蔡文广

在人教版新教材中,探究性实验、研究性学习内容较多,且大力提倡开展研究性学习和实验探究活动,以提高学生的实验探究能力。在试题的设计上,要落实研究性教学目标,首先就要充分利用教材。在平时的教学中,教师应不断渗透探究精神,贯穿研究性学习方式,使学生遇到探究性试题时有章可循,有方法去突破,从而找到解题的有效途径,并掌握一题多解、多题一解地分析问题、解决问题的方法。

一、探究性化学知识的积累

九年级化学教材中有代表性的几种单质、氧化物性质的研究性学习,如对氧气、氢气,主要考虑氧气的助燃性、氧化性和氢气的可燃性、还原性;对单质碳的学习,一般从木炭的颜色、状态、吸咐性以及可燃性、还原性等角度考虑。对金属铁的探究,一般从它在氧气中燃烧生成黑色固体四氧化三铁;与酸、盐溶液的置换反应及生成物氢气的可燃性、亚铁盐溶液的颜色等方面考虑。对金属铜的探究,主要考虑铜的颜色;铜在潮湿的空气中易生铜绿;在氧气中燃烧能够得到氧化亚铜、氧化铜;与盐酸、稀硫酸不发生置换反应;与浓硫酸发生反应生成气体,猜想是氧气还是二氧化硫气体,并通过生成气体的性质进行探究;与硝酸发生反应生成不同的氮的氧化物等。对氧化亚铁、氧化铁、氧化铜等物质的探究,主要考虑它们的颜色以及与盐酸、稀硫酸、硝酸反应生成物溶液的颜色进行探究性教学。

如右图,探究空气中氧气含量的实验原理是:选择红磷作为固体反应物,它们能与空气中的氧气反应而不与空气中的其他气体反应,利用过量的红磷将空气中的氧气完全消耗,生成新的固体物质,使密闭容器内空气体积减小(减小的体积即为氧气的体积),气体的压强减小,引起水面变化,从而确定空气中氧气的体积分数。在这一实验中,选择不同的药品会出现截然不同的现象,解决此类问题的关键是判断可燃物在空气中燃烧能否使密闭容器内气体体积减小,气体压强变小。假如用木炭测定空气中氧气,木炭燃烧虽然消耗了氧气,但同时生成了二氧化碳气体,而生成二氧化碳气体的体积会弥补所消耗的氧气体积,反应前后广口瓶内气体压强并无明显的变化,因此,烧杯中的水不会倒吸到广口瓶内,实验就会失败。

二、探究性思维方式的训练

在教学中,教师应该从操作及装置的实验、观察到的实验现象、得出什么样的结论、化学方程式的书写等提出问题,引导学生填写实验报告,以训练和巩固应该掌握的化学知识。在研究实验现象时,常见的化学反应比较容易理解,如对碳而言与盐酸、稀硫酸不发生反应,就说明黑色固体不溶解,它的氧化产物有两种,一种可以使澄清的石灰水变浑浊,一种可以进一步燃烧,并观察到蓝色火焰;对水电解产生的氢气和氧气的体积之比不是如书本所述为准确的2∶1,氧气的体积总是偏小,通常解释为氧气具有微溶性,而实际水电解未生成氧气前氧元素还在阳极发生氧化反应产生了消耗,这方面知识虽超出了初中课本知识的范围,但要升华学生的知识,就必须深入探究,以激发他们的探究欲;对初中生少见、富有探究性学习的题目,如对铜是否能与浓硫酸反应,如果反应后能生成气体,气体是氢气、氧气、二氧化硫还是三氧化硫?这样,从生成物的物理、化学性质角度来考虑问题,学生学习起来就容易多了。

再如,某班同学,通过上图装置测定空气里氧气的实验总是有误差,他们先用弹簧夹夹住乳胶管,后点燃红磷伸入瓶中并塞上瓶塞,待红磷熄灭并冷却后,打开弹簧夹,观察广口瓶内水面的变化情况。实验完毕,甲同学的广口瓶内水面上升明显小于瓶内空气体积的1/5;乙同学的广口瓶内水面上升明显大于瓶内空气体积的1/5。同学们产生了各种猜想:甲同学可能是使用的红磷量不足,瓶内氧气没有消耗完,也可能是未塞紧瓶塞,红磷熄灭冷却时外界空气进入瓶内;乙同学可能是没夹紧弹簧夹,红磷燃烧时瓶内空气受热从导管逸出,也可能是因为他插入燃烧匙太慢,塞紧瓶塞之前,瓶内空气受热逸出……他们各自说出了自己的想法。对于实验误差产生的原因,教师要引导、训练学生根据实验原理进行推断。在上例中,关键看操作的结果是导致密闭容器内气体的压强变大还是减小,通过分析,学生们的想法就得到了证实,从而有效地解决了问题,同时,学生的探究热情也得以激发。

三、探究性学习习惯的养成

化学源于生活,化学又服务于生活。为了生活而学好化学,是化学新课程体现的重要理念之一。九年级化学教材有许多新情景材料的探究习题,贴近生活实际,体现了知识的应用性以及自然科学与人文科学的结合,在课堂上,教师应引导学生逐步树立起把所学的知识和实际生活广泛联系起来的意识,使之学会从化学的视角去解决生活中的实际问题,并达到学以致用。如家庭小实验,可以给学生学习提供更广阔的空间,使他们有充裕的时间进行自主探究实验,从问题提出、方案设计、资料查阅、替代药品和仪器收集、现象观察与记录、结论与分析等全过程都是学生的个人行为,由此,他们摆脱了课堂教学的约束,通过全家总动员,家长的支持和配合,学生思维更加活跃,印象也更加深刻,这就有利于逐步培养其良好的探究性学习习惯。

在学习了实验室制二氧化碳气体后,教师引导学生在家中自制二氧化碳气体,并通过查资料,在家长的帮助下选择大理石的碎粒、鸡蛋壳、水垢、贝壳、石碱等作为药品,到小商店买来醋精、用食品袋中的干燥剂配制成石灰水,反应容器用饮料瓶、矿泉水瓶、注射器等,家长、孩子在这一过程中配合得相当默契。这样,既拉近家庭成员的关系,又使学生学到了书本上没有的知识。再如,怎样防止菜刀生锈?怎样除去热水瓶中的水垢?鸡蛋如何保鲜?如何自制自来水净化器?如何自制酸碱指示剂检验汗液PH值?如何学会仔细观察、记录蜡烛点燃、燃烧、熄灭全过程的实验现象?如何判定两支燃着的高矮不等的蜡烛罩上大烧杯后熄灭的顺序?等等,这样实验学生易操作,且比较感兴趣,既培养了他们的直觉思维,又使其动手能力得到了训练和提高,从而达到了化学教学的目的。