利用失败的实验培养学生能力

景卫恒

摘要:化学是一门以实验为基础的自然科学,实验教学可以帮助学生形成化学概念,理解和巩固化学知识,培养学生观察现象、分析问题、解决问题,初步掌握一些常用的化学实验技能,培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法。因此,化学实验是化学教育的一种最有效的教学形式,它可以帮助学生获取化学知识,培养科学素质。所以在实际教学中,教师应该重视化学实验教学,以提高化学实验教学质量。那么,怎样通过化学实验培养学生的能力,常常是我们思考的一个问题。笔者通过一堂化学实验课认为:失败的实验更能培养学生的能力。

关键词:失败的实验;动态生成;课堂资源

倡导课堂教学的动态生成是新课程的重要理念。动态生成是对课堂教学过程生动可变的概括,是对强调过程的预先设定、计划的一个重要补充和修正。教师必须紧紧抓住课堂教学中的“动态生成”因素,使之成为学生知识、能力、情感的催化剂。在教学实践中我发现,不仅学生课堂上思想的火花、灵活的思维能够成为“动态生成”的因素,而且一些课堂的“错误”,也是一种“动态生成”的资源。如果教师细心体会,艺术地处理,同样能得到意想不到的好效果。

一、课堂实录

学习氨的喷泉实验。当教师按课本上的装置演示完氨的喷泉实验以后,引导学生分析喷泉实验的原理,提出能不能用不同的试剂(水、NaOH、酒精等)、不同的气体(HCl、NH3、CO2、空气等)、不同的装置进行喷泉实验。经过分析,有学生提出了用如图所示的几种装置及试剂、气体均可进行喷泉实验。(图中夹持仪器均已略去)

首先选用了如图乙所示的装置由两名学生进行实验。(为了书写方便以下老师简称师,学生简称生。)

【教学过程】

【第一次实验】学生在锥形瓶中装入适量酒精,用一带有两个橡胶塞的玻璃管的一端(不是尖嘴的一端)塞住锥形瓶瓶口,另一端塞住烧瓶的瓶口,然后将锥形瓶放入盛有热水的水槽中。

【结果】形成喷泉,但只喷进了较少的酒精。

师:请同学们分析为什么喷进的液体少呢?

【学生分析后】

生:因烧瓶中装的是空气,喷进的液体是酒精,空气不溶于酒精,随着喷入液体的增多,烧瓶中气体体积减小,压强增大,而锥形瓶中酒精产生的压强不够大,故难以将酒精再压入烧瓶。

师:请同学们想一想,有哪些解决办法呢?

生:用冷水敷烧瓶底使烧瓶内气体温度降低、压强减小。

【实验】

【结果】玻璃管中液柱上升一段,但还是难以形成喷泉。

师:请同学们再想一想,还有什么办法呢?

生:将玻璃管下端的橡皮管取掉,降低玻璃管的高度,酒精就可喷进烧瓶;用酒精抹在烧瓶外壁,酒精挥发带走热量使烧瓶内气体温度降低、压强减小。

【实验】

【结果】又喷进了一些酒精。

师:除了用降低烧瓶内气体温度使压强减小外,还有没有其它可以使烧瓶内气体压强降低的方法呢?请大家相互讨论。

生:先加热烧瓶,赶出烧瓶中部分空气,再冷却、降温、降压;在烧瓶中加白磷点燃消耗O2,减小气体的量后再降温、降压。

【实验】

【结果】喷进液体更多,但不是很理想。

师:以上各种方式都是在减小烧瓶内的压强。还能不能从增大锥形瓶中酒精蒸气压强的角度再想想呢?

生:可以向烧杯中加入浓H2SO4或NaOH或生石灰,它们溶于水放出大量的热,促进酒精的挥发,增大锥形瓶中气体压强。

【实验】——成功

师:既然用上述装置进行喷泉实验,很难成功,同学们能不能根据上述实验原理,将装置作进一步改进呢?

生:如果烧瓶底没有封口就好了。

师:那我们可以用什么仪器来代替不封口的烧瓶呢?

生:用一两端开口的大玻璃管代替烧瓶。(装置如图)

【实验】——成功

然后学生分别做了用其它几种不同

装置及试剂、气体的喷泉实验。(丙:打开止水夹,用手(或热毛巾)将烧瓶捂热。HCl受热膨胀赶出玻璃导管内的空气,氨气与水接触即发生喷泉。丁:关闭止水夹,挤压塑料瓶,使少量NaOH溶液进入烧瓶,CO2溶于NaOH溶液,再打开止水夹,即产生喷泉。)最后引导大家归纳了形成喷泉的条件:P外>P内+ρ液gh液(以在烧瓶中形成压强为例P外——烧瓶外的压强;P内—烧瓶内的压强;ρ液——溶液密度;g——重力常数;h液——玻璃管中液柱高度)

二、课后感受:失败的实验更能培养学生的能力

上述实验,如果教师直接就用两端开口的玻璃管进行实验,那么学生获得的是:哦!原来这种装置也可进行喷泉实验。而本次实验,我并没有直接把这种实验方法告诉学生,而是设置了一些障碍,让学生经历了一些失败。学生在实验失败→思考→再实验→再失败→再思考这样一个过程中,不仅认识到了喷泉实验的装置原理,而且更全面地培养了学生的能力。

(一)培养了学生分析问题、解决问题的能力

在化学实验中随时都可能会出现事先没有想到的问题。因此,对实验中出现的问题进行分析和处理就显得十分重要,它们是思维再加工的过程,是一种认识的飞跃。如在上述实验过程中,当实验中形成喷泉,但是喷得很少时,同学们经过分析找出原因是:产生的压力差不够大。从而思考解决问题的方法,最后提出了解决这一问题的各种方法。

(二)培养了学生综合运用知识的能力

这种能力的形成有一个重要的基点,即中学化学知识并不是靠教师灌输给学生的,而是靠学生在教师的帮助下通过自己的独立思考而最终取得的,靠他人灌输形成不了这种能力。在上述实验中,学生为了使烧瓶中的压强和锥形瓶中压强产生足够的压强差分别从减小烧瓶中压强和增大锥形瓶中压强的角度作了考虑。而减小烧瓶中压强,又采取了冷敷、抹酒精降温、隆压;加热赶走气体,白磷燃烧耗氧等减小气体的量而达到降压目的的方法。增大锥瓶中气体压强又分别采取了直接用热水加热,浓H2SO4、NaOH、生石灰溶于水放热等方法使水槽中水温升高,从而加速酒精挥发的方法。

由此,化学课堂中的“精彩”往往并不是事先设计的,因为学生的思维往往会出其不意,这就需要教师具备良好的教学机智,不失时机地充分利用,才能使课堂“错误”不再“错误”,并成为教学知识新的增长点和活力所在。