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关于运用化学实验进行探究教学的几点思考(一)
【摘要】探究式教学是新课程改革以来教师运用较为广泛的一种教学方式。在每次公开课上几乎都能看到相关的字眼，实验是进行探究的重要手段，也是培养学生解决化学问题能力的重要途径。如何运用实验进行有效地探究，将教师的教学内容优秀设计充分的体现，让学生运用科学方法真实地体验探究的乐趣、体验解决问题的真实过程，是我们努力地方向。本文就一次观摩的一节公开课，做一点关于运用化学实验进行探究教学的几点思考。
【关键词】化学实验 探究教学
浙江省实施高中新课程改革已经两年多，为了探讨新课程背景下如何进行课堂教学，各地都进行了大量的教研活动。我有幸听了一节送教活动的观摩课，授课内容为苏教版必修一 “镁的性质”。
教师让学生回忆钠的性质，通过类比钠能与非金属单质发生反应的性质推出镁能与氧气、氯气、氮气等非金属发生反应之后设置了这样一个探究问题。
镁条或镁粉燃烧着火，下列试剂可以用来灭火的有（ ）
A、N2 B、HCl 气体 C、H2O D、CO2 E、Ne
教师给了学生几分钟思考的时间之后，由学生来回答。
A选项N2同学的回答非常一致，不能。因为刚刚学过镁可以在氮气中燃烧。
B选项大部分同学认为不能灭火，因为镁会与盐酸反应生成氢气，会爆炸。这时教师引导大家关注题目描述中的“气体”，学生还是没能领会，教师接着讲解镁与盐酸反应是与盐酸中的氢离子反应而生成氢气，发生的是离子反应。而氯化氢气体中没有氢离子，所以反应不能进行，即可以用来灭火。学生在听了解释之后，观察课堂上学生的表情，有很多同学还存在疑惑。学生书写镁与盐酸反应的相关方程式，教师讲解镁与盐酸反应的性质。
C选项学生有认为是可以灭有的认为不行，这时教师引导学生，怎么办？学生回答做实验，怎么做？学生回答灭灭看（笑）。教师再引导，大家能不能类比钠与水反应的性质。学生回答，将镁条放入水中看有没有气泡生成，教师补充在在水中滴加酚酞。然后教师做演示实验，学生观察，没明显想象。教师引导，加热后会怎样？然后给试管加热，发现镁表面有少量气泡、酚酞变红。学生得出水不能灭火，会爆炸。学生书写相关方程式，得出镁与水反应的性质。
D选项CO2，大部分同学认为可以灭火。教师也引导学生运用实验来进行探究，学生发现镁在CO2中仍会燃烧，得出CO2不能灭火。教师引导学生观察镁在二氧化碳中燃烧后集气瓶壁上的物质，判断反应的产物，书写反应方程式，得出镁与二氧化碳反应的性质。
E选项Ne。同学意见一致，不能。因为Ne是稀有气体，不活泼。
授课教师通过这样一个与生活联系的实际问题，将课本中镁的四个化学性质全部联系在一起，让学生在解决问题的探究过程中回顾旧知识和学习新知识。听了课之后，大家对授课教师这一巧妙的设计一致认可。纵观整堂课，教学设计巧妙，教学方法运用得当，课堂气氛活跃，充分体现了以学生为主体的探究式教学教育理念，但我认为在授课过程中对运用化学实验进行的探究教学和应用科学方法提高学生解决问题的能力教学方面仍有探讨之处。
一、运用探究的化学实验不能唯教材化。
授课教师在对5个选项处理上有不同。因为刚学过镁与氮气和熟知的原因，A选项E选项，没有再用实验来探究。因为教材中安排了镁与水和镁与二氧化碳的反应的两个演示实验，而且这两个性质是镁的性质中的重点，所以在C和D选项的处理上，教师在积极引导学生实验探究。而对B选项镁在氯化氢气体中的的探究，教材中没实验，当学生产生认知冲突时，就只停留在用离子反应的理论来解释，显得非常特殊。事实上通过这样的理论解释，我们也看到学生对氯化氢气体是否真的能灭火通过这节课还是存有很大的疑问。
为什么就不能增加一个氯化氢灭火的演示实验呢？这样对B选项的解释会不会更公平、科学些？实验会不会出现象学生说的会爆炸呢？如果学生看到镁条不能在氯化氢气体中燃烧，会不会就打消这种疑惑，从而对离子反应的认识更加深入一些呢,更好地解决这种认知冲突呢？带着这些疑问，我们组织教研组成员进行了镁在氯化氢气体中燃烧的实验探索。
