啟發思維在化學實驗設計及評價中的應用

李玉亮

摘 要：本文采用分割問題啟發、遞進啟發、假設啟發與對比啟發等方法對蘇教版必修一專題4《硫、氮和可持續發展》中的化學實驗設計進行教學，發現啟發思維在化學實驗設計及評價中的應用，教學效果很好。

關鍵詞：啟發思維;實驗設計驗證;評價

化學是一門以實驗為基礎的自然科學，是可以提高生活和生命質量的科學。自“3+1+2”高考方案實施以來，據調查，選擇化學科目的學生大量減少，這個現象令人擔憂。作為一名高中化學老師，我們要不斷調整自己的教學方法，讓化學課堂更加生動、有趣;讓學生想學化學、愛學化學！

高考對化學實驗內容的考查要求：①設計實驗方案;②正確選用實驗裝置;③掌握控制實驗條件的方法;④預測或描述實驗現象、分析或處理實驗數據，得出實驗結論;⑤評價或改進實驗方案。對于高一新生，個體化學水平參差不齊，遇上綜合性較強的題目往往無從入手，這樣就容易產生對化學的恐懼心理，覺得化學很難，這就需要教師在平時的教學中善于設計啟發性問題，由易到難，層層深入，逐一解決問題，啟發思維與實驗設計的有機結合，能幫助學生攻克化學難題，這對于培養學生的綜合能力也是十分重要。

啟發教學是指教師對學生的思維進行的引導行為。它可以指導學生思考、深層領悟。

啟發性原則就是教師在課堂上要承認學生的主體地位，千方百計想方設法調動學生學習的積極性主動性，引導學生合作互助積極思考，勇于探索，提高學生分析問題和解決問題的能力。本文主要談談啟發思維在化學實驗設計及評價中的應用。

一、分割問題啟發與遞進啟發

啟發教學重在啟發，以學生為主體，對困難的問題進行分割啟發，設立問題情境，引導學生質疑問題，合作釋疑，歸納總結，最終將問題逐一擊破。最后教師引導學生對同種類型的問題進行類推啟發，在學生理解的基礎上，進一步深挖，達到理解透徹的目的。

案例一：C+2H2SO4 （濃）=加熱==CO2↑+2SO2 ↑+2H2O

思考：如何設計實驗，逐一驗證上述反應產物？

（教學背景：對于初學含硫化合物性質的高一學生來說，設計實驗逐一驗證碳與濃硫酸的反應產物，有一定困難，我首先提供出一些實驗裝置，以拋出問題的形式，把設計實驗分割成一套套獨立的檢驗裝置，啟發學生主動思考）

分割啟發思維：

1.讓學生說說每個裝置在檢驗過程中所起的作用？

2.驗證產物時應有怎樣的前后順序？若裝置順序改變，對驗證結果是否有影響，為什么？

3.CO2和SO2都能使澄清石灰水白色渾濁，檢驗CO2時如何排除SO2的干擾？

學生積極參與，逐一解決問題，最終成功的把整套實驗裝置完美的鏈接起來。

遞進啟發思維：

①能否把裝有無水硫酸銅的干燥管移到裝有澄清石灰水的試劑瓶后連接呢？請說明理由？

②能否把酸性高猛酸鉀溶液和澄清石灰水間的品紅溶液省掉？若可以，應該符合什么條件？

③酸性高猛酸鉀的作用是用來除去二氧化硫，能否用氯水或溴水替代酸性高猛酸鉀呢？

如果可以，分別會有怎樣的實驗現象？

④證明有二氧化碳產生的實驗現象應該怎樣表述？

教師通過遞進啟發性問題引領學生不斷思考不斷探究，讓學生覺得化學課堂太有趣了，就像是在解決“十萬個為什么”，而老師那里好像永遠都有無數個“為什么”，化學老師就像是神奇的魔術師。教師通過一個個啟發性問題的拋出和引導學生不斷地解決問題，使得師生間、學生間的情感產生碰撞，拉近了彼此間的距離，進而有效地提高教學質量，建立了化學老師在學生心中的偶像地位。

案例二：設計一套實驗裝置，逐一驗證二氧化硫的性質。

（教學背景：在學生學習完二氧化硫的物理性質與化學性質之后，引導啟發學生，設計一套實驗裝置，逐一驗證二氧化硫各個化學性質。）

分割啟發思維：

1.驗證SO2各化學性質分別需要選擇什么裝置？驗證過程中能觀察到什么實驗現象？

2.這些裝置需要有怎樣的先后順序？

3.SO2有毒，驗證實驗結束，是否需要尾氣處理，選擇什么試劑對SO2進行吸收處理？

有了以上經驗，問題一拋出，學生馬上開始羅列各個實驗裝置，①驗證SO2是酸性氧化物可選擇紫色石磊試液;②驗證SO2的漂白性可選擇品紅溶液③SO2通入硫化鈉溶液中產生黃色沉淀可驗證SO2氧化性④SO2使酸性高猛酸鉀褪色、SO2使氯水、溴水褪色都可用來驗證SO2的還原性。學生負責設計，教師負責在黑板上把裝置圖畫出來，師生齊力合作，共同完成實驗設計。此時教師可以采用提問的方式，讓學生自己組織語言，把各個裝置的作用及實驗現象描述出來，而老師只需在一旁做必要的補充，如此遞進啟發，反復強調，加深了學生對實驗的理解。

