化學實驗中的現象、感知與思維
客觀、鮮明的化學現象作用於感官,引起思維,是學生在化學實驗中獲得知識,培養能力的前提。其效果的好壞,除實驗手段外,還與教師的恰當引導,有效的啟發有關;也受學生的智力因素和非智力因素的製約。為了減少片麵性和盲目性,湖北荊門沙洋中學熊清和老師分析研究了化學實驗中的現象、感知與思維的問題:
要有客觀鮮明的化學現象化學現象是實驗成敗的重要標誌,也是引起學生感知、思維的先決條件。要讓它客觀、鮮明,就必須精心設計實驗裝置;有效地控製實驗條件;規範地進行操作;確定適宜的背景。
(1)裝置的設計
現行教材中設計的實驗裝置,雖然大部分實驗的效果較好,但也有少部分很難達到預期的目的。
如氨的催化氧化裝置,很難看到氣體呈紅棕色。這是因為做這個實驗時一般在秋末或冬初,室溫較低,待紅熱的鉑絲移近液麵時,熱量已散失殆盡,所以不能維持反應。若把裝置改成將鉑絲繞在一小塊散熱很慢的陶土上加熱至紅後,懸置於濃氨水的液麵之上,鉑絲會持續幾分鍾的紅熱,而且有紅棕色氣體生成,一段時間之後,還可以看到瓶內充滿白煙。
(2)有效地控製實驗條件,以免副反應引起學生的錯覺如用稀硫酸做電解質溶液進行銅鋅原電池實驗時,當我們用導線連接銅、鋅片之後,銅片上出現大量氣泡,鋅片因含雜質也產生氣泡。這種現象無疑會使學生產生錯覺。若用氯化汞溶液將鋅片浸泡,使其表麵生成一薄層鋅汞之後,再做上述實驗,鋅片上就不會再有氣泡。
(3)規範地操作
好的裝置誠然重要,若沒有規範的操作也不可能產生理想的化學現象。如纖維素的水解實驗,必須讓其在酸性較強的環境中(一般用70%的硫酸)水浴加熱十分鍾左右,再進行冷卻、中和,直到溶液呈現亮棕色時,才能用新製Cu(OH)2作是否水解的檢驗。若在加熱至沸後立即中和並隨之加入新製的Cu(OH)2,即使加熱時間再長也看不到被還原的紅色Cu2O沉澱。
(4)確定適宜的背景
有些化學現象不鮮明,必須選擇適宜的背景。因此化學現象與背景的對比度越大,觀察者的感知就越清晰。如中和滴定時,在錐形瓶下襯上白紙,做丁達爾現象的實驗時把盛液溶膠、溶液、濁液的試管分別置於內層塗黑的暗盒裏來觀察光源透過時的現象。這些都是為了加強化學現象的客觀性和鮮明性。
準確地感知
人所共知,化學實驗是師、生、客體三者相互作用的動態過程。上述所涉及的僅是客體的一麵。如果教師不有效地引導學生去感知有關現象,客體也是無法進入其主觀意識的。加之人的感知都是具體的,不帶有什麼抽象性,而且各個不同的人,不僅具有知識、經驗的不同,還有心理特征和心理傾向的不一致,要客觀地去感知化學現象就必須做好如下幾點:
(1)把握時機,攝取足夠的信息量從心理學的角度看,感覺雖受諸多因素的影響,但感覺與攝取的信息量成正比。所以引導學生對化學現象進行觀察時要盡量捕捉更多攝取信息的時機,特別是對那些稍縱即逝現象的攝取更應如此。如配製銀氨溶液時,學生往往觀察不到在硝酸銀溶液中加入氨水時沉澱由白色變成褐色的現象。但若在學生做實驗前教師強調了:①用稀氨水,②逐滴緩慢加入。學生就一定可以捕捉到這一信息,在反複的實驗中自然會加大信息量。
(2)避免感知的片麵性,人的感覺不是機械地受製於客觀現實,還受其知識、經驗、興趣、愛好、情緒與心理需要等諸方麵的作用如把鉀、鈉單質分別放在滴有酚酞試液的蒸餾水中比較其反應的劇烈程度時,愛好音樂、舞蹈的學生首先感覺到的是“吱、吱、吱”有節奏的響聲和金屬球在水麵輕盈、灑脫移動的態勢;愛好美術的學生首先感覺到的是紅顏色由局部到全部,由淺到深的變化過程;性格活潑的學生往往將注意力集中到水麵上遊戈的閃亮的小球上,一般不會覺察出小球已成液態;性格沉靜一些的學生才會覺察金屬小球已成為液態。
為了避免感知的片麵性,在學生動手做實驗前,教師就應給學生列出觀察提綱。如:①鉀、鈉在放入水中,前後的狀態是否一樣?②與水的密度比較,誰大?③分別與水反應的劇烈程度有無區別?④水的顏色變化過程是怎樣的?這樣就可以加強學生觀察的目的性,集中他們的注意力。
(3)防止視覺後象和習慣對觀察靈敏性的影響觀察中的視覺後象影響是造成實驗誤差的根源之一。如用標準酸溶液去滴定以酚酞做指示劑的堿液時,達滴定終點後造成過量滴加的原因就是粉紅色消失之後,實驗者大腦中的表象並未同時消失。習慣對感覺靈敏度的影響往往也是產生實驗誤差的原因之一。一個家住小氮肥廠的學生對氨氣的感覺很遲鈍,這就是所說的習慣的影響,即刺激強度與作用的時間成反比所致。