关注实验细节 增强探究 三度

摘要：在实验探究中，教师应该关注实验细节，增强实验“三度”：改变实验步骤，增进探究的深度；设计实验漏洞，增加探究的广度；开展对比实验，增强探究的精度。
　　关键词：探究；深度；广度；精度

　　化学是一门以实验为基础的自然科学，新课程以实验探究为载体，培养学生的思维能力、实践操作能力和合作交流的能力。然而，教材提供的探究实验仅仅是师生开展科学探究的素材，在探究教学中，教师应该关注实验细节，增强实验“三度”。具体说就是：改变实验步骤，增进探究的深度；设计实验漏洞，增加探究的广度；开展对比实验，增强探究的精度。
　　一、 改变实验步骤，增进探究的深度
　　实验是化学研究的重要方法，有的实验操作顺序不同，可能会导致实验现象大相径庭，有的实验尽管步骤不同，但实验现象却是相同的，对于异途同归的探究实验，如果改变操作顺序，就能增加实验探究的深度。
　　１．二氧化碳与水反应
　　课本关于二氧化碳与水反应的探究实验步骤一般是这样的：
　　（１）取两支试管ａ和ｂ，在ａ、ｂ两支试管中分别加入２ｍｌ蒸馏水，滴入２滴紫色石蕊试液。向ａ试管中通入二氧化碳气体，ｂ试管用于对比，观察记录实验现象。
　　（２）取下试管ａ，加热液体至沸腾，观察颜色是否变化。
　　按照这样的实验步骤操作，探究的深度略显不足。不妨将实验步骤（１）做如下改进：①取两支试管ａ和ｂ，在ａ、ｂ两支试管中内分别加入２ｍｌ蒸馏水，向ａ试管中通入二氧化碳气体，ｂ试管用于对比，观察到ａ、ｂ试管内还是无色液体，没有任何变化，不能确定二氧化碳是否与水是否发生了化学反应。要检验二氧化碳与水发生了化学反应还需要借助紫色石蕊试液（它遇到酸性物质会变为红色）。②向ａ、ｂ两支试管内分别滴入２滴紫色石蕊试液、振荡，观察到ａ试管内石蕊试液呈现红色，ｂ试管内石蕊试液呈现紫色。证明ａ试管内水已经和二氧化碳发生了反应生成了酸性物质（碳酸）。③将红色的石蕊试液加热至沸腾，发现红色石蕊试液又变为紫色，从而得出二氧化碳的两个化学性质：
　　ｃｏ２＋ｈ２ｏ＝ｈ２ｃｏ３ｈ２ｃｏ３＝ｃｏ２↑＋ｈ２ｏ
　　２．将二氧化碳倒入阶梯状蜡烛的烧杯中
　　一般实验步骤如图１所示，观察到下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，得出二氧化碳密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧的性质。如果在此实验的基础上再增加一个探究实验，如图２所示，改变二氧化碳的倾倒方向，观察到上层蜡烛先熄灭，下层蜡烛后熄灭。两个截然相反的实验现象给学生强烈的视觉冲击和思维震撼，看似相异的现象却反映了二氧化碳相同的性质。
　　二、设计实验漏洞，增加探究的广度
　　为了强调实验细节，教师不妨设计一些教学漏洞，让学生在辨错、析错、纠正的过程中关注实验细节。例如，二氧化碳的制备实验可以设计三个操作漏洞，增加实验探究的广度。
　　 漏洞１．长颈漏斗未形成液封
　　如图３所示，实验前检查装置的气密性良好，向锥形瓶内加入石灰石或大理石，从长颈漏斗加入稀盐酸（量比较少，未浸没长颈漏斗的导管形成液封），锥形瓶内有大量的气泡，但是一段时间后用燃着的木条检验，木条并不熄灭。组织学生查找原因：气体从长颈漏斗内逸出，因而收集不到二氧化碳气体。改进措施：继续添加稀盐酸，浸没长颈漏斗的导管形成液封，如图４所示，很快就能收集满二氧化碳气体。这样从反面强调了使用长颈漏斗制备气体时，长颈漏斗一定要形成液封，否则气体将从长颈漏斗内逸出，无法收集到气体。
　　漏洞２．胶塞未旋紧，装置漏气
　　用图５所示的装置制备二氧化碳气体并探究二氧化碳的性质。若制备二氧化碳前，经检验得知该装置的气密性良好，但向烧瓶内加过大理石或石灰石，盖上胶塞后，滴下稀盐酸，试管内却无气泡出现。学生分析试管内无气泡出现的原因是：胶塞未旋紧，装置漏气。在维持原装置和试剂都不变的基础上，改进措施：旋紧胶塞。该实验漏洞从反面强化了学生实验经常容易忽略实验细节：未旋紧胶塞，装置漏气。

　　漏洞３．未打开分液漏斗盖子；难以滴加液体
　　如图５所示，制备所需二氧化碳前，经检验得知该装置的气密性良好。但加过大理石或石灰石，旋紧胶塞后，打开分液漏斗的活塞，没有稀盐酸滴下。学生分析异常的原因是：分液漏斗盖子未打开，难以滴加液体药品。改进措施：打开分液漏斗的盖子。
　　三、开展对比实验，增强探究的精度
　　不少课本和教辅用书上关于二氧化碳的收集方法的表述是：只能用向上排空气法收集，因为二氧化碳的密度比空气大，不与空气发生化学反应。不能用排水法收集，因为二氧化碳能溶于水。在探究二氧化碳的实验室制法时，教师可以组织学生开展对比实验，探究用排水法和向上排空气法收集二氧化碳气体的速度以及收集到的二氧化碳的纯度，增强实验探究的精度。
　　１． 比较用两种方法收集二氧化碳的耗时长短
　　在大试管中加入５粒石灰石、倾倒约试管１／３的稀盐酸，取一支试管ａ，用排空气法收集二氧化碳，验满后，再用胶塞塞紧，备用。取另一支容积相同的试管ｂ，用排水法收集一试管二氧化碳，收集满后，用胶塞旋紧，备用。分别记录两种方法收集满二氧化碳所用的时间。实验发现：收集等体积的二氧化碳时，用排水法收集比用排空气法收集所需的时间短。因而，用排水法收集二氧化碳的速度更快。
　　２． 比较用两种方法收集二氧化碳的纯度
　　向试管ａ、ｂ中分别滴加三滴管澄清的石灰水，旋紧胶塞，同时用力振荡，直到澄清的石灰水变浑浊又变澄清，记录所用时间，发现ｂ试管比ａ试管所用的时间要短。所以，用排水法收集到的二氧化碳更加纯净。
　　科学探究贯穿了新课程，实验是科学探究的灵魂，在教学过程中改变探究步骤，设计实验漏洞，开展对比实验，就能增进探究的深度，增加探究的广度，增强探究的精度，能很好“催化”学生的思维能力和动手实践的能力。