二、假設啟發與實驗驗證

在設計化學實驗方案時，教師可以鼓勵學生大膽做出假設，討論實驗方案，設計實驗步驟，依據實驗操作，觀察實驗現象，做好實驗記錄，實驗結束時，學生可以根據實驗事實驗證實驗假設，最終得出結論。

案例三：SO2使滴有酚酞的NaOH溶液紅色褪去原理探究。

教師演示實驗：將新制的SO2通入滴有酚酞的NaOH溶液中，觀察到溶液紅色褪去。

啟發問題：產生上述現象原因可能有兩種：①酚酞遇堿變紅，將SO2通入滴有酚酞的

NaOH溶液中，SO2消耗NaOH，削弱溶液堿性，使得溶液紅色褪去。②SO2有漂白性，可能使指示劑失效，能否設計實驗證明是哪一種原因產生的褪色現象？如何設計實驗？

學生討論結果：繼續向褪色的溶液中滴加NaOH，若溶液恢復紅色則說明SO2是酸性氧化物，若溶液仍為無色說明SO2有漂白性;教師可以邀請一位學生上臺演示實驗：往褪色的溶液中繼續滴加NaOH溶液。

實驗證明：往褪色的溶液中繼續滴加NaOH溶液，溶液重新恢復紅色。說明SO2不能漂白酸堿指示劑。

三、對比啟發，謹防混淆

對比啟發常用于易混淆知識的教學，可通過對知識內容的概念，研究對象，本質特征進行比較，提高學生對易混知識的鑒別能力，進而更好的掌握所學知識。

案例四：濃硫酸吸水性與脫水性性質判斷。

高一新生容易混淆濃硫酸吸水性和脫水性，此時可應用對比啟發教學。首先概念對比：吸水性是指濃硫酸吸收現成游離的水分子。脫水性是指濃硫酸將有機物中的H、O按原子個數比2：1（即水的組成比例）脫去。對比結論：吸水性的對象原來就有水;脫水性的對象原來沒有水。吸水性的本質特征：對象由潮濕變干燥;脫水性的本質特征：即是碳化，對象由干燥狀態變黑（有碳生成）。在學生已有的理論基礎上，輔以實驗分析，能收獲意想不到的效果。

隨堂檢測：下圖所示三種實驗方案，能驗證濃硫酸吸水性質的是：

解析：A、飽和硝酸鉀溶液中的水被濃硫酸吸收，導致溶劑減少，溶液過飽和，故有白色晶體析出，體現濃硫酸的吸水性。B、蘋果塊中的水分被濃硫酸吸收，蘋果塊會干癟，體現濃硫酸吸水性。C、pH試紙本身是干燥的，不含水分。但因為試紙是有機物，含有碳、氫、氧等元素，濃硫酸能將pH試紙中的氫和氧元素按水的組成脫去，使試紙變黑，體現濃硫酸的脫水性。對比啟發，重在對比，越比較越清楚。

又如：SO2與CO2都是酸性氧化物，二者都能使澄清石灰水變渾濁，并且如果通入過量氣體，則生成的沉淀可以再溶解。為了使學生能更好區別掌握這兩種氣體。我們可以對比歸納如下：

通過對知識點的歸納比較，能幫助學生把學過的知識聯系起來，形成知識網絡，固化知識;還能幫助學生辨析差異，謹防混淆。教師通過設計啟發性問題，或是對復雜問題進行分割，或是大膽提出實驗假設，或是對比啟發教學，能激發學生學習興趣，引導學生更好地完成實驗設計，學生探索性、參與性強;突出了以學生為主體，教師為主導的授課方式。在交流互動中，學生的思維方式和思維能力均得到了提高，有利于培養學生的創新能力，有利于落實“雙主模式”的教學。

四、教學反思

授課過程中，發現學生在處理實驗設計和評價時，一般會存在以下問題：①對實驗原理理解不夠深入;②對儀器選擇，實驗操作不夠自信;③對“題眼”入手，把控不夠精準;④對實驗現象的描述不夠規范化。這也說明在實驗設計及評價的教學中，我們還有很大的挖掘空間。

參考文獻

[1] 朱志慧.巧設情鏡，讓學生發現問題并解決問題[J].化學教與學，2014（11）.

[2] 李玉炫.化學實驗題的評析及實證[J].化學教學， 2016（2）.

[3] 程遇玲.淺談高中化學學科核心素養的培養[J].中學化學教學參考，2017（7）.

[4] 教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.