探究实验异常现象培养学生科学素养

高扬

[摘   要]对高中化学实验异常现象产生的原因进行分析，并结合教学实践探究基于科学素养的实验异常现象利用策略，可培养学生实事求是、勇于创新的精神，进而培养学生的科学素养。

[关键词]异常现象;科学素养;化学实验

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）05-0067-02

化学是一门以实验为基础的自然科学，然而由于受众多因素的影响，往往在实验演示或探究过程中会出现一些与预料的正常实验结果不一致的现象，即实验异常现象。这种情况的发生，无疑会给教师和学生造成心理上的失衡和认知冲突。如果教师不及时组织学生加以分析和探究，而是设法搪塞或回避，则势必会给学生留下不尊重实验事实的印象和众多的知识盲点。因此，教师应充分利用实验异常现象，重新创造条件引导学生认识未知客观事物，合理地找出异常的原因，有效变“异常”为“正常”，这对于培养学生实事求是、勇于创新的精神具有重要的意义。

一、高中化学实验异常现象产生的原因

1.实验试剂或实验药品质量欠佳

不同的实验对所需试剂或实验药品的质量要求各不相同，而且实验室购置的药品或试剂不一定会马上被使用，若人为管理方面存在问题，就会使得实验试剂或药品质量欠佳，最终导致实验异常现象的出现。例如，在探究原电池原理时，由于实验中所采用的锌片含锌纯度较低，致使在铜片上有大量气泡产生的同时，锌片上也有少量的气泡产生，究其原因是锌片内所含的碳、铁等杂质在锌片内部构成了微小原电池，从而使得该实验产生异常现象。

2.实验试剂或实验药品加入顺序不对

实验中各种试剂或实验药品的加入一般而言具有一定的顺序性，若在实验中，颠倒其加入的顺序，有可能会导致实验现象不明显，甚至会产生截然不同的实验结果。例如，苯酚与溴水反应，教材中明确指出会产生白色的沉淀物。但在具体实验时，若将苯酚溶液滴加到浓溴水中，则先产生白色沉淀，而后变成黄色沉淀。究其原因是试剂加入顺序颠倒。过量的溴水与实验反应生成的[2，4，6-]三溴苯酚发生反应，生成了黄色的[2，4，6-]四溴[-2，5-]环己二烯酮，从而使得该实验产生了异常现象。

3.实验外界环境控制不当

化学实验与温度、酸碱度、空气湿度等外界环境密切相关，外界环境控制不当则很可能影响、干扰实验结果。例如，在乙醇催化氧化实验中，若不及时将螺旋状的铜丝迅速插入乙醇，则无法闻到教材中表述的刺激性气味，也看不到铜丝变红的现象。究其原因是铜丝温度下降较快，从而产生了实验异常现象。又如，在测定NaCl溶液的pH值时，其结果略大于7，在排除试剂、溶液本身等原因后，还应从实验所处的环境等方面进行分析。

4.试剂或实验药品用量不合理

由于实验习惯等原因，学生随意取用药品的现象较为普遍，而一些实验对药品的用量有非常严格的要求，特别是教材中有类似“恰到好处”字样的表述时，如果不能做到精准，则亦会产生实验异常现象。例如，在探究银镜实验时，教材要求氨水加到生成的沉淀刚好溶解为止，而具体实验中学生往往对于“刚好溶解”很难准确把握，致使实验得不到光亮的银镜现象。究其原因是对于药品的用量掌握得不够精准，没有达到教材中要求的“刚好溶解”，从而产生实验异常现象。

以上分析是实际教学中常见到的几种原因，除此之外，高中化学实验异常现象还受师生自身基本操作是否规范、选用的仪器及装置是否合理、试剂选用是否恰当等原因的影响，因此，可以认为产生化学实验异常现象的原因较为繁杂。

