化学实验教学中问题情境的创设

史妍妍

现代认知心理学认为,所谓的问题情境是指个人自己觉察到的一种有目的但不知如何达到的心理困境.问题情境就是一种心理状态,一种当学生接触到的学习内容与其原有认知水平不和谐、不平衡时,学生对疑难问题急需解决的心理状态.创设问题情境就是要揭示学生的学习任务与学生原有的认知水平之间的矛盾,并使学生认识到解决这个矛盾的必要性,从而激发学生的认知需求,培养学生的问题意识,促进学生学习能力的形成和发展.

化学是一门以实验为基础的科学,化学实验也是化学教学中的一个重要组成部分.通过化学实验,可以使化学教学更加生动,更有吸引力,更能调动学生主动参与,更好地培养学生的创新精神和实践能力.因此,在化学教学中利用化学实验来创设问题情境是一条重要途径.

一、通过趣味小实验或家庭小实验创设问题情境

根据教学内容的需要,利用课堂教学或课外活动,设置或布置富有趣味的化学小实验,可有效地调动和激发学生强烈的探索意识.例如,学习碘的化学性质时,可以增设“化学画展”、“滴水生烟”等趣味小实验;学习焰色反应时可通过“烟火晚会”来创设问题情境;学习Na₂O₂的化学性质时,可以通过“滴水生火”和“吹气生火”两个趣味实验来创设问题情境,会使学生由趣生疑,由疑引思,引导学生从对现象的感知上升到理性的思维,培养学生运用知识分析问题、解决问题的能力.

二、通过变验证性实验为探索性实验创设问题情境

化学实验可分为验证性实验和探索性实验.验证性实验是验证学生实验前己学过的相关理论,目的是让学生通过实验验证由理论推导出结论的正确性,从而加深对知识的理解,培养学生推理能力、分析能力,训练学生的实验技能.探索性实验的目的是让学生通过观察实验活动和归纳概括的思维方式来建立功能和规律,同时训练一定的实验技能.相比而言,探索性实验更有利于激发学生的求知欲,培养学生的观察实验能力和概括能力.而且,由于它具有让学生亲自“发现”的意义,有利于学生创造力的培养.因此,在化学教学中,可以将一些验证性实验改为探索性实验来创设问题情境.

三、通过利用实验过程中的“意外”创设问题情境

在化学教学过程中,为了提高教学效果,配合理论知识的教学,常常需要教师做演示实验或学生做分组实验.但由于有些实验需要严格的反应条件或由于试剂本身存放过久等原因,都有可能造成实验过程中出现意外.遇到实验中的意外教师不仅应该尊重事实,告诉学生出现的意外情况,而且应该利用意外引导学生从意外中找出原因或提出改进措施,可以使学生更深刻的理解有关事物的本质,更有效的完成教学任务.

四、联系生产生活设计实验创设问题情境

在化学教学中,将化学实验紧密地与生产生活实践相联系,是实施素质教育的要求,也是创设问题情境的一种有效途径.通过将化学实验与生活实际相联系,会使学生感到科学就在自己身边,有一种贴近感,能激发学生的学习动机和社会责任感.例如,草木灰能否和铵态氮肥混合使用;喝醉酒后喝醋能否解酒等.既能让学生体会到所学知识的使用价值,又能在解决问题的过程中培养学生的多种能力.

例如,在介绍了铝和硬水的有关知识后,让学生思考如何将水壶中的水垢除去.

请同学们分小组分别通过观察讨论解决以下几个问题:

1.水垢的颜色、状态、气味.

2.水垢的化学成分是什么?能否用实验来验证?你是如何做的?

3.水垢的形成原因以及危害.

4.如何除去水垢?你能想出几种方法?

两周后同学们带回的结论如下:

1.水垢有的显白色,有的略微发黄;有的坚硬结实(在壶底),有的疏松呈海绵状(在壶壁);无特殊味道.并展示了样品.

2.从资料上查得白色水垢的主要成分是CaCO₃和Mg(OH)₂,白黄色水垢的主要成分是CaSO₄和铁的化合物,有的水垢含有CaSiO₃等杂质.由于水质不同,形成水垢的主要成分也就不同,一般为多种盐类所组成的混合物.通过水垢和盐酸反应产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊证明有CO₃^2-,反应后的溶液做焰色反应实验,火焰为砖红色证明有Ca²⁺.并演示了该实验的操作.

3.水垢的形成是水中的盐类发生物理变化和化学变化的结果.主要原因是:

一是水中的碳酸氢盐受热分解,生成了难溶的碳酸盐.

二是由于水分的不断蒸发,水中的杂质盐类不断浓缩达到饱和后析出的.另外,某些形成水垢的盐,如CaSO₄,其溶解度随温度的升高而降低.

水垢的危害:水垢是热的不良导体,据测,水垢每增厚1毫米,就要多消耗3%～5%的燃料;水垢的形成还会加快金属的腐蚀.另外,由于结垢处易出现局部裂缝,使水透入接触高温下的炉壁,蒸气压骤然增大,有引起锅炉爆炸的危险.

4.除去水垢的方法:机械除垢,当形成的水垢比较松软时,可直接除去.对于比较坚硬的水垢则采用化学方法除去.化学方法除垢主要是酸洗法除垢,对于碳酸盐形成的水垢,可加入稀盐酸,将其除去.在家庭里,水壶里水垢加入食醋代替盐酸洗涤,但浸泡的时间需要长一点.

总之,教师要善于利用化学实验教学中的一切机会,及时洞察学生的心理和想法,把学生引入问题情境中,激发学生的求知心理,使其自主的去分析问题和解决问题,发挥他们的个性,发挥他们的创造力.