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实验“异常”现象中的科学探究

玉环城关一中    陈凌斐

摘要:教学中科学实验“异常”现象中的教学误区导致了教学中教育的缺失,而以教学中科学实验“异常”现象为契机,通过“异常”激趣, “异常”激智, “异常”激疑等手段,能有效地培养学生的探究意识、探究方法和探究精神。

关键词:实验“异常”现象、科学探究

教学中科学实验沿着预定的方向进行,是课堂教学的预设,能让学生领略到实验成功的喜悦,并加深对科学概念和规律的理解。但教学中的科学实验是借助于各种仪器、设备,人为地改变、控制某些实验条件,排除各种干扰,突出主要因素,对客观事物进行观察、分析的一种科学方法。尽管在课堂教学中,教师都十分注意演示实验的示范性,有时为了获得最佳的实验效果,最明显的实验现象,往往事先要进行多次的实验,甚至与同行共同探讨,选择最佳的实验方案,演示时操作规范,讲解到位,使实验现象理想化。但由于实验现象和结果受到各种因素的影响,如药品的纯度、浓度、反应物比例、添加顺序、外界温度等,导致在实验教学中难免遭遇到“失败”,出现与教材、理论推导不相符合的现象和结果。这种现象和结果就是科学实验中的“异常”。

通常在演示实验中出现“失败”,教师往往一句“真理往往是经历无数次失败后产生的,我们再来一次。”而对实验中为何“失败”、为何“异常”等现象不作过多的解释,怕耽误时间,怕影响最后的结论得出。这种重结果轻过程、重结论轻探究的教育方法,既不能让学生信服知识的可靠性,又失去了培养提高学生分析能力和探究精神的良好教育契机。甚至在学生实验中,也往往只要求学生“照方抓药”,对个别学生就实验中出现“异常”现象而提出的疑问不了了之,更不会去深究或提出让全班学生来共同分析。诸如此类都导致了教学中教育的缺失。

如何看待实验教学的的“异常”现象,挖掘“异常”中蕴涵的教育教学价值,是一个值得探讨和研究的课题。本文试从几个案例着手探索将“异常”转化为可利用的教育资源的方式。

一、“异常”激趣,培养探究意识

某教师在《结晶和结晶水合物》一节的教学中,提出“你如何把溶解在水中的KNO3拿出来?”要求学生通过实验进行探究。学生设计了以下的实验过程:取一定量的KNO3晶体溶解在烧杯的水中——将烧杯放在酒精灯上加热——把加热的烧杯放在水槽中进行冷却——观察实验结果。最后学生得出的结论是:冷却热饱和溶液不能结出晶体。这一结论与教师预想的大相径庭。但该教师没有深入研究学生失败的原因,只是直接告诉学生这一结论是不正确的,并指出实验失败是由于KNO3溶液不饱和。象这样,当学生的探究失败,得不出结论或得出的结论错误时,教师直接抛出正确的结论,没有深入引导学生分析失败的原因,让学生继续探究,既使得学生养成了不求甚解的学习习惯,也不利于培养学生坚韧不拔的科学精神和探究意识。科学探索和创造发明正是成千上万次实验失败后的最终成功。失败的经验对学生而言也是宝贵的探究体验,是培养学生探究意识的良好的教育资源。因此,教师应该正视学生的实验失败,并将它转化为一种教学资源,使之有利于培养学生的探究意识。

某教师要求学生回家测试人体血液的pH,大多学生的结果是碱性,而有一个学生测试结果是酸性。面对“异常”现象,该教师让学生猜测为什么会出现这种情况?学生提出了许多的假设,例:可能是血液本身红色造成pH试纸显色观察的误差等。该教师同学生一同用实验证明学生假设的正误。最后得出pH试纸直接测定血液的pH实验是血浆的pH,而直接用刀刺手指得到的血液中有血细胞的存在,它的凝固影响了测试的过程,导致了实验结果的错误。此案例中,当学生的实验结果出现“异常”时,教师要做的不是简单纠正答案,更重要的是帮助学生找出症结所在,并引导学生寻找更合适的实验方法,使学生从中体验到科学探究的情趣,是有助于培养学生的探究意识。

