化學異常實驗創設可行性分析

李 華

（合肥幼兒師范高等專科學校，安徽合肥 230013）

化學實驗由于受各種因素的影響，容易出現各種異常現象，對異常實驗現象的研究，可以提升學生的科學素養，尤其是探究能力。在此基礎上，教師根據學生的知識體系系統，創設化學異常實驗，補充和延伸“偶然的異常現象”，有利于學生產生探究欲望，提升其科學探究能力。

1 創設化學異常實驗的背景

在新課程改革的背景下，化學實驗教學依然存在著一些嚴重問題，化學教師對實驗不重視，缺乏引導性；學生實驗能力有差異，實驗興趣不足；實驗器材不完整，無法滿足日常需求等。即使能正常開展實驗教學，無論是演示實驗還是分組實驗，實驗形式基本上是仿照書本實驗內容進行，即使是教師精心設計的實驗也是遵循“提出問題、猜測假設、設計實驗方案、實驗驗證、得出結論”的流程來驗證所學知識。這種實驗教學在一定程度上能提升學生的知識體系，培養學生的動手操作能力。隨著新課程改革的不斷深入，科學探究已經成為化學實驗教學中的重要內容之一，但教師對教材中的科學探究實驗開展的情況并不樂觀。尤其是實驗過程中偶爾會出現與書本內容相悖或差別較大的異常現象，很多教師以時間不足、學生探究能力弱等為由置之不理，只讓學生記住“正確”的結論以應付考試，失去了引導學生進一步探究的機會。這種做法達不到實驗教學的最終目的，不能培養學生的科學探究能力，勢必影響學生的創新意識和能力。

2 創設化學異常實驗的可行性

2.1 實施實驗教學改革使創設具有可行性

探究式實驗的開展是新課程改革的一個重點，同時也是一個亮點，新課程更加強化了化學實驗對學生實驗探究能力的培養提升，教師很有必要增加實驗探究的內容，如：實驗裝置的改進、實驗異常現象的解釋等。由此可見對化學實驗異常實驗的重視和研究有助于提升學生科學探究能力。部分研究者從理論層面對化學實驗教學出現的異常實驗現象進行深入研究，呼吁一線教師要重視學生體驗，把握課堂生成。徐志萍在《利用化學實驗中的異常現象培養學生綜合能力》一文中提到，“在化學教學中，實驗異常現象是實施素質教育的好素材，教師應善于抓住機會，充分挖掘其中蘊涵的教育功能和教學價值，從而取得從正常實驗中所得不到的效果”；谷小平在《善待化學實驗中的意外現象，促進有效課堂的生成》一文中提到“利用意外現象的發生這一事實，可以啟迪思維，激活創新意識，增強探究能力，有助于科學態度的形成，可以提高課堂教學有效性”。但如果僅靠常規實驗中出現的異常實驗培養學生的科學探究能力必然存在偶然性，缺乏計劃性和系統性。故化學教師可以綜合考慮教學時間安排、學生課外學習需要和興趣、異常實驗產生原因等因素實施實驗教學改革，有效的開展第二課堂，教師有目標、有計劃、系統地設計出一系列化學異常實驗，通過巧妙引導、適時點撥等方法，給予學生充分的思考時間和動手操作機會，促進學生科學探究能力的提升。對于小學全科教育專業的化學老師，主要承擔教學和教科研任務，沒有高考成績等方面的壓力，實施實驗教學改革具有得天獨厚的優勢，把教學與研究融合一體，以教促研、以研促教。

2.2 滿足學生探究需要使創設具有可行性

教師的教是為了滿足學生的學，教學要考慮學生的年齡、知識、興趣等特征，圍繞著教學內容展開，對于化學實驗教學也不例外。通過對我校629名學生“關于對化學異常實驗現象的探究的認識”方面的調查，結果如下：在“你認為化學實驗中的異常現象是實驗失敗了嗎？”問題上，有471名學生（占比74.88%）認為不是，如圖1所示；在“你認為出現異常現象，老師應該怎么做？”問題上，有415名學生（占比65.98%）認為“應該找出異常原因”，如圖2所示。

圖1 異常實驗判斷

在“你認為對異常現象的探究，會不會提升自身的化學實驗素養？”問題上，有481名學生（占比76.47%）持肯定態度，如表1所示；在“作為將來的小學全科教師，在上科學課時會出現異常現象，你將會怎么做？”問題上，有461名學生（占比73.29%）認為“應該帶自己的學生進行探究”，如表2 所示。

圖2 異常實驗處理辦法

表1 異常實驗提升學生素養調查

表2 學生對異常實驗處理態度調查

從調查結果可以看出，大多數學生認為應該重視化學異常實驗，確信對異常實驗現象的探究會提升自身的化學素養；對于實驗教學中出現的異常實驗現象期待教師引導他們探究，找出異常原因；對于未來從事科學教學過程中出現的異常實驗現象，會引導自己的學生深入研究，以此提升小學生的科學探究能力。且對于小學全科教育專業的學生來說，沒有高考的壓力，也有很多自由支配的時間，教師應組織學生形成研究小組。教師有目標、有計劃、系統地設計出一系列化學異常實驗，開展第二課堂引導學生進行探究具有可行性。

