從電解實驗談新課程背景下的實驗教學

從電解實驗談新課程背景下的實驗教學

實驗教學是化學教學的重要組成部分，在新課程背景下，實驗教學是實現(xiàn)探究式學習的重要載體，從而必然導致實驗教學功能的新發(fā)展。那么，如何充分挖掘實驗過程中的探究性以充分發(fā)揮實驗的教學功能？筆者試從電解氯化銅溶液這一常規(guī)實驗教學中的兩個教學案例來談一點新課程背景下的實驗教學心得。一、新課程背景下的實驗教學需要師生打破學科知識壁壘案例1：沒有發(fā)現(xiàn)和不敢解釋的正常實驗現(xiàn)象實驗室里，學生興高采烈地做著電解氯化銅溶液實驗。這是一個經(jīng)受過多次檢驗的常規(guī)實驗，應該沒有什么問題，一切實驗現(xiàn)象應該在教師的預料中。實驗后，學生紛紛匯報自己的實驗發(fā)現(xiàn)。果然不出所料，接電源正極的電極析出刺激性、黃綠色的氣體，用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗，呈藍色，證明產(chǎn)生的氣體是氯氣；接電源負極的電極析出金黃色的金屬，推測可知是銅。很快形成了電解氯化銅溶液產(chǎn)物的共識。這時，有學生說，我覺得電解液發(fā)燙了。經(jīng)他一說，許多學生也贊同地附和。教師突然覺得，這個新發(fā)現(xiàn)挺有意思，不知學生知道原因否。教師反問：這是為什么？怎樣解釋呢？課堂一片寂靜。在教師的鼓勵下，開始有學生進行了解釋，有的學生小聲地說，是電能轉化為化學能。教師不置可否，一再激勵大家發(fā)表自己的意見。漸漸地，發(fā)表自己意見的聲音大了起來，多了起來。有的學生說，電解氯化銅時，氯化銅吸收能量。有的學生說，化學能又轉變成電能。顯然，這些解釋都漏洞百出，教師看這種情形不妙，啟發(fā)到，能不能想一想用化學學科之外的知識來解釋呢？終于有學生說，溶液發(fā)熱，可能就是電阻通電發(fā)熱吧！這個問題不難解釋，電解液能導電，其本身也像導體那樣具有電阻，通電時部分電能轉換成熱能。但為什么這么簡單的電學常識卻難倒了理科生？為什么大多數(shù)學生總是在化學范疇內(nèi)進行解釋，而始終跳不出這個框框呢？在學生看來，化學實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象只能用化學知識來解釋。表面上，是學生靈活運用所掌握的知識解決具體問題的能力欠缺，但實際上，是學科教學相互割裂，注重自成系統(tǒng)，“老死不相往來”必然結果的真實反映。如果我們教師沒有打破學科界限，平時教學不僅未重視學科聯(lián)系反而以本為本，固守教材，學生思維被禁錮也就不足為奇了。這個實驗其實已有多屆學生做過，電解液發(fā)燙的實驗現(xiàn)象應該早就存在，為什么大多數(shù)學生會對此視而不見或者沒有說出自己的發(fā)現(xiàn)呢？是學生沒有發(fā)現(xiàn)沒有提出還是教師視而不見聽而不聞或有意回避呢？為了更好地觀察實驗現(xiàn)象，往往要提示學生重點觀察對象，但這并不妨礙對其他現(xiàn)象的觀察。由于教師已知實驗結果，希望學生能得到“應當?shù)玫健钡慕Y論。長期以來，習慣于把學生能不能得出“正確”的實驗結論作為評判實驗成功與否的依據(jù)，學生也習慣于猜測教師的意圖，一旦得出書本或教師想要的結論便萬事大吉。有的學生更懾于教師的威嚴，不敢說出或不敢報告發(fā)現(xiàn)，從而逐漸遠離了科學本質(zhì)。