二、利用实验异常现象，培养学生科学素养

1.利用实验异常现象扩展学生思维

教师通过引导、组织探究等方式，引导学生从实验异常现象中发现问题，探索新知识和新领域，可不断扩展学生的思维。例如，在探究焰色反应实验时，由于钾盐中常常混有少量钠盐，并且钾与钠属同主族且相邻，性质相似，按照教材实验的做法，为了有效滤去焰色中钠的黄色干扰，在具体观察钾的焰色时需用蓝色钴玻璃做滤光片。如果按照这种思路，反之在观察钠的焰色反应时也会受到钾的干扰。然而，为何在具体观察钠的焰色反应时不用滤光片？此时，笔者及时要求学生联系物理知识，分析钠、钾的光谱知识，然后要求学生通过分光镜观察钠、钾的光谱线，并进一步思考：钾和铷的焰色反应均是紫色，如何用焰色反应鉴别钾和铷？

2.利用实验异常现象提高学生观察能力

教师除了引导学生观察正常的实验现象外，还应指导学生观察实验异常现象，不断提高学生的观察能力。以NaOH与FeSO4溶液的反应为例，根据教材描述，首先生成白色絮状沉淀，然后迅速变为浅绿色、灰绿色，最终生成红褐色沉淀。但是在具体实践中却看不到首先生成的白色絮状沉淀。此时，笔者以该实验异常现象为契机，進一步引导学生探究其缘由，并思考如何防止Fe（OH）2快速跟O2接触生成Fe（OH）3，使学生深刻感受化学现象的复杂性。

3.利用实验异常现象提高学生自学能力

教师应在每次实验之前与学生共同商讨或者自行设计实验方案，预测可能出现的各种实验结果，然后鼓励学生大胆地去落实实验方案，对于失败或现象不太明显的实验方案要及时组织学生探讨，以提高学生的自学能力。例如，在演示[Al2O3]性质实验时，有学生提出市场上有不溶于稀盐酸、稀氢氧化钠的[Al2O3]试剂出售，该试剂的性质显然与相关理论不相符。在通过相关实验排除酸碱浓度问题后，让学生自行搜集相关资料。学生通过查阅资料，了解到[Al2O3]有多种变体，如[α-Al2O3]，它既不溶于水，又不溶于酸和碱。至此，学生有效探究出了现实与理论不相符的具体缘由。

4.利用实验异常现象增强学生动手操作能力

动手操作能力是做好化学实验的关键。教师可利用实验异常现象，鼓励学生设计实验方案并且独立进行实验操作，不断培养学生的动手操作能力。例如，用铝片分别与稀HCl溶液和稀H2SO4溶液反应，发现铝片在稀H2SO4溶液中基本上看不到有气泡产生，也就是几乎不发生反应，显然这与学生所学知识相矛盾。于是笔者组织学生进行讨论，并引导学生猜想[Cl-]对反应可能有促进作用，而[SO42-]对反应可能有阻碍作用。然后以小组为单位，让学生自行设计实验方案，并实施实验，以验证自己的猜想与假设。

5.利用实验异常现象培养学生尊重客观事实的态度

在实验教学中，有时即便严格按照教材要求进行实验，仍有可能得不到意想中的实验结果，此时，教师应组织学生如实记录实验现象，分析研究出现实验异常现象的具体缘由，逐渐培养学生处理实验异常现象的能力及尊重客观事实的科学态度。例如，将制取的C2H2气体通入酸性KMnO4溶液时，溶液褪色很慢且生成少量棕黑色沉淀物质。此时，教师应组织学生如实记录，分析实验现象与教材论述不一致的原因，并提出具体改进措施，重新进行验证。如实记录实验数据和现象，可促使学生养成严肃认真、一丝不苟的科学态度。

总之，在具体的化学实验探究中，常常会出现各种各样的异常现象，对此，教师应理性对待，利用学生强烈的兴趣和旺盛的求知欲，及时分析产生问题的原因，充分挖掘其中蕴含的教学价值与教育功能。只有这样，才能化“异常”为“正常”，获得超常的教学效果，有效培养学生的科学素养。

[  参   考   文   献  ]

[1]  张佳.对高中化学实验中几个“异常实验现象”的认识[J].数理化学习（高中版） ，2018（7）：5.

[2]  张庆伟.如何有效利用初中化学实验中的“異常现象” [J].中学化学教学参考，2018（6）：63-64.

[3]  杨雄.高中化学实验出现异常现象的原因及积极意义[J].中学教学参考，2017（14）：17.

（责任编辑    罗   艳）