2.3 研究性成果支撐使創設具有可行性

對化學異常實驗的創設不是憑空產生，而要依據一定的研究性成果作為理論指導。關鳳華在《化學實驗中異常現象的分析研究》中，深入分析引起異常現象的原因，即試劑用量不同、試劑變質、試劑加入順序、試劑的純度、副反應的存在等；孫樂杰在《高中化學實驗異常現象分析》中呈現出引起異常實驗現象的因素，即天氣原因、試劑的純度、試劑長期保存失效等；趙三銀在《無機化學實驗現象異常的剖析》中不僅深入探究了試劑因素引起化學異常現象，而且提出了酸堿性條件、溫度、催化劑等也會引起異常現象；張英英在《對化學異常實驗現象探究的案例》中列舉出的典型案例進行分析。這些研究成果為創設化學異常實驗提供了理論指導。可以融合各方面的研究，按照引起異常實驗現象的因素創設異常實驗。如在探究過氧化氫溶液分解制取氧氣的實驗中，化學教師人為地創設異常實驗，讓學生達不到制取氧氣的目的，以引導學生分析引起異常的因素。首先引導學生檢查裝置的密封性是否良好，其次引導學生討論導致異常的可能因素，如試劑的濃度、催化劑二氧化錳的用量等；最后教師提供相應的實驗用品，引導學生按照討論結果，采用控制變量法、定量的進行探究，找出異常原因，如表3和4所示。這種創設方法不僅可以讓學生找到異常因素，而且能引導學生探究出制取氧氣時過氧化氫溶液和二氧化錳最佳濃度和質量的配比。學生經歷了科學探究的歷程，體驗到了科學探究的艱辛和成功的喜悅，對學生科學興趣的培養和科學探究能力的提升發揮著重要的功能。

表3 控制過氧化氫溶液的體積和濃度不變，改變二氧化錳的質量

表4 控制過氧化氫溶液的體積和原二氧化錳的質量不變

3 創設化學異常實驗注意事項

3.1 創設異常實驗內容需遵循“最近發展區”理論

著名教育家維果斯基將學生的能力發展分為兩種：

（1）學生已有的能力發展水平，包括已經具備的能力，以及通過自己獨立探索解決問題從而達到的能力發展水平；

（2）指通過教師、同學的協助，個體能結合已有經驗努力達到的潛在能力發展水平，而兩者之間的差距就是學生的最近發展區。人的認知區域分為3個區，即已知區、最近發展區和未知區。人的認知水平就是在這3個區域由低到高循環往復，不斷轉化，螺旋式上升。教學設計不宜停留在已知區，也不能單刀直入未知區，而應著眼于學生的最近發展區。在新課改革背景下，創設化學異常實驗，要改變傳統的實驗設計方式，為學生設計的實驗內容應該是基于學生原有知識基礎上的新知識，將實驗活動設計在學生的“最近發展區”中，且新舊知識間要存在一定的聯系，這樣學生不會因太易而沒有激情，也不會因太難而放棄，學生始終會產生適當認知壓力，對探究產生期待，實現自我發展。

現以高中化學必修1第三章金屬及其化合物探究“Al的性質”為例創設異常實驗，創設實施異常實驗要在學習鋁與氫氧化鈉溶液反應之前進行。首先，分析學情，確定“最近發展區”。我校是安徽省定向培養小學全科教師的基地之一，大多數學生來自農村，整體上基礎知識較薄弱，學習熱情不高，實驗操作和探究能力也較弱，因此創設異常實驗要立足于教材，循序漸進，逐步深入。針對本節課，學生現有知識水平呈現如下特點：學生已掌握了金屬活動順序表，鋁元素排在氫元素之前，金屬鋁可以和稀鹽酸，置換出氫氣，會書寫相關的化學反應方程式，并掌握了檢驗和收集氫氣的方法；學生只知道鋁的化學性質是能與氧氣、酸、金屬鹽等反應；學生通過幫助可達到的知識水平：鋁能與強堿（氫氧化鈉溶液）反應。其次，利用最近發展區，完善異常實驗設計。實驗創設的目的是讓學生了解鋁的特殊的化學性質：能與強堿（氫氧化鈉溶液）反應；此性質與鋁元素在周期表中的位置有關。設計流程如圖3所示。

圖3 化學異常實驗設計流程圖

3.2 創設異常實驗需保證師生安全

化學是一門實踐性很強的基礎學科，實驗教學在化學學科教學中起著基礎性的關鍵作用，實驗室建設是所有學校建設的重點之一，同時，化學實驗又是學校中最容易發生事故的地方之一，很多學校采用了少做乃至不做學生實驗的方法被動地規避事故的發生，而這種做法或多或少會影響到教學質量。因此，為了保證探究實驗的順利進行，在創設異常實驗之前，化學教師要對學生進行生命安全教育。在化學理論課堂上，夯實基礎知識，掌握化學原理，了解物質相關的物理、化學特性；在平常的實驗課，要求學生了解一些安全事故的急救措施，并按照正確的實驗操作流程進行實驗。在創設異常實驗時，①教師要充分考慮到實驗室安全保證設施健全、實驗內容設計無風險、危險化學藥品可被取代、師生操作正確、廢棄物處理得當等問題，并在實驗設計中加入意外事故發生處理的預案；②教師要與教研室成員進一步討論設計方案中還可能存在的安全隱患，修改設計方案；在操作異常實驗時，教師要在學生進行探究實驗前親自實施實驗方案2～3次，檢驗實驗操作的安全性，學生進行實驗操作時，教師要關注操作的正確性，防止意外事故的發生；實驗結束后，要合理地處理廢棄物，正確地保存試劑，切斷水源、電源，關閉好門窗。

4 結束語

有計劃有目的創設化學異常實驗，不僅能整合學生的化學知識體系，而且能提升學生的探究能力，增強學生的創新意識和創新能力，全面提升學生的科學素養水平。