一些教師把完成教學內(nèi)容作為自己的惟一職責，忽視了寬容民主教學氣氛的創(chuàng)設，忽視了對學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)，從而有意或無意地忽視了學生的新發(fā)現(xiàn)。該實驗一直以來是作為教師演示實驗，在課堂教學中由教師做給學生看。在觀察教師演示實驗時，由于受到教師的誘導，把觀察重點放在銅的析出和氯氣的檢驗上，難怪以前的學生未曾發(fā)現(xiàn)電解液發(fā)燙的事實?？墒?，教師教了多年，重復了多次這種實驗，居然也“發(fā)現(xiàn)不了”，這就說不過去了，畢竟教師是受過專業(yè)培訓的。看來，局限于學科、禁錮學生思維的根源還在于教師，沒有教師率先打破學科界限而要求學生擁有靈活的思維是難以做到的。二、新課程背景下的實驗教學需要師生敏于發(fā)現(xiàn)和勇于探究案例2：被發(fā)現(xiàn)并被探究的異常實驗現(xiàn)象同樣是電解氯化銅實驗，在學生完成操作得到比較明確的實驗現(xiàn)象形成了電解氯化銅溶液產(chǎn)物的共識的時候，有學生提出他覺得電解液變黑了。經(jīng)他一說，許多學生也贊同地附和：在U型管的陰極附近，溶液變黑，黑色物質(zhì)不斷擴散，細心的學生進一步指出陰極區(qū)從接通電源就開始變黑。這是什么原因？說實話，這種異常實驗現(xiàn)象教師也很驚訝，竟一時難以解釋。既然如此，為何不把這個問題交給學生共同探討呢？經(jīng)短暫的課堂調(diào)整，教師擬定了共同探討這一異?，F(xiàn)象的方案：提出猜測—設計驗證方案—實驗—討論—再猜測。在這一思路指導下，師生開始了隨堂探究活動：第一個猜測：可能是溶液電解后pH變大，產(chǎn)生氫氧化銅并分解后產(chǎn)生氧化銅。為了驗證猜測是否正確，大家又設計如下實驗：根據(jù)氧化銅能溶于鹽酸，向變黑后的溶液滴加鹽酸，溶液顏色應能恢復到原來狀態(tài)。實驗結果是鹽酸不能改變黑色溶液。再經(jīng)過較長時間的電解，發(fā)現(xiàn)U型管陽極處出現(xiàn)藍色沉淀，可見，氫氧化銅不能在陰極產(chǎn)生。這種解釋不正確。第二個猜測：有學生忽然聯(lián)想到銀鏡反應實驗中，溶液也變成黑色，那是因為未能吸附在試管壁的銀粉末造成的?，F(xiàn)在這種黑色物質(zhì)是不是也像銀鏡反應那樣是由于銅造成的呢？如果真的是，這種物質(zhì)加鹽酸沒有變化而加入硝酸應該有所變化。向黑色溶液中滴加濃硝酸再加熱，發(fā)現(xiàn)試管溶液上部果然有紅棕色氣體產(chǎn)生，證明這種猜想正確。有學生提出異議，認為上述實驗方案設計沒有說明電解前的溶液加鹽酸、硝酸是否發(fā)生了變化。大家采納了他的建議，增加了對照組，從而使實驗結論更有說服力。第三個猜測：與電解液有關。稀釋電解液后再電解，發(fā)現(xiàn)電解液不再變黑，用硝酸銅溶液替代氯化銅再進行電解，發(fā)現(xiàn)電解液也不再變黑，說明銅在電極上吸附的因素還與電解液濃度、電解液性質(zhì)有關。至此，電解氯化銅溶液過程中出現(xiàn)黑色這一實驗異?，F(xiàn)象得到初步的解釋。但回想當時教師在沒有把握的情況下不回避問題，選擇與學生共同研究來解決這個難題仍有許多感慨。實驗中出現(xiàn)異常現(xiàn)象是科學實驗中的正?，F(xiàn)象，許多科學發(fā)現(xiàn)就來源于“實驗異?！?。而我們在堅持科學教育的同時卻難以容忍“異?，F(xiàn)象”，對這些異?