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摘 要：初中科学课程是一门理论与实践结合紧密的课程,因此做实验是必不可少的环节.科学实验在进行过程中往往出现非预设的情况,即发生“意外”.教师应关注这些“意外”现象的存在,利用好“意外”资源,引导学生对它们进行分析,以培养学生严谨求实的科学态度,提高学生分析问题和解决问题的能力,激发学生的创新思维,从而提高学生的科学素养.
关键词：科学实验 意外 科学素养
初中科学教师在进行实验教学时,往往会精心设计实验过程,而且对实验结果会有很多预设.到位的预设可以避免教师因出现“意外”时手足无措和匆忙应付,但是在实际的实验教学中,经常出现一些预设不到的现象,即产生“意外”.面对“意外”,教师应该如何应对?笔者对这一现象进行了关注并积极探索,在利用“意外”现象提高学生科学素养方面有了一点心得.
一、科学实验中出现“意外”的原因
1.教师专业素养欠缺
初中科学是以实验为基础的综合性学科,涵盖面广,一些专业素养不够的教师在上实验课时,对实验结果可能会预设不足,从而导致不能出现理论上应有的现象.例如在《寻找金属变化的规律》的课后练习中,推测金属钾、钠与硫酸铜溶液反应的现象.学生根据提示和已有知识能推测出有蓝色絮状沉淀现象.但在实际操作时,经常会出现反应同时生成蓝色絮状沉淀和黑色颗粒的现象,甚至还会发生爆炸,导致实验危险性增加.教师一时也无法对这些现象作出解释.
2.实际操作过程不同引起“意外”现象
教科书预期的实验结果往往是基于比较规范的操作,但是实际情况不然.化学实验中,试剂滴加的多少、浓度高低、前后顺序和物理实验中拉动物体的速度等均可引起实验中出现“意外”现象.如在“探究感应电流的大小与哪些因素有关”的实验中,有些学生发现导线来回切割速度越大,电流表的指针偏转角度越小,从而得出“导线的切割速度越大,感应电流越小”这样一个错误结论.此时若硬生生把正确结论强行灌输给学生,既不让人信服,也不符合以人为本的原则.此时,应该让学生再实验再观察,他们就会发现,原来是电流表指针显示电流需要一段时间的延后,若再将两次导线的切割间隙延长些,就能观察到电流表指针摆动幅度增大,正确结论也就有了.同样在研究滑轮的性质时,学生拉升滑轮时不匀速,也有可能出现“动滑轮费力”这一与正确结论完全相反的结论.
3.实验误差太大引起 “意外”现象
实验器材日久不用、缺少维护,会导致很大误差,也就使得实验出现一些“意外”现象.如滑轮的轴和绳子间摩擦太大,测量力时就容易出现较大的误差,就不能得出正确结论.学生操作性误差太大也会引起“意外”的发生.如测定水的密度时,先测水的质量还是先测水的体积,以及如何测,都会由于操作中的误差,测出来的值和正确的结论相去甚远.
4.实验原理不完善引起“意外”现象
教材上有些实验原理也有一些漏洞.如在验证Ca（OH）2性质时,在2支试管中分别加入3毫升Na2CO3和FeCl3溶液,再滴加Ca（OH）2溶液,观察有什么变化发生?实际上,在FeCl3溶液中滴入Ca（OH）2溶液并未产生预想中的红褐色絮状沉淀,若在Ca（OH）2溶液中滴加FeCl3则有沉淀产生.因为Ca（OH）2溶液很稀,密度小于FeCl3溶液,往FeCl3溶液中滴加Ca（OH）2后,Ca（OH）2溶液漂浮在FeCl3溶液上,离子不能充分交换反应,当然看不到现象,实验也就产生“意外”了.
5.实验本身可操作性差导致“意外”现象
按着书本上的要求去做,不一定能做到书本上所描述的实验现象.例如：氧化铁和稀硫酸反应并没有产生预期的红色粉末逐渐消失、溶液呈的现象.《水的浮力》这一节中探究气体浮力存在的实验：“将充足气的篮球和套扎在气针尾端的氣球一起挂于杠杆左端,调整杠杆右端的钩码,使杠杆平衡,然后将扎在气球上的气针头插入篮球的气门内,气球随即膨胀,此时杠杆还能保持平衡吗?”曾有教师在公开课上采用这套装置进行实验时,气球没有鼓起来,导致实验失败.从中我们可以看出：篮球“充足气”,充足到什么程度,气球才能膨胀到图中所画的程度?课本描述中语言不严密,实验的可操作性差.
二、利用“意外”提高学生科学素养的途径
教师应把课堂营造成精心预设与生成相统一的多元发展的课堂,这样才是“充满生命活力”的课堂.实验中的“意外”就是多元课堂的一个切入点.要充分利用这些“意外”,提高学生的科学素养.
1.分析由操作引起的“意外”,培养学生科学的态度
初中科学对一些知识的描述或结论是定性的,没有定量化,这种模糊表述不仅不准确,甚至会带来科学性错误.
在一次 “检验二氧化碳气体”的实验中,可以看到有大量的气泡进入澄清石灰水,但是石灰水并没有变浑浊.实验出现了“意外”.产生这种状况的原因在于配制的盐酸浓度过高,产生挥发性,挥发出的HCl气体进入石灰水,导致干扰了实验结果.
对此,笔者带他们查阅了盐酸的知识,然后由他们讨论原因.学生思维活跃,有的说盐酸太浓,挥发的气体干扰了实验；有的说石灰石中的杂质和盐酸反应,产生不明气体干扰了实验等.笔者指导学生先从盐酸的浓度开始探究,在原来配制的盐酸中又加水稀释,重做实验,结果出现了预期的变浑浊现象.学生又提出了一个问题：“什么浓度的盐酸才算是稀盐酸,而且不容易挥发呢?”在课后活动中,我们用不同浓度的盐酸做了多组实验,尝试界定使澄清石灰水变浑浊的盐酸浓度临界值,学生也通过这种尝试,逐渐能用更数据化的语言来描述.
利用这一“意外”,学生不仅培养了更加专业化的科学素养,还体验了量变到质变的过程.
2.借助“意外”,培养学生的问题分析能力
曾经学生在探究碱溶液与酚酞作用的实验时,产生了“意外”现象：向氢氧化钠溶液中滴入酚酞试液,溶液变红,可不久红色又消失了,这是怎么回事呢?他们依据所学的科学知识,分别对“意外”现象的成因作了如下猜想：（1）可能是酚酞变质造成的；（2）可能是氢氧化钠变质造成的；（3）可能是酚酞与空气中的氧气反应造成的；（4）可能与氢氧化钠溶液浓度大小有关；（5）可能是试管不干净,残余少量酸.
意外论文参考资料：
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