一、             在探究中发现“问题”

 

在学习《钠》时用生活中常见的金属（铜片、铁片）与金属钠进行对比实验，引导学生探究金属钠的性质。于是把全班学生分成若干个实验小组（每四人为一小组）。把本次实验所需的实验器材分发给每组学生。我给学生提出了四个问题，并要求学生在认真观察实验现象的基础上回答问题：

 

【问题一】用小刀能够切割铜片和铁片吗？如能切割，请观察断面的颜色。

 

【问题二】把铜片和铁片放在酒精灯上加热能熔化吗？你能观察到什么现象？

 

【问题三】把铜片和铁片放入水中能溶解吗？能浮在水面之上吗？

 

【问题四】如改用钠块重复上述实验，你以为能看到哪些奇妙的现象呢？

 

这些问题的设计是基于以下认识进行的（表1）：

 表1 金属钠性质对比实验设计意图

问题组	设计意图
【问题一】-【问题四】	发现金属钠的硬度，观察金属钠的颜色等
【问题二】-【问题四】	发现金属钠的熔点，发现金属钠的活泼性
【问题三】-【问题四】	发现金属钠的密度，发现金属钠的活泼性

 

学生按要求动手实验，认真观察现象，并由小组成员代表汇报实验结果。

 

就在我对学生的课堂表现感到满意时一个意外出现了，学生在做金属钠加热熔化的实验时（如图1所示），出现了一种我课前没有预想到的现象——很多学生金属钠在石棉网上燃烧后得到的产物有黑色物质，并且在石棉网上几乎看不见淡黄色的Na₂O₂生成，这与教材中描述差异很大。这是怎么一回事情？我当时困惑了。

 

如果不进行更深入的研究，将会对学生产生怎样的影响呢？我不敢再想下去，于是我壮了壮胆，反问学生：“可能是什么原因影响了实验呢？”经过了一番讨论，同学们认为出现黑色的物质可能有以下两种原因：

【猜想一】可能没有把金属钠表面的煤油用滤纸吸干净。

【猜想二】石棉网的材料可能对实验起干扰作用。   

 

二                   在探究中寻找“真理”

 

其实我对自己的分析也没有多大的把握。

 

为了验证【猜想一】，所以我马上将学生分成三大组进行实验探索——【实验一】，要求学生对金属钠做如下三种不同的处理：

 

【第一组】把金属钠的表面煤油不用滤纸吸干；

 

【第二组】把金属钠的表面煤油用滤纸吸干；

 

【第三组】把金属钠的表面煤油用滤纸吸干并且切除钠表面的一层。

 

为了排除【猜想二】的干扰，用蒸发皿代替石棉网。实验的结果（表2）让我很高兴。

 

表2 对金属钠表面进行不同处理的燃烧实验现象

 

组别	【第一组】	【第二组】	【第三组】
对金属钠的处理	把金属钠的表面煤油不用滤纸吸干	把金属钠的表面煤油用滤纸吸干	切除金属钠表面的一层
燃烧产物的颜色	淡黄色固体， 大量黑色固体	淡黄色固体， 少量黑色固体	淡黄色固体， 无黑色固体

 

通过【实验一】的研究，可以说明煤油确实是金属钠加热熔化时生成黑色固体物质的原因之一，从上面的实验结果还可以看出煤油越多，生成黑色固体越多。该黑色固体物质的可能是由煤油不完全燃烧所产生的碳。

 

此时的课堂，学生的兴奋程度达到了高潮，我看到了一张张脸上露出的灿烂笑容，就连我自己也在同他们一起欢笑。但是课堂所剩的时间不多了。

 

为了验证【猜想二】也就是由石棉网的材料产生了黑色固体物质，我进行了演示实验【实验二】把金属钠表面先用滤纸吸干净，用小刀切除表面一层(排除煤油的干扰)，这一次我把钠放在石棉网上加热燃烧，结果产物主要是黑色固体和少量淡黄色固体。

 

这可以说明石棉网也是影响金属钠燃烧的因素之一。

 

很明显淡黄色固体是Na₂O₂，那么这一次的黑色固体又是什么呢？

铃声就是命令，课堂由此而结束，但预计的教学内容还没有完成，课堂上遇到的问题还没有真正解决。

 

三、             在探究中解决“问题”

 

课后，我带着问题走进实验室，因为我希望在实验室中能给我满意的回答。

 

我想：石棉网的主要成分是“石棉”和“铁丝”，铁在高温下可以形成“黑色固体”——四氧化三铁或是氧化亚铁。

 

于是，我用镊子取出少量【实验二】中产生的黑色固体放入试管中，加入适量的稀盐酸并加热，得黄绿色悬浊液，然后滴加KSCN溶液发现最后溶液变血红色，说明溶液中肯定含有Fe³⁺。该黑色固体可能是氧化亚铁或四氧化三铁。

 

但问题是：金属钠直接接触的是“石棉”，而不是“铁丝”。这“Fe”从何而来？

 

我用镊子取出一只新的石棉网上的少量白色物质，放入试管中，加入适量的硝酸，发现白色物质溶解了，再滴入KSCN溶液——变血红色，说明铁元素来自石棉网中的材料。这时困惑全解，感觉一身轻松，心情无比的愉悦。

 

几天后一直在查找有关石棉网的资料，后来知道其主要成分是镁、铁等的硅酸盐。我的眼前出现学生做实验时出现的黑色固体产物，这时的答案已经很清楚，黑色物质是碳或铁的氧化物。

 

可是我又想到这铁的硅酸盐是通过那一个途径演变到铁的氧化物的呢？是加热分解？钠燃烧产生的高温下钠把铁置换出来，再氧化成氧化物？……

 

这一连串的问题让我更清晰了：我们不但要给学生探究的机会，我们更要给我们自己探究的机会。这不就正是我们迫切需要的探究精神吗？