從電解實(shí)驗(yàn)談新課程背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

從電解實(shí)驗(yàn)談新課程背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，在新課程背景下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)的重要載體，從而必然導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能的新發(fā)展。那么，如何充分挖掘?qū)嶒?yàn)過(guò)程中的探究性以充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能？筆者試從電解氯化銅溶液這一常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的兩個(gè)教學(xué)案例來(lái)談一點(diǎn)新課程背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)心得。一、新課程背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要師生打破學(xué)科知識(shí)壁壘案例1：沒(méi)有發(fā)現(xiàn)和不敢解釋的正常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)生興高采烈地做著電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)。這是一個(gè)經(jīng)受過(guò)多次檢驗(yàn)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該沒(méi)有什么問(wèn)題，一切實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)該在教師的預(yù)料中。實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生紛紛匯報(bào)自己的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。果然不出所料，接電源正極的電極析出刺激性、黃綠色的氣體，用濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)，呈藍(lán)色，證明產(chǎn)生的氣體是氯氣；接電源負(fù)極的電極析出金黃色的金屬，推測(cè)可知是銅。很快形成了電解氯化銅溶液產(chǎn)物的共識(shí)。這時(shí)，有學(xué)生說(shuō)，我覺(jué)得電解液發(fā)燙了。經(jīng)他一說(shuō)，許多學(xué)生也贊同地附和。教師突然覺(jué)得，這個(gè)新發(fā)現(xiàn)挺有意思，不知學(xué)生知道原因否。教師反問(wèn)：這是為什么？怎樣解釋呢？課堂一片寂靜。在教師的鼓勵(lì)下，開(kāi)始有學(xué)生進(jìn)行了解釋?zhuān)械膶W(xué)生小聲地說(shuō)，是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。教師不置可否，一再激勵(lì)大家發(fā)表自己的意見(jiàn)。漸漸地，發(fā)表自己意見(jiàn)的聲音大了起來(lái)，多了起來(lái)。有的學(xué)生說(shuō)，電解氯化銅時(shí)，氯化銅吸收能量。有的學(xué)生說(shuō)，化學(xué)能又轉(zhuǎn)變成電能。顯然，這些解釋都漏洞百出，教師看這種情形不妙，啟發(fā)到，能不能想一想用化學(xué)學(xué)科之外的知識(shí)來(lái)解釋呢？終于有學(xué)生說(shuō)，溶液發(fā)熱，可能就是電阻通電發(fā)熱吧！這個(gè)問(wèn)題不難解釋?zhuān)娊庖耗軐?dǎo)電，其本身也像導(dǎo)體那樣具有電阻，通電時(shí)部分電能轉(zhuǎn)換成熱能。但為什么這么簡(jiǎn)單的電學(xué)常識(shí)卻難倒了理科生？為什么大多數(shù)學(xué)生總是在化學(xué)范疇內(nèi)進(jìn)行解釋?zhuān)冀K跳不出這個(gè)框框呢？在學(xué)生看來(lái)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象只能用化學(xué)知識(shí)來(lái)解釋。表面上，是學(xué)生靈活運(yùn)用所掌握的知識(shí)解決具體問(wèn)題的能力欠缺，但實(shí)際上，是學(xué)科教學(xué)相互割裂，注重自成系統(tǒng)，“老死不相往來(lái)”必然結(jié)果的真實(shí)反映。如果我們教師沒(méi)有打破學(xué)科界限，平時(shí)教學(xué)不僅未重視學(xué)科聯(lián)系反而以本為本，固守教材，學(xué)生思維被禁錮也就不足為奇了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)其實(shí)已有多屆學(xué)生做過(guò)，電解液發(fā)燙的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)該早就存在，為什么大多數(shù)學(xué)生會(huì)對(duì)此視而不見(jiàn)或者沒(méi)有說(shuō)出自己的發(fā)現(xiàn)呢？是學(xué)生沒(méi)有發(fā)現(xiàn)沒(méi)有提出還是教師視而不見(jiàn)聽(tīng)而不聞或有意回避呢？為了更好地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，往往要提示學(xué)生重點(diǎn)觀察對(duì)象，但這并不妨礙對(duì)其他現(xiàn)象的觀察。由于教師已知實(shí)驗(yàn)結(jié)果，希望學(xué)生能得到“應(yīng)當(dāng)?shù)玫健钡慕Y(jié)論。長(zhǎng)期以來(lái)，習(xí)慣于把學(xué)生能不能得出“正確”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論作為評(píng)判實(shí)驗(yàn)成功與否的依據(jù)，學(xué)生也習(xí)慣于猜測(cè)教師的意圖，一旦得出書(shū)本或教師想要的結(jié)論便萬(wàn)事大吉。