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化学实验教学中的异常现象及其合理利用
发布时间:2018-04-09
  众所周知,化学是一门以实验为基础的自然学科,它在素质教育、创新能力培养以及教学改革中发挥着至关重要的作用。河南护理职业学院药检系药检系化学实验中心承担着无机化学、有机化学、分析化学、生物化学、分析化学、医用化学、基础化学等学科数个实验项目(以下统称化学实验)。在化学实验教学中,不论是教师的课前演示,还是学生亲身实践,在学习过程中会不可避免的出现一些失误、事故甚至是异常现象,比如化学物质相互发生反应后的颜色变化异常、生成物气味异常等等。某些与正确的实验结论不相符的异常现象会在一定程度上误导学生产生错误的认知。如果指导教师发现得不及时,必然会对导致教学效果偏离教学目标,甚至会打击学生实践和探索的积极性。及时查明异常现象的成因,通过适当的阐释和引导帮助学生修整错误的实验步骤,得到正确的实验结果,有助于培养学生求真务实、勇于探索的高贵精神,提高其参与实验课程的积极性和主动性,同时对于教师的教学能力和专业素质也是一种锻炼。本文首先重点分析实现现象异常现象及其成因,继而介绍合理利用化学实验中的异常现象在化学试验教学中对于提升学生的化学学科的素养以及进一步完善也化学学科的知识架构和教学体系的重要作用。旨在通过有益的探讨不断深化化学实验教学模式,切实提高教学质量。
  
  1、实验现象异常的分析
  
  1.1 因试剂用量的不同引起的实验异常 在化学实验教学过程中,一些学生的操作步骤或实验习惯本身是有问题的,比如取药品时不用专用勺匙,无视实验规定凭直觉操作等等。在氧化还原反应中,验证高锰酸钾在中性溶液中的氧化性,加入0.05mol/L亚硫酸钠溶液1ml和蒸馏水1ml,再加入0.2g/L高锰酸钾溶液4滴,观察溶液颜色变化,由于试剂浓度较低,按此用量不能观察到明显的颜色变化,必须加入3克亚硫酸钠固体,高锰酸钾溶液要用1ml,才能出现颜色变化。
  
  1.2 因试剂引起的实验异常 学校的实验室所购置的药品并不是立刻就拿来实验,很多药品在长期的保存过程中由于各种各样的原因会变质,使得实验中出现了一些异常现象。
  
  1.3 因试剂加入顺序的先后引起的实验异常 在实际实验过程中,由于加入试剂的顺序可能由于操作人员的主观原因,发生变更,这就有可能造成实验现象不符合已有的结论,甚至完全相反的情况出现。
  
  例如在进行溴与苯酚的取代实验时,在浓溴水中加入苯酚溶液时,看不到白色沉淀的出现,只能观察出溶液变黄。但是如果调整加入顺序,在苯酚溶液中,加入1-2滴浓溴水,这时再观察实验现象,就与预期现象非常一致,在这种情况下,苯酚是过量的,所有实验效果也不一致。
  
  而在做乙醛的还原性实验时,如果根据教材要求的方法与步骤制作Cu(OH)2悬浊液,也就是将NaOH溶液滴入盛有CuSO4溶液的烧杯中,就能够出现很多絮状沉淀,在加热时,有时可能看不到黑色的CuO.并且根据上述步骤得到的只是碱式硫酸铜,颜色是绿色,也就无法看到Cu(OH)2的受热分解。因此,应当将步骤稍微调整,应为将CuSO4溶液滴入盛有NaOH溶液的烧杯中,才能确保反映过程中,NaOH的量始终充足。
  
  1.4 因试剂的纯度引起的实验异常 对于学生而言,在进行化学实验时,实验的不同对于药品的质量要求也是不同的,由于学校的实验条件比较有限,经常会出现一些失常的情况。使用酸度对溶液的pH值进行测量时,需要先校正pH计,此时所使用的试剂必须校是优级纯的,否则将会产生极大的偏差。
  
  1.5 因副反应的存在导致实验现象异常 在很多化学反应中,副反应的现象都比较多,在一些情况下出现的副反应甚至会对实验结果产生影响,并对实验现象也会产生干扰。比如在《氮和磷》一节中的练习题有:“用大试管收集满NO2气体,并在水槽中倒扣,在不久之后,就能够看到红棕色气体不见,而水面出现了上升,大约到容器的2/3……”但是进行实验时,所收集的气体常常含有较多杂质,进而发生很多副反应,水面实际上升的高度会更高。
  
  1.6 因实验温度控制不当引起的实验异常 在化学实验中,温度的影响非常大,不仅影响着反应的趋势和速率,在很多情况下也决定了反应是否发生或者发生的方向等。因此,在实验时,需要控制好温度,这对实验而言非常重要。例如在做生化酶的专一性及影响酶促反应的速度实验时,要求沸水浴灭活唾液淀粉酶,但如果温度不够,酶的活性不会完全灭活,加入班氏试剂后,会有浅蓝色出现。
  
  在实际进行实验教学时,不仅要对上述因素进行考虑,还要考虑到试剂的浓度以及选择和介质环境等,还要判断仪器与装置是否合理等,同时实验人员本身是否具有过硬的专业能力也是决定实验成败的关键。
  
