从电解实验谈新课程背景下的实验教学

从电解实验谈新课程背景下的实验教学

实验教学是化学教学的重要组成部分，在新课程背景下，实验教学是实现探究式学习的重要载体，从而必然导致实验教学功能的新发展。那么，如何充分挖掘实验过程中的探究性以充分发挥实验的教学功能？笔者试从电解氯化铜溶液这一常规实验教学中的两个教学案例来谈一点新课程背景下的实验教学心得。一、新课程背景下的实验教学需要师生打破学科知识壁垒案例1：没有发现和不敢解释的正常实验现象实验室里，学生兴高采烈地做着电解氯化铜溶液实验。这是一个经受过多次检验的常规实验，应该没有什么问题，一切实验现象应该在教师的预料中。实验后，学生纷纷汇报自己的实验发现。果然不出所料，接电源正极的电极析出刺激性、黄绿色的气体，用湿润的碘化钾淀粉试纸检验，呈蓝色，证明产生的气体是氯气；接电源负极的电极析出金黄色的金属，推测可知是铜。很快形成了电解氯化铜溶液产物的共识。这时，有学生说，我觉得电解液发烫了。经他一说，许多学生也赞同地附和。教师突然觉得，这个新发现挺有意思，不知学生知道原因否。教师反问：这是为什么？怎样解释呢？课堂一片寂静。在教师的鼓励下，开始有学生进行了解释，有的学生小声地说，是电能转化为化学能。教师不置可否，一再激励大家发表自己的意见。渐渐地，发表自己意见的声音大了起来，多了起来。有的学生说，电解氯化铜时，氯化铜吸收能量。有的学生说，化学能又转变成电能。显然，这些解释都漏洞百出，教师看这种情形不妙，启发到，能不能想一想用化学学科之外的知识来解释呢？终于有学生说，溶液发热，可能就是电阻通电发热吧！这个问题不难解释，电解液能导电，其本身也像导体那样具有电阻，通电时部分电能转换成热能。但为什么这么简单的电学常识却难倒了理科生？为什么大多数学生总是在化学范畴内进行解释，而始终跳不出这个框框呢？在学生看来，化学实验中出现的现象只能用化学知识来解释。表面上，是学生灵活运用所掌握的知识解决具体问题的能力欠缺，但实际上，是学科教学相互割裂，注重自成系统，“老死不相往来”必然结果的真实反映。如果我们教师没有打破学科界限，平时教学不仅未重视学科联系反而以本为本，固守教材，学生思维被禁锢也就不足为奇了。这个实验其实已有多届学生做过，电解液发烫的实验现象应该早就存在，为什么大多数学生会对此视而不见或者没有说出自己的发现呢？是学生没有发现没有提出还是教师视而不见听而不闻或有意回避呢？为了更好地观察实验现象，往往要提示学生重点观察对象，但这并不妨碍对其他现象的观察。由于教师已知实验结果，希望学生能得到“应当得到”的结论。长期以来，习惯于把学生能不能得出“正确”的实验结论作为评判实验成功与否的依据，学生也习惯于猜测教师的意图，一旦得出书本或教师想要的结论便万事大吉。有的学生更慑于教师的威严，不敢说出或不敢报告发现，从而逐渐远离了科学本质。一些教师把完成教学内容作为自己的惟一职责，忽视了宽容民主教学气氛的创设，忽视了对学生科学素养的培养，从而有意或无意地忽视了学生的新发现。该实验一直以来是作为教师演示实验，在课堂教学中由教师做给学生看。在观察教师演示实验时，由于受到教师的诱导，把观察重点放在铜的析出和氯气的检验上，难怪以前的学生未曾发现电解液发烫的事实。可是，教师教了多年，重复了多次这种实验，居然也“发现不了”，这就说不过去了，毕竟教师是受过专业培训的。看来，局限于学科、禁锢学生思维的根源还在于教师，没有教师率先打破学科界限而要求学生拥有灵活的思维是难以做到的。二、新课程背景下的实验教学需要师生敏于发现和勇于探究案例2：被发现并被探究的异常实验现象同样是电解氯化铜实验，在学生完成操作得到比较明确的实验现象形成了电解氯化铜溶液产物的共识的时候，有学生提出他觉得电解液变黑了。经他一说，许多学生也赞同地附和：在U型管的阴极附近，溶液变黑，黑色物质不断扩散，细心的学生进一步指出阴极区从接通电源就开始变黑。这是什么原因？说实话，这种异常实验现象教师也很惊讶，竟一时难以解释。既然如此，为何不把这个问题交给学生共同探讨呢？经短暂的课堂调整，教师拟定了共同探讨这一异常现象的方案：提出猜测—设计验证方案—实验—讨论—再猜测。