二、“异常”激智,培养探究能力

某教师在上《唾液淀粉酶的消化作用》时,学生按照实验步骤加淀粉糊——加唾液——37℃水浴——加碘酒检验,检验结果是:全部学生的加清水和加唾液的两只试管中滴入碘酒后都变成了蓝色,与预期的结果不一样,实验失败,学生感到很疑惑,教师也大感意外,最后想到可能是课前用大烧杯统一配制的淀粉糊存在问题,于是就告诉学生:“今天的实验大概是实验室的淀粉糊有问题,本来加唾液的试管滴入碘酒后是不变蓝色的,大家记住这个结果就可以了。”象这样,教师没有引导学生对失败的实验继续探究,也没有让学生猜测实验失败的可能原因,如:“加入的唾液的量是否太少了?”“水浴的温度是否控制正确?”“消化的时间是否足够长?”“淀粉糊的浓度是否太浓?”“干淀粉的品质是否纯净?”等。其实根据全部学生实验失败的这一点,可以推断失败的原因出在淀粉糊上,如果让学生重新制作淀粉糊再进行实验,探究就应该可以获得成功的。

在“氧气制取”实验中,某学生擅自操作弄破试管,教师并没有一味批评,而是要求大家讨论“他的试管破裂的原因有那些?”。学生纷纷发表自己的意见:“可能是被他摔破的”、“可能是试管夹位置不对造成”、“可能是加热时,试管外壁水没擦干,造成试管受热不均”、“可能加热时底部接触到灯芯”、“可能加热后没有冷却,直接放入水中”。最后证实,该学生的试管破裂原因是热试管接触冷水而破裂。在本案例中,对于课堂上发生损坏试管的“异常”现象,教师及时巧妙地利用这个事件,让学生去完成一项探究实验过程中如何避免试管破裂的方法,使学生经历了有针对性的提出问题,建立假设,获得事实与依据,并最后得出结论和进行交流的探究过程。从而把原来可能造成课堂的尴尬“异常”现象转变成一个探究过程,成为可利用的教育资源,不仅使学生在探究过程中端正了探究的态度,培养了探究能力,而且对相关知识进行了统整。

三、“异常”激疑,培养探究精神

“同名的磁极相互排斥,异名的磁极相互吸引”,谁也不会对它的正确性产生怀疑,然而有一位学生在课堂探究活动中,用她的实验对这条科学结论大胆的提出了质疑。在让两条磁铁的S极相对的位置时,再在两个条形磁铁的S极之间放一枚1元硬币。当用手拖动其中一条磁铁时,发现另一条磁铁也跟着移动。从而提出:同名磁极是可以相互吸引的。后来通过实验证明:若两条条形磁铁的磁性较强,出现的现象并非如此。面对这样的“异常”实验现象,面对学生的可喜发现,面对所表现出来的探索和求实的精神,教师应当是成为学生学习活动的激励者和促进者,并给于充分的肯定和极大的赞赏,这种肯定和赞赏将化成源源不断的动力,从而培养学生的探究精神和责任意识。实验中的“异常”现象从知识建构角度看,是具备一定难度的学习材料,教师要敏感地聆听和细心地观察,才能以融洽的课堂气氛和平等的师生关系来创设出探究的问题情景,有利于充分发挥学生的主体性进行积极地探究。

当然,有些科学实验中的“异常”现象还无法用中学科学知识来加以解释,但我们没有必要回避。因为学无止境,知识需要我们不断地去提升,中学生的探究活动仅仅属于一种在现有知识的基础上对新问题、新知识的发现,其本质是对科学探究的模仿,重在让学生感受、理解知识产生、发展的过程,让学生在自由活动中求发展,在自主探究中求创造。

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