运用化学实验培养学生的探索精神

化学是一门以实验为基础的学科，在实验教学过程中，物质的性质以及相关结论最好以化学实验来呈现。实验的现象受人为因素、外界环境、物质的用量、浓度等诸多因素影响而表现出差异。因此，化学实验不仅是验证已知结论的工具，而且也应该是学生探索未知世界，推导未知性质、未知结论的重要手段。而这也刚好与近几年高考实验探究题的要求相符。

一、善用实验过程中的“异常”现象，培养学生发现问题的意识

发现问题是科学研究的前提。实验现象受诸多因素影响，因此在学生分组实验中，很多时候会呈现或小或大的差异。善于利用其中有价值的信息，引导学生观察，有利于培养学生发现问题的意识。

案例1：NaHCO3的热稳定性实验（人教版化学必修Ⅰ，2007年3月第3版，第56页）

教材提供了实验装置图（图1），并预设了实验表格，给出了NaHCO3受热分解的化学方程式，按照设计意图，当观察到澄清石灰水变浑浊，实验就达到目的。但学生在分组实验时却出现不同的现象：

甲组：澄清石灰水变浑浊；

乙组：澄清石灰水先浑浊，后变澄清。

提问：请两组同学谈谈澄清石灰水变浑浊后的操作。（意图：让学生注意实验时间的控制）

甲组：澄清石灰水变浑浊后马上撤去B试管；

乙组：澄清石灰水变浑浊后继续通入气泡，没有撤去B试管。

追问：请大家思考澄清石灰水变浑浊说明什么物质与澄清石灰水反应？产物是什么？后来变澄清，说明什么物质之间进行反应？

通过观察、分析、思考，学生发现了问题的所在：澄清石灰水变浑浊，说明NaHCO3受热产生CO2，验证了教材的结论。但是乙组同学没有及时撤去试管B，导致继续通入的CO2与浑浊物CaCO3在水中继续反应，得到可溶于水的新物质。

板书：CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2

追问：Na2CO3也具有类似的性质，请写出化学反应方程式（意图：培养学生迁移知识的能力，引导学生注意Na2CO3与NaHCO3相互转化的特点）

这本是一个验证NaHCO3受热分解生成CO2的实验，但通过教师的引导，学生对发现的“异常”现象进一步观察、分析，最后找到问题出现的原因。当学生感受到发现问题并解决问题的乐趣时，慢慢就会养成带着探索未知问题的态度去进行观察、实验的习惯，而不是把实验单纯当成验证已知结论的工具，进一步提高他们发现问题的意识。

二、运用化学实验，培养学生敢于质疑的科学精神

在教材和某些教辅材料中，对某些实验原理的解释比较简单，甚至是回避的。而在平常的学习中需要经常运用这些原理去解决相关问题，所以学生只能采用背诵的方式来记住这些结论。在实验教学过程中，我会鼓励学生质疑这些解释，并选择一些合适的问题让学生运用所学的知识去验证自己的质疑。

案例2：乙酸、乙醇的酯化反应（人教版必修Ⅱ，2004年5月第1版，69页）

学生按照教材提供的装置（图2）、药品的用量，装药品的顺序，进行了分组实验，看到了预期的分层现象。对于饱和Na2CO3溶液的作用教材没有介绍，教学参考书上列举了3点：（1）减小酯在水中的溶解度（利于分层），（2）除出混合在乙酸乙酯中的乙酸，（3）溶解混合在乙酸乙酯中的乙醇。说明饱和Na2CO3溶液的主要作用是除去乙酸乙酯中的杂质乙酸和乙醇，否则就没有存在的必要了。学生对于饱和Na2CO3溶液与乙酸反应比较熟悉，对利用Na2CO3溶液中的水溶解乙醇也可以理解，但由于在除杂质的过程中，现象不是很明显，学生对产物乙酸乙酯中是否存在乙酸、乙醇这两种杂质感到怀疑。

提问：是否存在杂质乙酸、乙醇的可能？

学生：通过观察实验装置（需要加热），联系乙酸、乙醇的物理性质――易挥发，认为存在这种可能。

追问：用什么试剂、方法检验，现象比较明显。（意图：引导他们运用刚学习过乙酸、乙醇的有关性质进行实验。）

学生：通过回忆刚学过的知识，经过讨论和老师的引导，认为用紫色石蕊试液检验呈酸性的乙酸，利用酸性高锰酸钾溶液氧化乙醇而发生褪色检验乙醇现象会较明显。

追问：检验时，取上层液体还是下层液体进行检验？

学生：在老师的指导下，通过分析、讨论后认为：在收集一定量的产物后，由于产物与饱和Na2CO3溶液分层，如果不经过振荡试管，有一部分乙酸、乙醇应该停留在上层。所以检验乙酸应该采用振荡前的上层液体，乙酸与饱和Na2CO3溶液反应，所以在下层检验不到。而乙醇与饱和Na2CO3溶液不反应，所以检验乙醇不受限制。