有的學(xué)生更懾于教師的威嚴(yán)，不敢說(shuō)出或不敢報(bào)告發(fā)現(xiàn)，從而逐漸遠(yuǎn)離了科學(xué)本質(zhì)。一些教師把完成教學(xué)內(nèi)容作為自己的惟一職責(zé)，忽視了寬容民主教學(xué)氣氛的創(chuàng)設(shè)，忽視了對(duì)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)，從而有意或無(wú)意地忽視了學(xué)生的新發(fā)現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)一直以來(lái)是作為教師演示實(shí)驗(yàn)，在課堂教學(xué)中由教師做給學(xué)生看。在觀察教師演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于受到教師的誘導(dǎo)，把觀察重點(diǎn)放在銅的析出和氯氣的檢驗(yàn)上，難怪以前的學(xué)生未曾發(fā)現(xiàn)電解液發(fā)燙的事實(shí)?？墒牵處熃塘硕嗄?，重復(fù)了多次這種實(shí)驗(yàn)，居然也“發(fā)現(xiàn)不了”，這就說(shuō)不過(guò)去了，畢竟教師是受過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的?？磥?lái)，局限于學(xué)科、禁錮學(xué)生思維的根源還在于教師，沒(méi)有教師率先打破學(xué)科界限而要求學(xué)生擁有靈活的思維是難以做到的。二、新課程背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要師生敏于發(fā)現(xiàn)和勇于探究案例2：被發(fā)現(xiàn)并被探究的異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象同樣是電解氯化銅實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生完成操作得到比較明確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形成了電解氯化銅溶液產(chǎn)物的共識(shí)的時(shí)候，有學(xué)生提出他覺(jué)得電解液變黑了。經(jīng)他一說(shuō)，許多學(xué)生也贊同地附和：在U型管的陰極附近，溶液變黑，黑色物質(zhì)不斷擴(kuò)散，細(xì)心的學(xué)生進(jìn)一步指出陰極區(qū)從接通電源就開(kāi)始變黑。這是什么原因？說(shuō)實(shí)話(huà)，這種異常實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象教師也很驚訝，竟一時(shí)難以解釋。既然如此，為何不把這個(gè)問(wèn)題交給學(xué)生共同探討呢？經(jīng)短暫的課堂調(diào)整，教師擬定了共同探討這一異?，F(xiàn)象的方案：提出猜測(cè)—設(shè)計(jì)驗(yàn)證方案—實(shí)驗(yàn)—討論—再猜測(cè)。在這一思路指導(dǎo)下，師生開(kāi)始了隨堂探究活動(dòng)：第一個(gè)猜測(cè)：可能是溶液電解后pH變大，產(chǎn)生氫氧化銅并分解后產(chǎn)生氧化銅。為了驗(yàn)證猜測(cè)是否正確，大家又設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：根據(jù)氧化銅能溶于鹽酸，向變黑后的溶液滴加鹽酸，溶液顏色應(yīng)能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是鹽酸不能改變黑色溶液。再經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的電解，發(fā)現(xiàn)U型管陽(yáng)極處出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，可見(jiàn)，氫氧化銅不能在陰極產(chǎn)生。這種解釋不正確。第二個(gè)猜測(cè)：有學(xué)生忽然聯(lián)想到銀鏡反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，溶液也變成黑色，那是因?yàn)槲茨芪皆谠嚬鼙诘你y粉末造成的?，F(xiàn)在這種黑色物質(zhì)是不是也像銀鏡反應(yīng)那樣是由于銅造成的呢？如果真的是，這種物質(zhì)加鹽酸沒(méi)有變化而加入硝酸應(yīng)該有所變化。向黑色溶液中滴加濃硝酸再加熱，發(fā)現(xiàn)試管溶液上部果然有紅棕色氣體產(chǎn)生，證明這種猜想正確。有學(xué)生提出異議，認(rèn)為上述實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)沒(méi)有說(shuō)明電解前的溶液加鹽酸、硝酸是否發(fā)生了變化。大家采納了他的建議，增加了對(duì)照組，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更有說(shuō)服力。第三個(gè)猜測(cè)：與電解液有關(guān)。稀釋電解液后再電解，發(fā)現(xiàn)電解液不再變黑，用硝酸銅溶液替代氯化銅再進(jìn)行電解，發(fā)現(xiàn)電解液也不再變黑，說(shuō)明銅在電極上吸附的因素還與電解液濃度、電解液性質(zhì)有關(guān)。至此，電解氯化銅溶液過(guò)程中出現(xiàn)黑色這一實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象得到初步的解釋。但回想當(dāng)時(shí)教師在沒(méi)有把握的情況下不回避問(wèn)題，選擇與學(xué)生共同研究來(lái)解決這個(gè)難題仍有許多感慨。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)異常現(xiàn)象是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的正?，F(xiàn)象，許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)就來(lái)源于“實(shí)驗(yàn)異?！?。而我們?cè)趫?jiān)持科學(xué)教育的同時(shí)卻難以容忍“異常現(xiàn)象”，對(duì)這些異?，F(xiàn)象視而不見(jiàn)。