巧用实验中的“意外”培养学生的探究精神

张漪

摘 要：新课程标准认为，教学过程是开放的，不是封闭的；是生成的，不是预设的。介绍了在中学化学实验教学中如何利用实验中的“意外”培养学生的探究精神。

关键词：化学实验；异常现象；意外事件；生成性；探究性

化学实验能让每个学生以轻松愉快的心情去认识多姿多彩、与人类息息相关的化学，积极探究化学的奥秘，形成持续的化学兴趣，增强学好化学的自信心；也能让每个学生得到平等的动手学习的机会，逐步学会分析、解决与化学有关的一些简单的实际问题；更能让每个学生有更多的机会主动地体验探究性学习的过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学的方法，在科学探究实践中逐渐形成终身学习的意识和能力。

但是，实验教学过程是开放的，不是封闭的；是生成的，不是预设的。新课程标准中所谓的生成性教育资源是指教学中，在师生共同交往中产生的情境、问题等。在实验教学中注重生成性教育资源的开发，往往能使教学过程富有创造性和乐趣。实验中的意外主要指：实验中出现的异常现象和实验中发生的意外事件。很多教师和学生常常忽视异常现象，认为仅仅是自己的误操作而已，也常常会因为仪器损坏等意外事件导致实验失败。教师若能坦然面对这些“意外”，因势利导，组织学生进行科学探究，则会收到意想不到的效果。

一、将异常现象转变为教育资源

著名教育家布卢姆曾经说过，人们无法预料教学所产生的成果的全部范围，但是没有预料不到的成果，教学也就不成为一种艺术了。以实验为基础是化学学科的重要特征之一，但影响化学实验的因素是多元的，学生在进行实验时经常会观察到一些意想不到的现象，我们称之为异常实验现象。学生实验中，参与实验的主体是学生，不同组学生在同一个实验过程中就可能因为种种原因而导致异常现象。此时，教育资源就在这种异常现象中形成了。教师如果能充分利用这一资源，耐心予以引导求证，既满足学生的好奇心，又能让学生体会到发现、探究的乐趣。

案例1.学生实验之检验氧气

先在一只试管内加入少量二氧化锰，然后加入3毫升6%的双氧水，用带火星的木条检验生成的气体，观察现象。

实验中，很多学生不能观察到木条复燃的现象，这种情况必然引起学生议论，此时教师可以坦白地对学生说：“实验出现了问题，大家一起来想想实验失败的原因，从失败中吸取经验，学习知识。”学生经过思考，提出实验失败的两种可能性：（1）是不是双氧水的浓度太低呢？（2）是不是木条放的位置不合适呢？通过讨论，学生设计了如下补充实验：1.分别用浓度为6%，8%，10%的过氧

化氢溶液与二氧化锰混合，木条伸入试管中部，观察木条复燃的情况；2.用浓度为8%的过氧化氢溶液与二氧化锰混合，将木条分别置于试管口，试管中部，接近液面处，观察木条复燃的情况。

学生总人数36人，结果：实验1中，用6%浓度的双氧水，木条复燃的有31人，用8%浓度的双氧水，木条复燃的有35人，用10%浓度的双氧水，木条复燃的有35人。实验2中，木条放在试管口复燃的，有32人，放在试管中部复燃的有35人，放在接近液面处复燃的有35人。

根据以上现象，学生进行了充分的交流结论，大家发现要想提高实验成功率，大致要注意以下几点：（1）双氧水的浓度选择6%到8%左右；（2）木条要伸入试管内部。

利用好实验中的异常现象，发动学生积极参与到实验的探究中，不仅可以激发学生的学习兴趣，同时也可以让学生更深入地理解学习的内容。由于学生参与了实验从失败到成功的全过程，在知识、技能、意志、能力等方面得到了提升。

二、利用异常现象，培养学生改进实验的能力

问题是科学研究的出发点，是开启任何一门学科的钥匙。没有问题就不会有解释问题和解决问题的思想、方法和知识。学生在化学实验过程中，经常会生成一些问题，例如有些实验由于操作上的原因会导致实验现象的异常，这时候教师该怎么办呢？当问题已经产生，何不利用问题来激发学生强烈的学习愿望，从而使学生积极主动地投入学习中去，培养学生改进实验的能力？