实验操作：准备两支已经收集了一定量产物的试管，（1）往其中一支滴入一滴紫色石蕊试液，上层液体显红色，证明有乙酸存在，再振荡试管，上层液体红色消失，而下层液体显蓝色。说明上层的乙酸与下层的饱和Na2CO3溶液发生反应，被除去；（2）往另一支试管滴入一滴酸性高锰酸钾溶液，振荡，紫色褪去或颜色变浅。说明发生了氧化反应，结合相关物质的性质，证明乙醇存在。

尽管通过实验证明：有关材料中对饱和Na2CO3溶液的作用解释是正确的，也耗费了一些时间，但通过实验验证，学生对这个问题的理解会更加深刻，而且会使他们慢慢养成敢于质疑，不盲目迷信结论的科学精神。

三、利用课本的素材，培养学生提出问题、设计实验、验证问题的能力

在必修、选修教材中，有许多介绍物质的性质及应用的内容。由于内容较为综合，涉及的知识很多，在新授课阶段学生的知识储备和分析能力暂时都不具备，往往只作文字性的叙述，并没有设计相应的实验。但在高考复习备考阶段，学生综合运用知识的能力达到一定程度时，利用这些素材，补充一些实验，既能活跃课堂，也能进一部提高学生的能力。

案例3：人教版化学必修Ⅰ（2007年3月第3版，第90页）中介绍了不法商人利用SO2和某些含硫化合物的漂白作用来漂白食品。而媒体也不时报道市面上出售的某些中药材被SO2漂白的情况比较严重，危害消费者的利益。

经过高考的一轮复习后，学生对高考的实验探究题已经比较熟悉，对物质的检验的流程、方法都有一定的了解，而且对无机框图题等逻辑性较强的题目也进行过大量的训练，熟悉了对物质的处理方法。因此我尝试指导学生设计综合性实验――如何检验被SO2漂白过的中药材。

提问：SO2漂白中药材的原理？

学生：通过查阅相关资料得知：不法商人在密闭的空间内点燃硫磺，利用产生的SO2气体熏蒸中药材，与药材中的有色物质反应，生成不稳定的无色物质，达到漂白的效果。

实验方案一：有学生提出模仿必修Ⅰ中的实验4―7，加热中药材，使其中不稳定的无色物质分解，把产生的气体通入到品红溶液中，如果品红褪色，证明药材被SO2漂白过。经过实验发现，效果不明显，原因是被药材吸收的SO2的量很少，分解后以气体逸出的量更少（SO2可溶于水），不足以使品红褪色。

追问：直接检验SO2失败，结合SO2的性质，是否可以考虑把SO2转化为更容易检验的物质呢？

学生：回顾SO2的性质，有两点是非常主要的：漂白性、还原性。

SO2中的（+4价）S可以被氧化为（+6价）S（SO3或SO42-）。

经过老师的指导，结合高考“无机框图题”和“实验探究题”的特点，学生设计出实验方案二：用“漂白过的淮山”和“未漂白过的淮山”两个药材样品进行对比实验。

步骤1：浸出一部分被淮山吸收的SO2（或含硫化合物），并将SO2氧化为SO42-；

步骤2：在含有硝酸的上层清液中加入Ba(NO3)2，得到白色浑浊，证明有SO42-存在；

步骤3：使白色浑浊沉淀在离心试管底部，现象更加明显。

用“未漂白过的淮山”重复上述实验，未出现白色浑浊。结合上述的步骤2，说明经过硝酸酸浸后产生SO42-，药材被漂白过，也证明这种方法是有效可行的。

在高考复习的过程中，利用一些有现实意义的素材，指导、帮助学生设计综合性的实验，能够培养他们提出问题、设计实验、解决问题的能力，同时也能帮助他们巩固相关知识，提高他们对高考相关题型的解题能力。

化学实验是学习已知物质的主要工具，更是探索未知世界的主要途径。在化学实验教学过程中，我们不应局限于验证教材的已知结论，可以在完成教材的教学任务的前提下，充分利用高中生思维活跃、观察力强、求知欲旺盛的特点，拓展实验，设计实验，利用实验培养他们的探索精神。

（作者单位：广东广州市番禺区东涌镇鱼窝头中学）

（责任编校：扬子）