实验内容 1次 2次 3次 备注
实验一 将燃着镁条伸入充有氯化氢气体的集气瓶。 熄灭 熄灭 熄灭 氯化氢气体用浓硫酸和氯化钠反应制取，排空气法收集。
实验二 将燃着镁条先放在集气瓶一会，再伸入充有氯化氢气体的集气瓶。 在瓶口继续燃烧，伸入后熄灭 在瓶口继续燃烧，伸入后熄灭 实验二是为了更清楚地观察比较镁条在伸入氯化氢气体后的变化。
实验三 1.着镁条伸入充有氯化氢气体的集气瓶。
2.着镁条伸入空集气瓶。 1.熄灭
2.燃烧，有白烟和黑色物质。 1.熄灭
2.燃烧，有白烟和黑色物质。 比较镁条在氯化氢气体和空气燃烧现象的区别。
通过上述实验的探索，我们觉得镁条在氯化氢气体中“燃烧”的探究实验完全可以在课堂上操作。课堂上实验可以按实验二进行，该实验不仅准备和操作简单、现象明显、时间短、而且成功率高。当学生在出现“镁条会与氯化氢反应”这种错误认识时，通过实验探究给予明确的回答，更有助于学生对离子反应本质的再认识，起到更好地深化巩固前面所学内容的教学作用。
化学实验探究是解决化学问题，构建化学知识，学习化学和研究化学的一种重要的科学手段。在新课程的理念下，学生进行探究的过程中一定会需要一些补充实验。教师在进行实验探究教学的时候不能唯教材化，教材中有的实验要做，没有的实验教师可以大胆地实践和探索，去积极开发。
二、运用探究的化学实验设计可以从学生的认知习惯上入手。
面对C选项，学生想到探究的第一个念头是“灭灭看（笑）”。此时教师马上引导学生类比钠与水反应的实验。学生马上想到将镁条放入水中，可没明显想象。这是教师再引导镁比钠不活泼，加热后会怎样？最终学生得出镁与水反应的性质。教材上的镁条与热水的反应的演示实验在应用于实验探究总觉得有点扭，在整个探究的过程中学生始终被牵着探究，需要教师的一再引导，这样对学生独立探索解决问题能力的培养非常有限。
在我们的课后评课交流活动中，同组的一位生物老师提出，为什么不能从学生解决问题的第一认知出发，就对燃着的镁条用水进行灭火实验呢？这一问引起了大家的激烈讨论。为什么我们听课的化学教师就没能与学生或这位教师一样产生这样的想法呢？为什么我们没关注到学生的这种思维呢？教材的实验能作一下调整和改进吗？水能不能灭掉燃着的镁条呢？实验存在多大的危险？事实上对于实验的危险，我们也是从各种渠道了解到，但也没亲眼见过。带着这些疑问，我们又进行了实践。
在室外，我们用坩埚钳夹住镁条，点燃，用浇花的洒水壶对其间断一秒左右喷水灭火，结果观察到镁条在一开始洒水后继续燃烧，而且感觉光亮变强，在喷洒后听到有呲呲声，喷洒3次左右镁条燃烧熄灭。留下的镁条下段呈白色，一碰就掉，很松；上段仍然柔软，砂纸打磨后仍可继续燃烧，说明不是因为镁条完全烧完才灭的火，也就是水起到了灭火的作用。这时在场参与实验的教师都产生了疑问，难道水可以灭镁燃烧。我们多次尝试，结果基本相同。改用镁粉，现象基本一致，也是可以灭掉。而当我们改用对燃着的小木条喷水时，一喷水，火势马上变小或熄灭，没出现先亮后灭的情况。我们特意再次做实验，并将实验的过程用录像记录下来。通过回放录像，我们非常清楚的看到镁条的燃烧从喷水开始光亮变强到后来熄灭的全过程，用时9秒。我们认为最初的呲呲声和光亮变强是由于水和燃着的镁条发生了反应产生氢气，后来的熄灭是喷水多了，快速降温导致的。整个实验没发生突发危险。
根据上述实验，对镁与水反应的探究设计作如下调整：
