借助化学探究实验 培养学生思维能力

季龙新

（南通市通州区石港中学 226351）

随着新课程标准的实施，进行以培养学生的科学探究和实践能力为核心的全面素质教育已成为社会各界的共识，与此相适应的新的学科教学模式的研究也日趋深入。在实践中我们不断意识到：化学教学应该倡导学生主动参与活动，变学生的“授受式”学习为“自主式”、“探究式”学习。在教学过程中不失时机地培养学生化学学科的思维方法和科学素养，使学生能够自觉地按照化学学科的特点去分析和解决问题；注重学生科学探究能力的培养，突出化学对生活、社会发展和科技进步的重要作用，是我们化学教育工作者的职责。下面是我在教学中借助化学探究实验，培养学生思维能力的一些做法，供大家参考，如有不当，请各位同仁批评指正。

一、结合化学课本中演示实验设计探究实验，培养学生创新思维能力

在学完人教版下册第十单元《酸和碱》的内容后，结合人教版上册第六单元《碳和碳的氧化物》中课题1“金刚石、石墨和C60”中【实验6-2】用木炭还原氧化铜的实验（实验装置图如下）设计探究实验：将干燥的木炭粉和氧化铜的混合物放在试管中加强热至无气体生成为止，然后先把导管上弹簧夹移至橡皮管上将橡皮管夹紧，再停止加热。待试管冷却至室温后，将试管内剩余固体倒出，观察到剩余固体中既有红色物质，又有黑色粉末。红色物质是铜。那黑色粉末是何物质呢？请学生们猜想并设计实验加以探究。待学生思考一段时间后，再提问学生黑色粉末的组成。甲学生猜想是氧化铜；乙学生猜想是木炭粉。有无可能是氧化铜和木炭粉的混合物呢？有的学生说有可能；也有学生说不可能。在对实验作了深入分析后，知道试管内物质加热至无气体生成时，试管内剩余固体中不可能再同时存在氧化铜和木炭粉了。

在学生知道了黑色粉末可能是氧化铜或木炭粉后，接着提问学生如何通过实验加以验证？有的学生说：将剩余物质放在空气中灼烧，若黑色粉末消失了，说明该黑色粉末是木炭粉，若黑色粉末不消失，则是氧化铜。

此实验设计方案是否科学合理呢？要求学生根据木炭还原氧化铜实验中剩余物质的组成是铜和氧化铜或铜和木炭粉的混合物，分析上述设计方案的可行性。提问学生：把试管中剩余固体放在空气中灼烧时，木炭粉能与空气中氧气反应生成CO2，黑色木炭粉会消失，那剩余固体中铜灼烧时，能不能与空气中氧气反应？如能反应，反应后会生成什么物质呢？学生们说能反应生成氧化铜。进一步提问学生，氧化铜也是一种黑色粉末，那最终黑色粉末会消失吗？至此，学生们才真正搞清了上述方案的不可行性。即不管剩余固体中黑色粉末是氧化铜还是木炭粉，通过在空气中灼烧剩余固体时，黑色粉末不可能消失，相反红色固体会消失。

上述设计方案不正确。那又如何设计实验来探究黑色粉末的组成呢？学生们经过思考后，有的认为可以向剩余固体中通入氢气并加热，看黑色固体粉末是否消失，若黑色固体消失了，则黑色粉末是氧化铜，否则是木炭粉；有的认为可以取少量剩余固体放在试管中，加过量的稀硫酸并微热，看黑色固体是否溶解，若黑色固体溶解了，则是氧化铜，若不能溶解，则是木炭粉。

针对后两种探究实验设计方案，要求学生说出其实验原理，并分析实验方案的可行性和实用性。经过分组讨论，学生们认为后两种实验设计方案均是可行的，但用通氢气并加热的方法不实用，因为该方案操作麻烦且不安全，要制氢气并检验氢气纯度，还要先通一会儿氢气才能加热，反应完成后要待试管冷却后，才能停止通H2，且实验中要多耗用药品。通过向少量剩余固体中加入过量稀硫酸并微热的方法，实验简单，现象明显，方案实用。

二、结合化学实验中异常现象设计探究实验，培养学生求异思维能力

在学习人教版下册第十单元《酸和碱》的课题1“常见的酸和碱”的内容时，有时做酸碱指示剂酚酞与酸或碱溶液作用实验会看到有异常现象发生，如向稀硫酸或稀盐酸中滴入无色酚酞溶液，有白色浑浊现象产生。如果发生这种情况，可先向学生说明这一实验现象与课本上所述酚酞溶液不变色的现象是相悖的，然后和学生们一起分析产生白色浑浊现象的原因并设计实验加以证明，再设法使异常现象消失。为了弄清原因，我们先要了解酚酞的性质及其溶液的配制方法。

