化学实验中异常现象的教学对策，本文主要内容关键词为：对策论文,化学实验论文,异常论文,现象论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
化学是一门以实验为基础的科学，一切研究结论都由实验得出。但是，化学反应大多发生在一个复杂的化学环境中，由于多种因素的影响，往往会出现一些实验异常现象，即与书本上结论不一致的情况。在演示实验中出现异常现象时，有的教师表现得比较慌乱，甚至篡改实验结果，尽量迎合书本的结论；也有的教师不加分析重新再做实验，直至与书本结论一致，或者承诺以后补做，甚至“指鹿为马”的搪塞过去。而学生实验中出现异常现象时，面对学生的疑问有的老师往往简单处理，漫不经心，含糊不清，甚至不了了之。这样对待实验的异常现象是不可取的。教师应该对于实验教学过程中出现的异常现象采取一些相应的对策，以培养学生科学质疑的品质、创造性的思维和科学探究的能力。
一、利用异常现象，培养学生严谨的科学态度
严谨的科学态度是高质量地完成化学实验的前提条件，学生实验中出现的异常现象，大多是由于实验态度不严谨而引起的。例如学生在进行氨的喷泉实验时未能成功，其原因可能是与圆底烧瓶相配的双孔橡皮塞过大，不能有效塞入瓶内橡皮塞反弹滑出而松动，氨气外逸，这是实验装置不当导致的；在银镜反应的实验中，有的学生在制取银氨溶液时，向硝酸银溶液里滴加氨水过多。由于溶液中氨的浓度较大使
的平衡难以向右移动，不利于银离子被还原，结果较长时间都不见银镜出现，致使实验失败，这是试剂用量不当导致的；又如学生在做苯酚与溴水反应的实验时，有的学生错将苯酚滴加到浓溴水中，立即生成白色沉淀，但又变成了黄色沉淀，该现象与教材上介绍的只出现白色沉淀不符，这是由于生成白色的2,4,6—三溴苯酚又与溴反应产生了黄色的2,4,4,6—四溴—2，5—环己二烯酮，失败是由于加入试剂顺序不当导致的。当出现这些情况时，只能认真分析和研究，查明异常现象产生的原因，并借此机会强调良好的实验习惯和规范操作方法的必要性，使学生养成严肃认真、一丝不苟的科学态度。
二、利用异常现象，培养学生的创造性思维
化学实验中异常现象的出现正好给学生制造了认知上的冲突和失衡，为师生提供了绝好的挑战机遇，在教学中要抓住这种机遇，努力创造条件，认识未知，培养学生的创造性思维。
当用经过干燥的氯气做漂白性实验时，发现湿润的有色布条很快褪色，而干燥的有色布条也逐渐褪色。由此说明我们收集到的氯气中混有水蒸气，这时学生能领悟到水的重要作用。在收集氯气之前已经通过干燥剂干燥了，为什么还会有水蒸气呢？通过这一异常现象激发了学生的思维，经过相互讨论，学生提出两种可能性，一种是前面的干燥剂没有把水蒸气除尽；另一种可能是用NaOH溶液吸收尾气可能引入水蒸气；当学生在做铝和氢氧化钠溶液反应的实验时，发现反应后的溶液中有少许的黑色粉末，而将铝投入到酸中时也有少许黑色粉末，但是随即消失。这黑色粉末是什么呢？在学习完铁的内容之后，让学生自己去验证。学生设计出的方案是将铝溶于氢氧化钠溶液后余下的黑色粉末加入到稀硝酸中，再加入KSCN溶液，结果变红，说明是杂质铁；在演示蔗糖与银氨溶液的实验时，也会有银镜生成，出现了异常的现象，如何对待这一现象呢？从教材前一节学生已知葡萄糖可发生银镜反应，本节内容又告诉我们蔗糖水解产物之一是葡萄糖，引导学生大胆假设，可能是因为蔗糖在生产条件下有部分水解，生成的葡萄糖混入其中所致。如何验证这一假设呢？高中生物教材中指出“单糖可透过半透膜而二糖不能”，可以让学生在分组实验时，将有异常现象的蔗糖溶液置于半透膜（鱼鳔）中先用少量蒸馏水渗析，取渗析后的蒸馏水与银氨溶液作用，有银镜生成，再取鱼鳔内的溶液与银氨溶液作用，无银镜出现，说明假设成立。
可见，若能抓住对异常现象原因的探索，充分发挥其教学功能，合理解释异常现象，尽管这些做法本身虽然不是什么发明创造之举，但却是培养学生创造性思维的好题材，也可从中培养学生学习的兴趣。
三、利用异常现象，开展化学史教育，培养学生探“异”的科学精神