当学生提出要“灭灭看”时，教师可以将上述实验在课堂上演示，演示前引导学生仔细观察现象，因为实验时间非常短，稍纵即逝，可以课前事先录制的实验录像回放，便于学生观察。同时增加一个燃着的小木条喷水的对比实验。学生通过观察比较会产生问题：为什么“先变亮，后熄灭”，再引导学生解释为什么“先变亮”，在学生预测可能是镁与水发生了反应之后，再引导学生因为这个实验的速度过快，现象不易观察，能不能用另一个实验来探究镁与水的反应，学生自然会想到类比钠的性质，将镁条放入滴有酚酞的水中进行实验，当观察到没明显现象时，学生又会产生新问题：“刚才燃烧时会反应现在怎么又不会了”，如果学生长时间困惑，教师可以引导学生两个实验的条件区别，由学生根据燃烧时发热去得出通过加热来来继续实验最终得到镁与冷热水反应的现象区别和镁与水反应的条件以及反应的产物。再让学生用理论来解释，学生自然会想到用金属活动性来解释。最后教师一定要对“后熄灭”原因解释，进一步认识影响燃烧和灭火的多重因素，强调虽然刚才实验少量的镁条燃烧用水是熄灭了，但因为会产生易爆的氢气，所以在镁条或镁粉燃烧着火，绝不可以用水来灭火，并告知正确的灭火方式。引用网上报道的用水灭镁的燃烧产生的严重事故，在对学生的安全意识进行教育。
解决问题的过程是一个复杂的过程，是一个会产生新问题解决新问题的过程，在课堂教师包办下的探究与切身独立的探究肯定是完全不同的体验。探究的实验肯定不会是面面俱到的经典实验，它的功能更重要在于构建知识的同时引发深入的思考。优秀的教学的设计可以促使教师对教材实验的再认识和再加工，以求有机的结合和有效地开展。而从学生的认知习惯入手，多倾听学生的表达，积极反思，打破教师和教材已有的思维定式，也是新课程下背景下探索有效的教学实践的重要方法。
三、运用探究的设计要有一定的科学严谨性。
在镁与二氧化碳的实验中，我们明显的观察到镁在二氧化碳集气瓶内的燃烧要比在空气中的燃烧要弱，这不难让人想到，有可能是瓶内二氧化碳收集的不满，残留一定量的空气造成的。如果在镁条燃烧之前先用燃着的火柴验证过之后，再进行实验，得出的结论就会更有说服力和科学性，设计也更为严谨。
虽然氯化氢不支持镁的燃烧，从这角度可以认为氯化氢能灭火，但在日常中是不会用氯化氢去灭火的。教师在适当的时候应该做出必要的说明。考虑问题的全面性也是科学的严谨重要体现。
四、运用化学实验的探究教学的同时也要注重科学方法的教学
在这节课中，我们可以看到类比的探究方法、也可以看到实验探究的方法。实验探究是一个大的笼统的概念，学生当遇到解决问题的时候一般都会想到用实验的方法，但如何设计实验，还需要更多的方法训练。比如在实验探究水能否灭镁的燃烧，我们一般会提示学生类比钠的性质来验证。事实上我们可以结合数学证明中的“欲证只需证”的方法来解释：要确定镁燃烧能否用水去灭，只需证明镁与水是否会发生反应产生易燃易爆物质，如果清楚这一点，不用类比也能设计出实验的方案。再比如在学生发现镁与冷水反应没现象时，运用“控制变量法”来分析其与燃烧灭火时的条件差异，就能更好更快地发现和用加热去解决问题。再比如在学生观察探究镁与二氧化碳反应的产物，学生很容易观察到瓶口的白色物质，却不容易发现集气瓶上有黑色的碳。教师没办法只能强调提示学生仔细观察一下“瓶壁”，再或甚至直接问“瓶壁上有没有看到黑色的物质”这种实际已经给出答案的问题。如果这时引导大家从“质量守恒”的角度来检验反应物各原子的变化情况，氧元素和镁元素在产物中都有了，而碳元素还没确定，再来进行观察集气瓶，就不难发现瓶壁上黑色的碳了。
实验现象的观察和问题的解决一样，不是一次性都可以全面认清的，经常需要反复和反思，这就需要借助一定的科学方法，来帮助我们重新对待问题。只有认识到方法的重要性后，学生才会积极地尝试用科学的方法去解决问题，只有用习惯了用科学的方法，才能更有效地解决问题。化学作为一门实验科学，对学生科学素质的培养起着至关重要的作用，为此我们教师对教材要了然于胸，还要做一个积极解决问题的人，为学生树立榜样。在课堂上的探究设计应该以学生的发展出发，力求真实探究，探究到位。这样才能举一反三，有效提高学生的问题解决能力。
参考文献
[1]浙江省普通高中新课程实验学科教学指导意见（高一上），浙江教育出版社，2006
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