  2、合理利用化学实验中的异常现象的探究价值
  
  在进行化学实验时,所出现的异常现象也是开展化学研究的重要资源,具有很高的价值。首先,在内容方面,化学课堂与实验异常现象的出现是同步的,很多异常现象都是在课堂上出现,其内容都和对应的化学知识关系密切,也都在学生的认知范围内,通过探究可以让学生更加清楚所学的知识,印象也更加深刻。其次,在运用手段与方法方面,应当以应用当前的试剂和仪器为主,同时配合一些更为先进的实验工具,不仅能够强化学生的技能,也能够拓宽其视野,提高其对问题的解决能力。
  
  探究异常现象也比较符合学生的心理特点,更加容易产生师生共鸣。对实验异常现象进行探究,也正符合探究性学习的本质,二者相辅相成。在此情况下,学生不仅能够掌握运用探究式学习方法的要点,也能够更加清晰的认识实验的异常现象。在此过程中,也对学生的创新意识进行了激发,形成了研究的学习科学知识的作风。
  
  2.1 利用化学实验中的异常现象,培养学生求实的科学态度 在实验时,如果出现了与老师预期不符的现象时,教师应当实事求是,沉着应对,对实验现象进行准确的记录,绝对不能以课本为导向进行实验教学,对于异常现象不加关注,反而人为捏造实验事实,以往预期的实验目标上进行引导。并且对于学生的实验,教师也应该密切关注,绝对不能以标准的实验现象作为判断学生实验成败的依据。因此,教师需要通过自身的示范,引导学生认真观察,科学的分析实验现象,也要让学生明白不得造假,必须严谨对待科学实验。
  
  2.2 利用化学实验中的异常现象,提高学生的观察能力 在“铁丝与硫酸铜溶液反应中,铁丝表面有气泡产生”这一异常现象并不明显,如果观察不仔细,几乎不会注意到。对于很多实验中的异常现象都是如此,如果不细心,很容易忽视一些异常现象。在科学发展的道路上,很多重大发现都来自于异常现象。所以,在实验教学时,教师应对学生进行引导,促使其形成严谨的科学作风,养成仔细观察的意识和能力。
  
  2.3 利用化学实验中的异常现象,激发学生的求知欲 在化学实验中所出现的异常现象,通常都会给学生带来非常大的好奇心,这也是激发学生对未知领域进行探索的动力。在实际教学过程中,学生可以发现异常现象中存在的问题,并可以提出一些更具教学魅力的问题。如果在化学实验中,所出现的一些异常现象,学生非常有兴趣时,老师可将其留给学生探索,设置一定的悬念,培养学生的求知欲与探索能力。对于个别实验来说,其出现异常现象的原因比较复杂,教师本人对此的了解也并不深刻,甚至存在一些领域内的尖端难题。对于这些情况,老师应当实事求是,向学生解释清楚,其中应当包含不同学者的看法与见解等,还应当鼓励学生在课余时间努力的进行探索,激励学生努力学习,探索未知世界的奥秘。
  
  2.4 利用化学实验中的异常现象,培养学生勤于实验,勇于探索的精神 化学学科的基础就是实验,同时实验也是学生积累化学知识和学习化学的重要方式。在实验中出现的异常现象,对于学生而言,是非常重要的探索和学习新知识的关键点。教师在实际教学时,要对学生进行引导,合理地使用化学实验中的异常点,采用科学的方法进行大胆严谨的猜想和论证,并帮助学生制定出更加严密和完善的探究计划与方案。而学生在进行探究时,可能会得出很多不同的结果。严格来讲,实验结果本身并不重要,最可贵的是学生大胆探索和躬身实践的专业精神。实验教师能够激发学生的求知欲,在实验过程中如果教师实时鼓励,则会大大提高学生实践探索的积极性和主动性,并且也能锻炼其创新能力。这对于培养学生敢于探究的精神大有裨益。在进行化学实验教学时,经常会出现一些异常的现象,这些现象在出现之后,教师需要正确认识,对出现的原因进行分析和探索,并采用有效的方式进行处理,这对于提升学生的化学学科的素养具有很大的帮助,也能够对化学学科的知识架构与教学进行不断的完善。
  
  3、结束语
  
  总之,在实验教学过程中一旦出现了异常现象,指导教师切不可敷衍行事,也不建议严厉地训斥学生,而是要认真分析并引导学生主动思考异常现象产生的原因,而后按照正确的实验步骤重新操作,鼓励其独自探索,将异常现象变为正确的实验现象,培养兴趣,这样我们的化学课堂才能成为学生创造性思维发展的殿堂,才是我们高效课堂发展的方向。
  
  参考文献:
  
  [1]江希华。浅谈出现在化学实验中的异常现象[J].苏盐科技,1999(04)。  
  [2]徐志萍。利用化学实验中的异常现象培养学生综合能力[J]. 科技信息,2009(13)。  
  [3]赵三银。无机化学实验现象异常的剖析[J].韶关大学学报(自然科学版),2000(02)。

 

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