高三課堂演示組合實驗踐行

黎紹亮

（阜陽二中安徽阜陽236000）

隨著新課程高考的實施和新課程實踐在全國的逐步推廣，演示實驗由于沒有被教材明確表達，因此它在部分高中化學課堂有一種被弱化的現象，尤其在緊張的高三復習中更是很少有教師關注。筆者利用高三教學實踐，積極探索課堂演示實驗，努力實現強化教材演示實驗的目的。同時，高三課堂演示實驗不能是高一、高二階段教材演示實驗的簡單重復，那樣必然會弱化其教學功能、降低學生求知欲望，因此教師必須精心設計實驗。筆者通過演示不同組合實驗的教學實踐，很好實現其雙重教學功能——提升學生化學科學素養（增強學生實驗、探究能力，強化化學核心觀念，培養學生創新精神）；高效服務學生高考備考（學會概括整理，優化學習策略，發展思維能力）。

一、演示組合實驗，實現基本實驗整合

教材有許多實驗，可以利用這些實驗（特別是核心實驗），借助其中相互關聯的物質或同類別物質，可以有效整合系列實驗，在課堂上演示這些由教師精心組織的實驗組合拳——組合實驗，達到一次演示，實現多個實驗串聯展示。這樣做既使學生重溫了核心實驗，也幫助學生實現了有意義記憶，而且還可以利用實驗過程，引導學生準確全面地觀察實驗現象，根據實驗現象循序漸進地設計提問，啟迪他們學會分析、綜合、推理等，并訓練學生掌握科學研究的方法。特別要提出的是，教師通過這些活動有意識滲透了一些極其重要的學習策略，可以幫助學生提高學習能力，更好地實現學會學習。

1.借助關聯物質，整合系列實驗

教材有許多實驗，它們之間有相互關聯的物質，利用這一特性，可以安排組合實驗。例如筆者在教學中安排了這樣一組物質性質實驗：向集氣瓶中加入少量碳酸氫鈉固體，然后滴加適量稀硫酸（固體較快溶解，溶液中產生大量氣泡）；等氣泡產生較少時，把燃著的衛生香伸到集氣瓶口（燃著的衛生香熄滅）；再用坩堝鉗夾一段已經打磨的鎂條在酒精燈上點燃，觀察鎂條在空氣中燃燒的情況（劇烈燃燒，放出耀眼白光，在鎂條末端產生白色粉狀固體）；然后迅速把燃燒的鎂條伸入到集氣瓶中（鎂條發生更劇烈的燃燒，也放出耀眼白光，在鎂條末端繼續產生白色粉狀固體，且在瓶壁上和溶液中出現黑色固體顆粒）。在這個組合實驗中，金屬鎂和二氧化碳氣體是關聯物質，一次演示同時展示了五個實驗：①二氧化碳氣體的制??；②二氧化碳氣體的收集；③二氧化碳氣體的檢驗；④鎂條在空氣中燃燒；⑤鎂條在二氧化碳氣體中燃燒；另外在實驗過程中，還包含可溶性固體的取用和溶解、不溶性固體的取用和坩堝鉗的使用、酒精燈的點燃和熄滅、固體氧化物薄膜的打磨等基本實驗操作；還包括不同實驗現象的觀察和準確描述等。因此，這樣的實驗內容豐富，學生更易掌握，可以很好地達到知識和學習能力雙豐收。

2.對比同類實驗，整合實驗異同

中學化學教材中有許多同類型的實驗，利用高三課堂，再次演示這些實驗，可以整合出反應本質。也可以通過對比，找出不同，會十分有利于幫助學生概括整理實驗。比如還原性物質還原金屬氧化物的一組實驗，都具有類似的氧化還原反應原理，但又有相異的地方：單質碳、氫氣、一氧化碳還原氧化銅或氧化鐵都要在加熱的直空玻璃管中進行，還要注意尾氣處理（其中氫氣、一氧化碳還原氧化銅或氧化鐵還要特別注意氣體的“早到晚歸”）；而鋁熱反應則是在紙漏斗中進行，外加輔助反應劑氯酸鉀，并用點燃鎂條引燃實現。實驗室常見的氣體制備也是中學教材中一類重要的實驗，可以通過典型氣體氧氣（或氨氣）、二氧化碳（或氫氣）、氯氣、乙烯、乙酸乙酯（通過長玻璃管冷卻后變為常溫下液體）總結出五類典型氣體發生裝置：①固態物質（或固體混合物）加熱制取氣體（同時得到固體物質分解的反應裝置）；②固體與液體混合物不加熱制取氣體；③液體（或液體混合物）直接加熱制取氣體；④液體混合物加熱且用溫度計控制溫度制取氣體；⑤液體混合物加熱制取氣體（且氣體需要冷凝）。若再結合各種氣體的除雜、干燥、收集、性質、尾氣處理等裝置進行演示分析，將會使學生的知識形成系統，構成簡潔的知識網絡。另外張自勤老師提到“還可以結合實驗裝置圖展示和學生自畫實驗裝置草圖進行學習，這樣可以培養學生識圖能力、有助于培養學生形象思維（縮短實物實驗與文字考題的距離）和系統思維（避免支離破碎的死記硬背），真正實現對化學實驗的正確理解、設計、表達”［1］以及評價。