久而久之，學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的興趣、敏銳性都將消退，還奢談什么培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)？學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力實(shí)際上是很難通過(guò)教師傳授的。教師如能做到不扼殺不壓制學(xué)生天性中存在的創(chuàng)新萌芽就算不錯(cuò)了。如果在教學(xué)過(guò)程中能給學(xué)生創(chuàng)設(shè)寬松民主的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生能充分表達(dá)自己的新發(fā)現(xiàn)，那就將有意想不到的收獲；如果教師具有捕捉學(xué)生中的創(chuàng)新火花并發(fā)揚(yáng)光大的能力，則更是萬(wàn)幸。把演示實(shí)驗(yàn)改成學(xué)生自主探索實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象提供了條件。學(xué)生有了新的發(fā)現(xiàn)，證明學(xué)生是最積極的因素，而寬松民主的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生敢于和樂(lè)于把自己的發(fā)現(xiàn)告訴同學(xué)，而不是被壓制。看來(lái)，盡管我們不能“有心”去培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)，但我們卻能“無(wú)意”保護(hù)學(xué)生的創(chuàng)新萌芽。關(guān)鍵在于，教師有沒(méi)有端正自己的角色，承認(rèn)還有許多東西是未知的；有沒(méi)有與學(xué)生共同研究的童心，去體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣；有沒(méi)有敢于面對(duì)未知的勇氣，用行動(dòng)領(lǐng)引學(xué)生，與學(xué)生共享成功或失敗的信念。新課程標(biāo)準(zhǔn)提出要讓學(xué)生在“過(guò)程與方法”中得到發(fā)展，理解探究的意義，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，從而提高科學(xué)探究能力。要達(dá)成這一目標(biāo)，化學(xué)知識(shí)是載體，主渠道是課堂教學(xué)。教師傳授教材知識(shí)固然重要，但在問(wèn)題面前不回避，與學(xué)生共同探索卻另有一番風(fēng)味?？茖W(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)不是口號(hào)，是潛移默化潤(rùn)物無(wú)聲的結(jié)果。要想讓學(xué)生擁有較高的科學(xué)素養(yǎng)，教師自身的表率作用不能忽視。在解決這些實(shí)驗(yàn)異常現(xiàn)象方面，有許多解決方法，像上述這樣的解決方法在某些人眼里是“最苦最累”的，是不經(jīng)濟(jì)和低效的，但教師的教學(xué)感覺(jué)卻是鮮活的。三、新課程背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要教師做一個(gè)“有心人”新課程下的高中化學(xué)更重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能。盡管新老教材存在著巨大的差異，盡管不同版本的教材有差異，但經(jīng)典實(shí)驗(yàn)仍在新教材中占據(jù)著重要地位。不少像電解氯化銅溶液這類(lèi)常規(guī)實(shí)驗(yàn)仍被各種版本的新教材選編，這些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)在從教多年的教師眼里往往存在著習(xí)慣性視角：實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)論幾乎是定論，教學(xué)組織程序和教學(xué)功能認(rèn)識(shí)幾乎成型。因此，在組織這些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)時(shí)，更需要教師做一個(gè)“有心人”，從而挖掘出經(jīng)典實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新功能。教師在組織新課程背景下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需要做一個(gè)研究新課程的有心人。從三維教學(xué)目標(biāo)來(lái)審視實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，從落實(shí)教學(xué)目標(biāo)來(lái)組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而使經(jīng)典實(shí)驗(yàn)煥發(fā)出潛在的教學(xué)價(jià)值。教師在組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)需要做一個(gè)關(guān)注學(xué)生的有心人。從關(guān)注自身的教轉(zhuǎn)移到關(guān)注學(xué)生的學(xué)是新課程理念的要求，做一個(gè)關(guān)注學(xué)生的有心人，要求教師要有教學(xué)民主意識(shí)，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)探究情境，營(yíng)造寬松的探究氛圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。教師在組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)需要做一個(gè)尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)的有心人。即使是經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，也可能存在著我們尚未發(fā)現(xiàn)或不以為然的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，或在不同的條件下發(fā)生“異?！睂?shí)