實驗教學
作者：李翠垠
1 探究背景
魯教版（五四製）八年級化學第五單元第一節“質量守恒定律”是初中化學的核心內容，利用實驗探究質量守恒定律是本節的教學重點。在此之前，學生通過對原子、分子的學習和微粒觀的建立，已經能從微觀角度上理解化學反應的實質，認識到化學反應的過程就是原子重新組合的過程，但是還不能將化學反應過程中原子的“三不變”（種類、個數和質量不變）和化學反應前後物質的質量守恒這一宏觀現象聯係起來。特別是在有氣體生成的化學反應中，當學生看到由於浮力的影響而導致天平失衡時，更是百思不得其解，甚至質疑質量守恒定律。鑒於學生產生的認知衝突，筆者引導學生進行消除質量守恒定律實驗中消除空氣浮力影響的專題探究。
2 探究目的
實驗是進行科學探究的有效方法。為了幫助學生從微觀本質和宏觀質量兩個方麵準確理解化學反應，在學生頭腦中形成正確的第一印象，筆者將探究活動的重點放在探究質量守恒定律的實驗設計上。原因有三：1）加強科學探究是本次化學課程改革中最突出的特點，完成科學探究的關鍵是對實驗方案的設計，因此在教學中教會學生合理設計實驗顯得尤為重要；2）學生的年齡特點決定了他們對動手實驗的興趣遠遠大於對文字和語言的興趣，他們更喜歡在實驗中獲得成功的體驗；3）研究表明，親身體驗獲得的知識在人的頭腦中易形成永久性的記憶。
3 探究主題
探究質量守恒定律的實驗有多種，其中操作難度較大、容易出現誤差的是有氣體產生的化學反應。在以往驗證質量守恒定律的實驗教學中，對於產生氣體的反應多選擇帶有氣球的密閉發生裝置，這種裝置的最大優點是保證反應體係的質量不損耗，然而卻不能讓學生看到天平依然平衡的直接印象。教師在課堂上往往需要花費不少的時間從浮力的角度來解釋這一現象。通過調查，筆者還發現，由於不同學科的進度問題，目前初三學生還未在物理課上學到浮力的係統知識，教師的解釋在學生麵前將顯得十分單薄，致使學生以為教師在尋找借口，自圓其說。因此，筆者將這次探究活動的關鍵定位在如何消除質量守恒定律實驗中空氣浮力因素的影響。
4 探究過程
4.1 課前感知，發現問題
1）設計。指導學生利用錐形瓶、雙孔橡皮塞、玻璃管、氣球、分液漏鬥連接成密閉裝置。
2）操作。將氣球套在玻璃管上，將其與分液漏鬥分別固定在雙孔橡皮塞上。檢查氣密性後，先在錐形瓶中裝入二氧化錳粉末，塞緊橡皮塞後再向分液漏鬥中加入適量的過氧化氫溶液。將裝置置於托盤天平左盤上，調節至平衡，然後打開分液漏鬥的旋轉活塞，讓過氧化氫溶液不斷滴入錐形瓶中。
3）現象。學生會看到錐形瓶中產生大量氣泡，氣球逐漸脹大，天平指針向右偏轉。
4）解釋與困惑。因為學生已經學習氧氣的實驗室製法，所以他們很容易明白氣球的脹大是因為氧氣的不斷產生。然而在氣體不泄漏的情況下，為什麼天平指針發生偏轉呢？
5）初步結論。學生盡管還不明白浮力，但是經過交流，還是達成這樣的共識：天平的失衡是由於氣球的脹大。
4.2 課堂探究，解決問題
那麼，如何讓天平仍然保持平衡呢？這是上課伊始筆者向學生提出的探究任務，也是學生在課前就反複思考的問題。這時候如果讓學生立即進入探究，會“欲速則不達”，因為學生會覺得難以下手，有的可能會貿然去掉氣球，使用帶有分液漏鬥的單孔橡皮塞而導致塞子衝出造成意外傷害。所以，筆者采取以下做法。
1）對課前實驗現象作出解釋。首先和學生一起對課前實驗進行深入的分析，補充完善他們的初步結論，指出氣球脹大帶來空氣浮力的增大，就像一隻手輕托左盤，使得天平指針向右偏轉。這樣，學生豁然開朗，馬上找準切入點，即想辦法讓脹大的氣球癟下去，消除浮力變化產生的影響因素。
2）指導學生自主探究。①劃分探究小組。將學生6人一組，分成探究小組。分組時盡量優劣互補、男女比例合適，這樣既有利於學生之間的合作，又便於利用學生的好勝心理激發其競爭意識和創新潛能。②各組商討實驗方案。科學探究的中心環節是針對發現的問題進行實驗方案設計。在小組長的帶領下，大家集思廣益，通過討論、查閱資料，設計出能消除空氣浮力變化的實驗方案。在此過程中，學生將感受到團隊的力量遠遠大於個人的力量，同時也學會尊重他人、欣賞他人。③成果展示交流。各小組在交流展示的過程中學會評價實驗方案，找出自己的得與失，在比較中不斷進步。