英国著名动物病理学家，《科学研究的艺术》一书的作者贝弗里奇说：“新知识起源于研究过程中某种意外的观察或机遇现象。”化学史上有很多因为善于捕捉实验异常现象进而获得创造发明的事例。如克希荷夫和本生在研究碱金属光谱时，发现蓝色区域和暗红色区域分别出现异常的光谱线，从而发现了铯和铷两种元素；巴拉尔在做一次分析海生植物成分的常规实验中，往黑角菜的灰汁中加入氯水和淀粉，溶液分成了两层，下层呈蓝色，而上层却是以前从未见过的黄色，后来巴拉尔设法从这种黄色溶液中分离出一种棕红色气体，从而发现了溴元素；而著名的德国化学家弗里德里希·维勒在用氨水和氰酸混合加热制取氰酸铵时敢于大胆质疑意外获得了尿素，等等。也有因不重视或者观察到而没有深入研究这些异常现象而导致与发明创造失之交臂的事例。如同样是维勒在分析他的老师贝采尼乌斯提供的一份矿石样品时曾发现一种特殊的沉淀物，当时他认为这可能是铬的化合物，未深入研究，草草分析，就过去了，结果失去了发现新元素钒的机会；居里夫人的女儿与女婿约里奥·居里夫妇在实验中拍摄到了中子的照片，但没有深入研究，失去了发现中子的机会。如果在实验教学中不时穿插这些生动的史料，使学生认识到在科学面前来不得半点虚伪和骄傲，不能有半点懒惰、疏忽和粗心大意，要以敏捷的思维，时刻捕捉科学实验中的一切机遇，要有敢于探“异”的科学精神，学生就会自觉地在实验中注意观察一些异常现象，在遇到异常实验现象时，就会解放思想，大胆质疑，不唯书、不唯师。
四、利用异常现象，开展研究性学习活动
实验中异常现象的出现，为学生开展研究性学习，培养学生的研究性学习能力提供了绝好的课题。利用异常现象，开展研究性学习的环节如下：
1.根据异常现象确定研究课题
当理论和实验的现象不一致时，将会极大的激起学生的求知欲，这是开展研究性学习的绝佳时机，学生将会以极大的热情参与到课题研究中来。
如，在高中化学新教材第一册中提到：“过氧化氢(
)是一种无色黏稠液体，它的水溶液俗称双氧水，呈弱酸性……”在资料中出现了“双氧水呈弱酸性，不能使紫色石蕊试液变红”的说法。为了加深学生对其酸性程度很弱的理解，我补充设计了演示实验：向约10%的双氧水中滴加紫色石蕊试液，但是溶液变红了。
学生对实验现象与理论的冲突产生探究兴趣，在学校开展的探究性学习活动中提出“双氧水能否使紫色石蕊试液变红？”的课题。
2.提出猜想和假设
确立研究课题之后，接着就要对研究课题提出猜想和假设。在这一环节中，教师担负着帮助学生学会思考、学会学习的责任。通过分组讨论，教师和学生之间、学生和学生之间建立了平等合作关系，在双氧水中滴加石蕊试液变红这个课题中，提出了如下假设：
假设(1)：双氧水的浓度会影响石蕊的变色。
假设(2)：实验用的双氧水中可能含有杂质。
假设(3)：资料有误，过氧化氢的酸性是可以使紫色石蕊变红的。
3.设计实验方案
实验探究的目的之一是让学生验证自己提出的猜想和假设是否正确，需要学生灵活和创造性地运用所学的化学基础知识和基本技能。它有利于学生认识和掌握科学过程和方法，形成正确的实验态度、情感和价值观。教师要参与到学生的活动中去，指导学生设计出各种实验方案，并进行实验探究，指导学生正确地进行实验操作，记录实验现象，得出实验结论。
例如，“在双氧水中滴加石蕊变红”课题中，根据会变红的三个假设，由学生分组讨论，设计出如下的方案：
方案(1)：用不同浓度的双氧水做对比实验：分别取30%、20%、10%的溶液，滴加3至4滴石蕊试液。
方案(2)：查阅有关资料，计算出双氧水的pH，判断是否在石蕊的变色范围之内。
方案(3)：在实验室中阅读双氧水试剂瓶上的商标，是否有酸性杂质，若有，计算出pH。
4.得出结论
学生通过实验操作，记录实验现象以及分析整理资料后，对事实进行加工和整理，初步判断事实、证据和假设之间的关系，对猜想和假设进行论证。在这一环节中学生在教师指导下，通过与他人讨论，对所获得的事实与证据进行归纳，从而得出正确的结论。学生通过比较、分类、归纳、概括等方法认识知识之间的联系，形成合理的认知结构。
例如，按上述各实验方案进行实验后，各组学生获得如下事实：
（注：以上有关pH的计算和电离常数的相关知识可由学生自学完成）
通过以上事实，组织学生进行讨论，最后大家达成共识——在双氧水中滴加石蕊是不会变红色的，而在实验中之所以会变红是由于混有酸性杂质的原因。
5.反思与评价
通过上述“问题—假设—设计方案—实验以及查阅资料验证—表达与交流”的学习方式后，教师应引导学生对探究活动进行反思，让他们发现自己与他人存在的不足，并提出改进的具体建议。通过反思与评价，学生能够体验探究活动的乐趣和学习成功的喜悦，同时可培养学生对探究结果的可靠性进行评价的意识。
总之，在化学教学中，实验异常现象是实施素质教育的好素材，教师如果善于抓住机会，充分挖掘其中蕴涵的教育功能与教学价值，就可以取得从正常实验中所得不到的效果，达到用正常实验难以实现的目标。