在这一思路指导下，师生开始了随堂探究活动：第一个猜测：可能是溶液电解后pH变大，产生氢氧化铜并分解后产生氧化铜。为了验证猜测是否正确，大家又设计如下实验：根据氧化铜能溶于盐酸，向变黑后的溶液滴加盐酸，溶液颜色应能恢复到原来状态。实验结果是盐酸不能改变黑色溶液。再经过较长时间的电解，发现U型管阳极处出现蓝色沉淀，可见，氢氧化铜不能在阴极产生。这种解释不正确。第二个猜测：有学生忽然联想到银镜反应实验中，溶液也变成黑色，那是因为未能吸附在试管壁的银粉末造成的。现在这种黑色物质是不是也像银镜反应那样是由于铜造成的呢？如果真的是，这种物质加盐酸没有变化而加入硝酸应该有所变化。向黑色溶液中滴加浓硝酸再加热，发现试管溶液上部果然有红棕色气体产生，证明这种猜想正确。有学生提出异议，认为上述实验方案设计没有说明电解前的溶液加盐酸、硝酸是否发生了变化。大家采纳了他的建议，增加了对照组，从而使实验结论更有说服力。第三个猜测：与电解液有关。稀释电解液后再电解，发现电解液不再变黑，用硝酸铜溶液替代氯化铜再进行电解，发现电解液也不再变黑，说明铜在电极上吸附的因素还与电解液浓度、电解液性质有关。至此，电解氯化铜溶液过程中出现黑色这一实验异常现象得到初步的解释。但回想当时教师在没有把握的情况下不回避问题，选择与学生共同研究来解决这个难题仍有许多感慨。实验中出现异常现象是科学实验中的正常现象，许多科学发现就来源于“实验异常”。而我们在坚持科学教育的同时却难以容忍“异常现象”，对这些异常现象视而不见。久而久之，学生发现问题的兴趣、敏锐性都将消退，还奢谈什么培养学生的创新意识？学生创新意识和创新能力实际上是很难通过教师传授的。教师如能做到不扼杀不压制学生天性中存在的创新萌芽就算不错了。如果在教学过程中能给学生创设宽松民主的教学环境，让学生能充分表达自己的新发现，那就将有意想不到的收获；如果教师具有捕捉学生中的创新火花并发扬光大的能力，则更是万幸。把演示实验改成学生自主探索实验，给学生发现新现象提供了条件。学生有了新的发现，证明学生是最积极的因素，而宽松民主的教学环境，让学生敢于和乐于把自己的发现告诉同学，而不是被压制。看来，尽管我们不能“有心”去培养学生的创新素质，但我们却能“无意”保护学生的创新萌芽。关键在于，教师有没有端正自己的角色，承认还有许多东西是未知的；有没有与学生共同研究的童心，去体验学习的乐趣；有没有敢于面对未知的勇气，用行动领引学生，与学生共享成功或失败的信念。新课程标准提出要让学生在“过程与方法”中得到发展，理解探究的意义，学习科学探究的基本方法，从而提高科学探究能力。要达成这一目标，化学知识是载体，主渠道是课堂教学。教师传授教材知识固然重要，但在问题面前不回避，与学生共同探索却另有一番风味。科学素养的培养不是口号，是潜移默化润物无声的结果。要想让学生拥有较高的科学素养，教师自身的表率作用不能忽视。在解决这些实验异常现象方面，有许多解决方法，像上述这样的解决方法在某些人眼里是“最苦最累”的，是不经济和低效的，但教师的教学感觉却是鲜活的。三、新课程背景下的实验教学需要教师做一个“有心人”新课程下的高中化学更重视化学实验的教学功能。尽管新老教材存在着巨大的差异，尽管不同版本的教材有差异，但经典实验仍在新教材中占据着重要地位。不少像电解氯化铜溶液这类常规实验仍被各种版本的新教材选编，这些经典实验在从教多年的教师眼里往往存在着习惯性视角：实验操作和实验结论几乎是定论，教学组织程序和教学功能认识几乎成型。因此，在组织这些经典实验时，更需要教师做一个“有心人”，从而挖掘出经典实验教学的新功能。教师在组织新课程背景下的实验教学时，需要做一个研究新课程的有心人。从三维教学目标来审视实验的教学功能，从落实教学目标来组织实验教学，从而使经典实验焕发出潜在的教学价值。教师在组织实验教学时需要做一个关注学生的有心人。从关注自身的教转移到关注学生的学是新课程理念的要求，做一个关注学生的有心人，要求教师要有教学民主意识，创设实验探究情境，营造宽松的探究氛围，激发学生的学习主动性。教师在组织实验教学时需要做一个尊重实验事实的有心人。即使是经典实验，也可能存在着我们尚未发现或不以为然的实验事实，或在不同的条件下发生“异常”实