高中化学探究教学中运用化学实验创设问题情境的实践与探索

高中化学探究教学中运用化学实验创设问题情境的理论与探究高中化学探究教学中运用化学实验创设问题情境的理论与探究【摘要】作者针对高中化学学科特点，结合高中化学新课程的详细教学案例，阐述了在高中化学探究教学理论中运用化学实验创设问题情境的一些理论和体会。【关键词】探究教学化学实验问题情境理论与探究【中图分类号】G632【文献标识码】A【文章编号】1006－9682〔2022〕05－0155－02高中化学新课程标准提出：学生要经历对化学物质及其变化进展探究的过程，学习科学探究的根本方法，进步科学探究的才能。科学探究是从问题开场的，发现和提出有价值的问题是探究式教学的开端。在高中化学探究教学中，如何培养学生问题意识，发现和提出有价值的问题，创设丰富的问题情境是实现这一目的的一种有效的教学手段。化学是一门以实验为根底的自然科学，通过实验创设问题情境可模拟或再现知识的形成过程，促使学生活动到达最正确状态，从而使学生加深对知识的理解和掌握。高中学生对化学实验有着浓重的兴趣，老师在教学过程中应尽量运用化学实验来创设教学情境。教学理论证明，通过学生亲自进展的化学实验所创设的教学情境，其教学效果要比老师单纯的讲授要有效得多。以下是笔者在高中化学探究教学理论中运用化学实验创设问题情境的一些做法：一、通过学生自主实验创设问题情境化学实验〔包括一些兴趣实验〕中往往有许多学生没有见过或与学生已有的生活经历不同的实验现象，让学生自主进展这些有奇怪现象的实验会引起学生的好奇心和探究的兴趣，从而给学生提供了问题情境。例如，在盐类水解教学中，老师可让学生自己用实验台上的试剂做以下实验：向盛有醋酸钠溶液、氯化铵溶液和氯化钠溶液的试管中分别滴入石蕊溶液，观察实现现象。实验过程中学生观察到了溶液的颜色分别变成蓝色、红色和紫色。面对这样的实验事实，学消费生了强烈的思维冲突，为什么有些溶液呈中性，有些却呈酸性或碱性？老师适时引出探究的问题盐类的水解，并引导学生从盐电离出的离子是否会打破水的电离平衡去分析原因。中化化学教材中的化学兴趣实验较多，如：白纸显字〔白纸上用淀粉溶液写字，用碘水显字〕、滴着水的火〔棉花团沾过氧化钠粉末，滴水〕、滴水生烟〔氯水和氨水生成氯化铵〕、黑色面包〔硫酸的脱水性〕、水中花园〔硅酸盐〕、西红柿发电〔电解质导电〕等，这些实验的奇怪现象，引起学生学习兴趣的同时也引发学生探究的热情，从而为学生创设了一种问题情境。二、通过异常的实验现象创设问题情境化学实验受许多因素的影响可能导致理论与实验之间差异的情况。不要无视实验中异常的现象，异常的现象中有许多值得研究的问题，化学史上许多化学物质和定律都是从异常的实验现象中被发现的。异常的实验现象会引起学生的研究兴趣，在老师正确的引导下，学生可进展开放性的探究活动。现行中学化学教材中的有些实验在学生完成时经常会遇到异常的现象，例如，做乙醛发生银镜反响实验时，有时不水浴加热而直接加热却产生银镜；苯酚与溴水的反响，按教材介绍只是产生白色沉淀不消失，而事实上的现象是：先产生白色沉淀又立即消失，再加溴水才会产生白色沉淀不消失，有时还有黄色沉淀；甲烷不能使酸性高猛酸钾溶液褪色，但用无水醋酸钠与碱石灰制出的甲烷往往使高锰酸钾溶液褪色从传统的目光看，这些都是实验的失败，但是换一种角度，这却可以成为老师为学生创设问题情境的素材，从而培养学生发现问题、解决问题的才能。又如，在铁及其化合物的氧化性和复原性的探究实验中，向氯化亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液，有局部学生看到溶液变为红色，与其料想的溶液不变色的现象不符，不禁产生疑问：为什么会出现这种现象？当学生提出这个问题时，我并没有立即把答案告诉他，而是在及时肯定学生发现有价值问题的同时，采用启发式教学方法，引导学生从氯化亚铁溶液具有复原性、空气中的氧气具有氧化性等方面去分析产生异常现象的原因。三、通过教材实验中的生成资源创设问题情境比拟镁条、铝粉、铁丝在氧气中的燃烧现象，我们会发现，只有铁丝在氧气中燃烧才产生火星四射现象，所以有的学生就会问：为什么只有铁丝在氧气中燃烧才产生火星四射现象？老师可先引导学生分析：火星四射是一种细微爆炸现象，铁丝在氧气中燃烧时可能产生了气体物质。