有机化学实验中异常现象的教学情境启示

孙 宏

（齐齐哈尔大学化学化工学院，黑龙江齐齐哈尔 161006）

1 问题的提出

有机化学实验是高等院校化工、化学、材料、生物、食品、轻工、环保等专业的一门重要基础实践课程，是有机化学不可缺少的重要组成部分。通过有机化学实验的训练，学生可加深对有机化学理论知识的理解，有效掌握有机化学实验基本操作技能，培养实事求是的工作作风和创新意识，提高独立解决问题及实际动手能力。

但在有机化学实验教学中，因为实验体系存在非控制性因素或实验操作的失误，实验均可能和预期的结果产生一定的偏差，出现不同程度的异常现象，甚至会导致实验的失败。异常实验现象在教学中时有发生，值得注意的是，惧怕实验失败是多数人共同的心理，一旦实验出现了异常现象，许多师生的共同做法是弃之重做。表1列出了对齐齐哈尔大学相关专业学生关于实验过程中出现异常现象后处置方式的调查统计结果。

表1 出现异常实验现象后学生处理方式的调查统计

2 教学实施过程

2.1 设置探究教学情境

对于实验中的异常现象可以采用探究式教学模式组织教学。教师从异常实验现象入手，提出有驱动性的、能引发学生认知冲突的问题，构建教学情境，诱发学生的探究动机，促进探究活动的展开［1－5］。例如，在己二酸的制备实验中，我们采用是环己醇的高锰酸钾氧化法［6］，该反应为放热反应，因此采用分批投料的方法，以控制反应平稳进行。个别学生实验过程中出现投料后反应体系温度不升高，高锰酸钾紫色不褪的现象，学生因此产生疑问。此时教师就可以引导学生讨论:“既然该反应为放热反应，为何反应不能自发进行？”讨论中教师可以适当点拨学生根据所学的过渡态理论［7－8］解释化学反应的发生条件。并要求学生查阅引发该反应有哪几种方法，从而自然地引出成功实验方法，使学生自觉地、主动地探索并学习科学研究的过程和方法。这样的教学情境设计有助于培养学生的科学探究能力。

2.2 提出问题，加以引导并预测结果

实验出现的异常现象使学生在真实的问题情境面前自由地思考，这种解决疑惑、寻找问题根源的学习过程令他们加强了科学概念的掌握、探究能力的形成和科学态度的培养，提高了运用观察、实验等科学方法解决实际问题的能力。例如，在己二酸的制备实验中，由于反应时间较长，部分学生会急于结束实验，此时若提出高锰酸钾没反应完会出现什么现象的问题，学生就会互相讨论，找出解决问题的方法。尽管如此，还仍然会有出现紫色滤液的案例，学生会沮丧地认为实验失败。教师此时可以抓住机会指出，剩余的高锰酸钾会影响产物的纯度，以此引导学生在酸化过程中注意观察溶液的颜色变化，从玫瑰红、粉红色、淡黄色至无色，最终冷却应能得到部分产物。实验转危为安，学生如释重负。课后，安排学生查阅资料，要求他们在实验报告中对实验中的现象给予合理的解释。学生热烈地讨论、分享成功的喜悦之际，也是教师备感欣慰之时。

2.3 探究异常实验现象，强化心理素质，加强创新能力的培养

目前的教材和教学方法强调的是现成答案的学习而不是问题的探索，注重了知识的记忆而牺牲了批判性思考的训练。学生的学习以被动接受的方式为主。实际上这种教材和教法常常阻碍了学生科学素养的提高。学生惧怕实验失败，而只有成功没有失败的实验内容设计会束缚学生的思维，扼杀学生的创造性。要让学生明白在科学研究中出现异常实验现象是一件很正常的事情，问题的关键在于是否能找到导致异常的原因［9－11］。例如，日本的白川英树在指导学生合成的聚乙炔实验时，出现的不是黑色粉末状产物，这表明实验失败。他推测造成这种实验结果的原因是:该生错误地加入过多的催化剂，使合成反应速度加快，膜一旦形成，会因受到搅拌而遭到破坏，呈现出“破手巾”状态。受此启发，白川获得了简便制造聚乙炔膜的方法［12］。由异常实验现象而产生的创新思维促使白川取得划时代的伟大发现。通过解决异常实验现象问题的训练，让学生敢于正视异常，敢于怀疑并思考别人没有思考的问题，做别人没有做过的实验，逐渐使他们具备创新的意识或创新精神。

2.4 探究异常实验现象的教学实施策略

异常实验现象随机性大，实验所花的时间和药品比原定的实验要多，要想在实验课堂上很好地利用异常实验现象调动学生自主学习的积极性，要求教师课前应精心备课，预测可能出现的各种异常实验现象，准备好实验药品。同时教师对学生的认知水平和实验能力也要有充分的了解，在有限的教学时间里设计好问题情境，见缝插针，因势利导，引导学生开展讨论和交流活动，使学生发表自己的探究成果和方法，并学会倾听他人见解，进行客观的比较和鉴别，克服独立探究中的片面性和局限性，正确理解所获得的知识。

3 结论

面对有机化学教学实验中的异常现象，学生的心理或多或少会有挫折感，而此时对于求知欲旺盛的学生而言，寻找答案的兴趣又比任何时候都大。教师利用学生强烈的求知欲望，改变了以往“照单抓药”、验证教材内容的课堂情境，以点带面地调动学生主动参与寻找答案的过程，既提高了学生的学习兴趣，又活跃了实验课堂气氛，实在是难得的教学机会。通过积极引导学生寻找原因，重新开始实验，使学生从中有所领悟，有所发现，更使学生敢于面对失败，从而培养不断探究的科学精神。通过对有机化学实验异常实验现象的探究，不仅可以培养学生实事求是的科学态度，还可以拓展学生的知识面，同时培养他们缜密的思维素养与探究能力。

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