案例2.二氧化碳的性质实验

上教版九年级化学上册44页，活动与探究，实验步骤：把二氧化碳气体慢慢倒入放有燃着的蜡烛的烧杯中观察现象。

实验预测：根据二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧并且密度比空气大，理论上应该可以看到下面的蜡烛先熄灭，上面的蜡烛后熄灭。

实践证明：这个实验成功率较低，经常会出现以下三种现象：（1）两个蜡烛同时熄灭；（2）两个蜡烛都不熄灭；（3）上面的蜡烛先熄灭。这三种情况都会使我们的实验目的无法达成，当现实和理论发生冲突时，我和学生一起做了以下分析及改进：

现象一：由于倾倒的速度过快，蜡烛熄灭的前后顺序不明显，看似同时熄灭。改进方案：将二氧化碳倒入时，速度一定要更慢。现象二：蜡烛太粗大，燃烧过旺，或者收集的二氧化碳气体的量不足，导致两个蜡烛都不熄灭。改进方案：用生日小蜡烛代替普通蜡烛，生日小蜡烛燃烧的火焰要比普通蜡烛的火焰小得多，所以要熄灭其火焰所需的二氧化碳气体的量会更少，更容易熄灭。同时，集气瓶容积最好大于烧杯容积。现象三：倾倒的过程中，气体会扩散，加之正在燃烧的蜡烛，加快了烧杯内的气流，使大部分二氧化碳气体处于烧杯的上半部，所以上面的蜡烛先熄灭。改进方案：（1）用导管将二氧化碳通入烧杯；改进方案（2）将二氧化碳经漏斗倒入。

使用漏斗或导管，能很好地防止二氧化碳气体刚倒出来就扩散开，而使上面的蜡烛先熄灭。但是要注意：漏斗或导管下端高度应在两支蜡烛烛芯之间，否则会误认为是人为将气体送至底部。

通过集体的智慧改进该实验后，成功率几乎达到了百分之百。学生在讨论和实践中得到了解决问题的快乐，培养了在实验意外中探究失败原因和改进实验的能力。

三、利用意外事件，培养学生创新精神

案例3.实验室制取二氧化碳我们常用固液不加热型气体发生装置。实验中，长颈漏斗下端必须伸入液面以下，形成液封，以免二氧化碳从漏斗中逸出。

有一次上二氧化碳制取这节课时，事先准备好的长颈漏斗下端断了一节，顿时让我傻了眼，有几个调皮的学生哈哈笑了起来：“老师，看来今天我们的实验做不成了，长颈漏斗短了一节，没法液封了！”我突然灵机一动，对他们说：“有谁能帮老师想想办法呢？”被我这么一问，学生认真地讨论了起来，没多久，一位小男生站起来说：“老师，多加些盐酸吧，把漏斗下端浸没。”我说：“可是老师没带那么多盐酸呀！”他略加思索，又说道：“老师，把盐酸稀释一下不就多了！”大家马上赞同地点起头来。这时，又有一位女生举起手来：“我觉得还有更好的办法，在漏斗下面套一只小试管不就可以形成液封了吗？”其他学生似乎有些疑惑，我说：“那你能为大家演示一下吗？”她腼腆地走到讲台上来，搭出了一套装置。我马上用她搭出的装置进行了实验，非常地成功，全班学生都向她投去了崇拜的目光。

综上所述，如果我们教师转变观念，把实验的目的看作是带领学生探究知识，发现他们尚未认识的客观事物，并从中学到认知的本领，就不会因为出现意外而手忙脚乱，影响教学。所以，我们教师应实事求是地面对实验现实，并引导学生运用已有的知识经验，分析发生异常的原因，师生共同研究，改变实验方法和策略，最后把实验做成功。由于学生参与了实验从失败到成功的全过程，在知识、技能、意志、能力等方面得到了提升，是非常值得的。这也有利于促使教师在教育教学实践中思考、分析、研究，精心备课，备教材、备学生、备实验，并不断学习新的知识和理论，不放松自己，多学习，常反思，进一步使教师树立起“科研先导”的意识，提高教师的科研能力，使教师由“经验型”向“科研型”“创新型”转化。

参考文献：

余文森.有效教学十讲.华东师范大学出版社，2009.

（作者单位 江苏省苏州市第十六中学）