以基礎實驗原理為背景,凸顯對實驗探究能力的考查

摘 要: 《2010年全國初中學生化學素質和實驗能力競賽(第二十屆天原杯)復賽試題》中實驗題部分，立足于基礎實驗原理與基本實驗技能，創設真實的問題情境，凸顯了對學生實驗探究能力的考查。

關鍵詞: 實驗探究能力 初中化學競賽 基礎實驗原理

《全日制義務教育化學新課程標準》指出:課程目標之一就是“幫助學生了解科學探究的基本過程和方法，培養學生的科學探究能力”。在實際的教學過程中，全體化學教師在培養和發展學生的科學探究能力上都給予了一定程度的重視。在不同類型的考試中，對學生探究能力的考查均占了較大的比例。化學競賽是實施素質教育的重要環節，是培養高素質、創新型科技人才的重要途徑，它既具有甄選功能，又是一種重要的課程資源，也是教師學習和提高的重要資源。[1]《2010年全國初中學生化學素質和實驗能力競賽(第二十屆天原杯)復賽試題》主旨在于促進提高學生化學素養，培養學生發現、分析、解決、評價相關化學問題的能力，因此特別強調了對化學實驗探究能力的考查。

對實驗探究能力的考查，大概可以分為以下幾個層面:考查根據問題提出實探究方案的能力;考查對實驗探究方案、探究結論進行分析和評價的能力;考查利用多種手段和方法形成實驗探究結論，并運用探究結果解決相關問題的能力。[2]我參與了本次競賽江西賽區第三大題的閱卷工作，對試題、學生的答題情況均比較熟悉。實驗題以對常見物質、基礎實驗原理的考核為背景，凸顯了對實驗探究能力的考查，下面對此加以具體分析。

24.某興趣小組用下圖所示裝置收集并測量反應產生的氣體及其體積。若用該裝置制取氫氣，通過分液漏斗中加入30mL稀鹽酸，與平底燒瓶中盛放的0.65g鋅粒充分反應(鹽酸足量)，已知該溫度下氫氣的密度為0.0892g/L，應能收集到mL的氫氣。

3次實驗收集到的氫氣體積的平均值約為242mL。你認為造成這種實驗誤差的主要原因是。

[試題解析]根據化學方程式的有關計算，可知0.65克的鋅粒與足量的鹽酸反應，產生氫氣的質量為0.02克，再根據公式V=m/ρ，求出氫氣的體積。但經過三次實驗測出氫氣體積的平均值卻大于理論值。因為是三次實驗的平均值，就排除了實驗操作中讀數造成的誤差，造成誤差偏大的原因就只能從裝置本身等客觀方面去尋找。

[參考答案]224;加入酸液的體積“置換出”平底燒瓶中的空氣，造成收集的氣體體積的偏大。

[分析評價]本題以用實驗室常見的裝置進行的定量實驗為背景，第一問主要考查根據化學方程式進行計算的能力，據粗略統計，得分率在95%以上。第二問則是考查對實驗探究方案、探究結論進行分析和評價的能力，得分率較低，大約10%。這說明在我們的實驗教學過程中，很少引導學生對教材上的一些權威數據和結論進行質疑，更少培養學生對實驗方案、方法進行評價與改進的能力，而把科學探究當成了僵硬的教條。

25.你認為下列有關化學實驗的敘述是否正確?(在“結論”欄中填“是”或“否”)

[試題解析]實驗1:已知NaHCO固體的熱穩定性較NaCO差，但題目中指的是它們的稀溶液。

實驗2:久置于空氣中的蒸餾水由于溶解了空氣中的二氧化碳，用pH試紙測出的pH可能為6。

實驗3:氫氧化鈣為微溶物質，常溫下，其溶解度小于1克，故無法配置質量分數為1%的澄清石灰水。

實驗4:根據化學方程式的有關計算，可以求出制取氧氣的質量，根據其密度可以求出其體積恰好等于750mL，但實際操作中所需氧氣的體積應該大于此值。

[參考答案]否;是;否;否。

[分析評價]本試題以常見物質的性質、物質變化的規律、基礎知識、基本概念為背景，考查學生對一些簡單實驗的可行性或合理性進行簡單評價的能力。題目看似簡單，但得分率并不高，這令參加閱卷的各地區教研室化學教研員深感意外。由此可見，教學要注重從日常生活和生產中選取學生熟悉的素材，注重引導學生通過觀察和實驗探究活動，認識物質及其變化，最終提高學生的科學探究能力。

