：XZJKY21742。

（作者單位：西藏格爾木辦事處中學(xué)）