，F(xiàn)象視而不見。久而久之，學生發(fā)現(xiàn)問題的興趣、敏銳性都將消退，還奢談什么培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識？學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力實際上是很難通過教師傳授的。教師如能做到不扼殺不壓制學生天性中存在的創(chuàng)新萌芽就算不錯了。如果在教學過程中能給學生創(chuàng)設寬松民主的教學環(huán)境，讓學生能充分表達自己的新發(fā)現(xiàn)，那就將有意想不到的收獲；如果教師具有捕捉學生中的創(chuàng)新火花并發(fā)揚光大的能力，則更是萬幸。把演示實驗改成學生自主探索實驗，給學生發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象提供了條件。學生有了新的發(fā)現(xiàn)，證明學生是最積極的因素，而寬松民主的教學環(huán)境，讓學生敢于和樂于把自己的發(fā)現(xiàn)告訴同學，而不是被壓制?？磥恚M管我們不能“有心”去培養(yǎng)學生的創(chuàng)新素質(zhì)，但我們卻能“無意”保護學生的創(chuàng)新萌芽。關鍵在于，教師有沒有端正自己的角色，承認還有許多東西是未知的；有沒有與學生共同研究的童心，去體驗學習的樂趣；有沒有敢于面對未知的勇氣，用行動領引學生，與學生共享成功或失敗的信念。新課程標準提出要讓學生在“過程與方法”中得到發(fā)展，理解探究的意義，學習科學探究的基本方法，從而提高科學探究能力。要達成這一目標，化學知識是載體，主渠道是課堂教學。教師傳授教材知識固然重要，但在問題面前不回避，與學生共同探索卻另有一番風味?？茖W素養(yǎng)的培養(yǎng)不是口號，是潛移默化潤物無聲的結果。要想讓學生擁有較高的科學素養(yǎng)，教師自身的表率作用不能忽視。在解決這些實驗異?，F(xiàn)象方面，有許多解決方法，像上述這樣的解決方法在某些人眼里是“最苦最累”的，是不經(jīng)濟和低效的，但教師的教學感覺卻是鮮活的。三、新課程背景下的實驗教學需要教師做一個“有心人”新課程下的高中化學更重視化學實驗的教學功能。盡管新老教材存在著巨大的差異，盡管不同版本的教材有差異，但經(jīng)典實驗仍在新教材中占據(jù)著重要地位。不少像電解氯化銅溶液這類常規(guī)實驗仍被各種版本的新教材選編，這些經(jīng)典實驗在從教多年的教師眼里往往存在著習慣性視角：實驗操作和實驗結論幾乎是定論，教學組織程序和教學功能認識幾乎成型。因此，在組織這些經(jīng)典實驗時，更需要教師做一個“有心人”，從而挖掘出經(jīng)典實驗教學的新功能。教師在組織新課程背景下的實驗教學時，需要做一個研究新課程的有心人。從三維教學目標來審視實驗的教學功能，從落實教學目標來組織實驗教學，從而使經(jīng)典實驗煥發(fā)出潛在的教學價值。教師在組織實驗教學時需要做一個關注學生的有心人。從關注自身的教轉移到關注學生的學是新課程理念的要求，做一個關注學生的有心人，要求教師要有教學民主意識，創(chuàng)設實驗探究情境，營造寬松的探究氛圍，激發(fā)學生的學習主動性。教師在組織實驗教學時需要做一個尊重實驗事實的有心人。即使是經(jīng)典實驗，也可能存在著我們尚未發(fā)現(xiàn)或不以為然的實驗事實，或在不同的條件下發(fā)生“異?！睂?/p>