然后启发学生作出猜测：细铁丝其实就是铁合金，铁合金中含有少量的碳，碳在氧气中燃烧会产生二氧化碳气体，产生火星四射的现象可能是铁中含有碳的原因。接着让学生进展探究实验：取一根纯铁做的细铁丝在氧气中燃烧，发现没有产生火星四射的现象〔详细操作步骤略〕。最后学生得出结论：火星四射是由于铁丝中含有碳的原因。四、通过实验原理、仪器装置、药品选用的改良，创设问题情境。老师在做课堂演示实验，遇到实验器材缺乏、操作复杂、污染物不易处理或实验现象不理想的情况时，不要只靠自己的力量来改良实验的装置和选用药品，老师可以把实验不理想之处与学生一起讨论，带着学生一起分析，鼓励学生改良实验。这样不仅可以巧妙地解决问题，更重要的是给学生创设问题情境、解决问题的时机，而且这种问题的解决方案是开放的，解决方案的不唯一性可使学生的思维得到延伸。学生对方案可不断改良完善，这充分地培养了学生提出问题、解决问题的才能。例如，在硝酸的性质教学中，老师可以引导学生分析铜与硝酸反响的实验缺乏之处：一氧化氮的生成不明显；二氧化氮气体直接排放到空气中会污染空气；反响不易停顿。进而要求学生运用所学知识设计更合理的实验方案，由此引导学生对问题进展探究。在老师的引导下学生经过讨论设计出由注射器、青霉素瓶构成的微型实验装置，克制了上述缺点，使实验变得更加简单和明显。如图1为铜与浓硝酸反响的装置，图2为铜与稀硝酸反响的装置。实验内容及操作如下：1．铜与浓硝酸反响〔1〕在去掉活塞的注射器针筒中参加一小块铜片，然后将注射器活塞渐渐推进注射器内，排净注射器内的空气，再吸入2L浓硝酸〔8l/L〕，迅速将注射器针头插进胶塞中，可看到铜片外表产生大量气泡，并逐渐加快，溶液变成蓝色，很快看到注射器活塞被后推，并产生大量的红棕色气体〔见图1〕。u＋4HN3〔浓〕=u〔N3〕2＋2N2＋2H2。〔2〕实验完毕后，将作反响器的注射器吸入适量的NaH溶液，反复挤压和拉伸注射器，直至红棕色气体消失为止。方程式略。2．铜与稀硝酸反响〔1〕在去掉活塞的注射器针筒中参加一小块铜片，然后将注射器活塞渐渐推进注射器内，排净注射器内的空气，再吸入2L稀硝酸〔2l/L〕，迅速将注射器针头插进青霉素小瓶的胶塞中，可看到铜片外表缓慢产生气泡，一会儿注射器活塞被渐渐后推，注射器内有无色气体产生且溶液由无色变蓝色，同时青霉素小瓶中渐渐出现红棕色气体〔假设现象不明显，可将注射器放在水浴中加热〕〔见图2〕。3u＋8HN3〔稀〕=3u〔N3〕2＋2N＋4H2。〔2〕实验完毕后，将注射器的针头从青霉素小瓶中拔出，接着吸入适量的NaH溶液，然后将吸有NaH溶液的注射器的针头再次插进青霉素小瓶内，反复挤压和拉伸注射器，直至青霉素小瓶内的红棕色消失为止。方程式略。五、通过实验习题创设问题情境化学实验是需要动手操作的，一些书面实验习题，学生如不理解，这时老师可采取先做探究实验、后做题的形式，先利用习题的题干创设一种问题情境，然后让学生进展实验探究活动，最后解答习题。例如，在高三模拟试卷上有这样一道试题：将一块锌片放入1l/L蓝色的u〔N3〕2溶液中，观察到如下现象：反响初期锌片上有大量气泡出现，同时液面的上一层u〔N3〕2溶液中开场出现绿色，且逐渐向液面下的深处扩散，试分析液面的上一层u〔N3〕2溶液中出现的绿色物质是什么。对这个问题，学生一时很难找出原因，但我及时组织学生进展分析讨论，并引导学生做出了以下假设：①绿色物质可能是Zn〔N3〕2溶液；②绿色物质可能是u〔N3〕2溶液中溶入N2气体后的混和溶液。然后让学生根据假设进展了如下实验探究：〔1〕将Zn〔N3〕2固体溶于水后得到无色溶液，说明假设①不正确。〔2〕将绿色的混和溶液加热，发现产生红棕色气体，且溶液又变蓝色，说明假设②正确。〔3〕将N2气体充入蓝色u〔N3〕2溶液中，观察溶液变绿色，说明假设②正确。这样通过创设问题情境，让学生进展自主探究实验，学生能找出问题的正确答案。需要强调的是，创设问题情境时，一方面要求情境中蕴含的知识内容必须符合学生的认知开展程度，另一方面要求老师要设计好适宜的途径和台阶，便于学生将学过的知识和技能迁移到情境中来解决问题。因为，在这种教学情境的引领下，学生可通过探究等活动完成知识的意义建构和不断的自我开展。否那么，创设情境的教学素材假设远