26.龍海實驗學校初三興趣小組利用如下裝置(部分固定裝置已略去)制備氮化鈣，并探究其化學式(實驗式)。

(1)按圖連接好實驗裝置。檢查裝置氣密性的方法是

(2)反應過程中末端導管必須插入試管A的水中，目的是

(3)制備氮化鈣的操作步驟是:①打開活塞k并通入N;②點燃酒精燈，進行反應;③反應結束后;

④拆除裝置，取出產物。

(4)數據記錄如下:

①計算得到化學式(實驗式)其中x

②若通入的N中混有少量O如上計算得到的x 3(填寫“>”、“=”、“<”)，判斷依據是:。

[試題解析]本題從制備氮化鈣這個知識點上來看是一道創新題目，但從實驗裝置原理上來看，并不陌生，類似于用氫氣或是一氧化碳還原氧化銅的實驗裝置原理。

(1)裝置氣密性的檢查是一個常考查的基本技能。本題的裝置較復雜，檢查氣密性時要考慮到現象的明顯與否。

(2)鈣能與化學性質穩定的氮氣反應，是一種非常活潑的金屬，更容易與空氣中的氧氣發生反應。

(3)為了使生成的氮化鈣在冷卻的過程中不與其他物質反應，應該在氮氣氛圍中充分冷卻。

(4)①從題中數據可求出參與反應的鈣元素與氮元素的質量，不難求出x的值。

②由于鈣容易與氧氣反應，相同質量的鈣分別與氧氣和氮氣反應時，生成物的質量前者大于后者，無形中相當于氮元素的含量增多，導致鈣元素與氮元素的質量比減小。

[參考答案](1)關閉活塞k，將末端導管插入試管A的水中，用酒精燈微熱硬玻璃管，若導管末端有氣泡冒出，撤去酒精燈冷卻后，在導管內形成一段水柱，則證明裝置的氣密性良好。

(2)反應過程中導管末端必須始終插入試管A的水中，目的是:防止空氣中的氧氣通過末端導管進入實驗裝置，生成氧化鈣，引入雜質。

(3)繼續通入氮氣，將末端導管從試管A中撤出水面，再熄滅酒精燈。

(4)①3;②<，因為鈣的總量不變，含有氧化鈣的氮化鈣總質量增大[m(xCaO)>m(CaN)]，鈣與氮(不純)元素的質量比減小，其個數比也變小，所以x值會減小。

[分析評價]本題以合成氮化鈣的實驗探究為背景，考查學生探究解決綜合問題的能力。問題(1)考查根據問題提出實驗探究方案的能力，它要求對所給裝置的氣密性檢查設計一個簡單的實驗方案;問題(2)考查學生對實驗方案的分析和評價的能力;問題(3)考查學生補充完成已給出的實驗方案的能力;問題(4)中①考查學生根據圖表信息，對數據分析整理，最終形成結論的能力，②考查學生利用探究結果，分析解決實際問題的能力。

化學實驗是進行科學探究的重要方式，學生具備基礎的化學知識和基本的化學實驗技能是進行探究活動的基礎，是培養學生實驗探究能力的重要保證。本競賽試題的實驗題部分立足于基礎知識、基本技能，創設了真實的實驗情景，強調了對學生實驗探究能力的考查，是值得廣大師生學習、借鑒的一種課程資源。

參考文獻:

[1]向玉耀.一道競賽試題的啟迪[J].化學教學，2008，(9):55.

[2]趙親水.探究思想在實驗試題中的滲透[J].化學教學，2008，(9):66.

[3]中華人民共和國教育部.全日制義務教育化學新課程標準(實驗稿)[S].北京:北京師范大學出版社，2001:5.

[4]陸建源.在化學實驗教學中培養學生創新能力的探究[J].化學教學，2008，(1):11-13.