实验室所用的酚酞是一种不溶于水的白色晶体粉末，易溶于乙醇。在碱性溶液中，酚酞的无色内酯开环生成醌式结构，颜色就呈红色。当遇浓的强碱时，酚酞又可转化为无色的羧酸盐。它的变色范围是 pH8．0（无色）～10．0（红色）。酚酞溶液的配制方法是：1L90%乙醇中溶解lg酚酞。实验室配制酚酞试液用的溶剂，也可用75%的医用酒精，如把约0．1g酚酞溶在100mL 75%的医用酒精中。用很稀的酚酞的酒精溶液做酸碱指示剂的效果比较好。

要求学生根据酚酞的性质，猜想稀硫酸或稀盐酸中滴入酚酞溶液后产生的不溶于水的白色固体是什么？此时学生自然会猜想到白色固体是不溶于水的酚酞。再要求学生根据酚酞溶液的配制方法加以分析，弄清酚酞从溶液中析出的原因。酚酞溶液配制方法中提到酚酞溶液配制很稀效果较好。若配制的酚酞溶液使用次数过多且放置时间太长，酒精挥发过多，其溶液浓度会怎样？学生们说溶液浓度会变大。若将浓度大的酚酞溶液滴入稀硫酸或稀盐酸中，酚酞溶液和稀酸接触后，酚酞溶液中的溶剂酒精就会有一部分要溶解到稀酸中的水里，此时酚酞溶液中的溶剂酒精量会变少，溶液中是不是就会有一部分溶质酚酞成为晶体结晶析出呢？学生们通过思考后，回答是肯定的。

在学生弄清上述实验异常现象原因后，再进一步提问学生，如何通过实验证明产生此现象的原因，又采取什么措施使异常现象中的白色浑浊现象消失呢？通过小组讨论，学生们认为可向该酚酞溶液中再加入酒精，使酚酞溶液浓度变稀，然后取未使用过的上述稀硫酸或盐酸，滴入稀释后的酚酞溶液，看有无白色浑浊现象产生。按照学生们的想法，并用稀释后的酚酞溶液做了重复实验，发现酚酞溶液滴入稀硫酸或稀盐酸中无任何现象产生，证明对上述实验异常现象产生的原因的分析是正确的。在此基础上，学生们也就很快想出了使浑浊现象消失的方法。具体实验操作如下图所示：

三、结合化学课本中所学知识设计探究实验，培养学生发散思维能力

在学习人教版下册第十单元《酸和碱》的课题1“常见的酸和碱”中碱的物理性质时，取2～3粒氢氧化钠固体放在一块表面皿上，观察其具有吸收水分发生潮解的性质后，未将其及时处理掉，放在空气中暴露了1～2天时间，看到其表面的水分没有了，固体表面变成与原来氢氧化钠固体颜色不同的白色。

利用上述实验后粘贴在表面皿中的物质，待学生学完了盐的化学性质后，结合氢氧化钠能与空气中CO2反应生成碳酸钠和水，碳酸钠溶液呈碱性的知识设计了一个探究实验：证明暴露在空气中一段时间的氢氧化钠固体已变质。

先让学生猜想上述实验中暴露于空气中几天后的氢氧化钠固体表面产生的与原来氢氧化钠固体颜色不同的白色物质是何物质？甲学生猜想是碳酸钠；乙学生猜想是碳酸钠和氢氧化钠的混合物。如何通过实验证明白色固体物质中含有碳酸钠？丙学生提出的证明方法是向白色固体中加入过量稀盐酸，看到有气泡产生。

然后又让学生思考如何通过实验证明氢氧化钠固体有无全部变质？提问学生能否通过向将变质后的物质溶液中滴加酚酞溶液的方法来证明氢氧化钠是否全部变质？有的学生回答能，因为氢氧化钠溶液能使酚酞溶液变红；有的学生回答不能，因为题中已告诉我们碳酸钠溶液呈碱性，也能使酚酞溶液变红，即不管氢氧化钠有无全部变质，变质后的物质的溶液一定呈碱性，一定能使酚酞溶液变红。不能通过向变质后的物质溶液中加酚酞溶液来检验其中是否含氢氧化钠，那我们可采取什么方法呢？提示学生需先加入一种呈中性的不与氢氧化钠反应而只能与碳酸钠溶液反应且反应后无碱性物质生成的物质的溶液，将碳酸钠全部反应掉后，再加入酚酞溶液，看酚酞是否变红，若变红说明固体中仍有氢氧化钠存在；否则氢氧化钠已全部变质。具体实验操作可用下图表示：

通过以上的探究实验，我们不仅能培养学生的思维能力及灵活运用知识分析和解决实际问题的能力，而且能提高学生的科学素养及自主探究和自主学习的能力，还能使学生在做化学 （即探究）中形成终身学习的意识和能力。