二、演示組合實驗，突出化學核心觀念

隨著新課程的教學實踐，以山東師范大學畢華林教授為首研究的“化學觀念教學”逐漸深入課堂，而通過組合實驗，可以很好地幫助高三學生進一步形成科學的“化學觀念”。

1.水溶液中的微粒觀

水溶液中的反應大多是離子反應，建立“水溶液中的微粒觀”可以深刻理解水溶液中的反應本質和微粒變化。筆者首先通過一組對比實驗給學生“水溶液中的微粒觀”信息：氧化銅可以溶于硫酸、鹽酸（或硝酸），不溶于水、硫酸鈉溶液、硫酸鉀溶液，探究證明氧化銅溶解于水溶液中的氫離子；然后演示魯科版必修1教材中“稀硫酸與氫氧化鋇在水溶液中的反應”［2］，通過觀察溶液中的現象（溶液顏色變化、白色沉淀量的增多到不改變）和電流表指針的變化（由大到小到零再逐漸增大）進一步感受；最后通過碳酸鈉溶液中加入幾滴酚酞溶液顯紅性，逐滴加入氯化鋇溶液后出現紅色逐漸變淺直至紅色消失，展示“水溶液中的微粒觀”的運用實踐。

2.氧化還原反應觀

氧化還原反應是一類重要的反應，它在生產、生活中有廣泛的應用，人體生命活動中的新陳代謝也離不開它，因此學會科學合理地運用氧化還原反應知識，可以趨利避害，更好地為社會的進步、科學技術的發展和人類生活質量的提高服務［3］。筆者先演示魯科版必修1教材中“鋅與硫酸銅溶液的反應”［4］，讓學生再次感受氧化還原反應的電子轉移本質。然后用亞硫酸鈉的氧化性和還原性實驗探究讓學生體會物質表現氧化性和還原性的方式及該類性質驗證方法（一要選準對應試劑，二要有明顯實驗現象）：⑴向亞硫酸鈉溶液中滴加高錳酸鉀溶液，溶液紫色褪去，證明亞硫酸鈉具有還原性（因為高錳酸鉀是強氧化劑）；⑵向亞硫酸鈉溶液中滴加硫化鈉溶液后，再滴入適量稀硫酸，溶液會出現渾濁（因為硫化鈉是強還原劑）。結合這組實驗，再適當介紹美容物品、食品保鮮等例證，可以很好強化學生的氧化還原反應觀念。

3.化學反應過程觀

有些變化瞬間、一步完成，有些變化隨著其進行而發生改變（或分步完成）、甚至停止?，F行新課程教材體系中都有六個隨著反應進行而發生變化、甚至停止的經典反應，可以通過一起演示這些實驗強化學生的化學反應過程觀。①二氧化碳氣體緩慢通入到澄清石灰水中：先出現白色渾濁，隨后逐漸增多，然后白色渾濁又出現逐漸減少直至完全消失。這體現了反應過程本質：二氧化碳先與氫氧化鈣生成碳酸鈣難溶物，然后又與碳酸鈣反應生成易溶于水的碳酸氫鈣；②硫酸鋁溶液中逐滴加入氫氧化鈉溶液，出現和①類似的實驗現象，體現出二者先反應生成氫氧化鋁沉淀、后生成偏鋁酸鈉（或四羥基合鋁酸鈉）的反應本質；③碳酸鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸（假設振蕩效果良好），先不產生氣泡，后來產生大量氣泡，直至停止產生氣泡。這反映出碳酸根離子先與鹽酸中氫離子反應生成碳酸氫根離子，直至全部轉化后才會產生碳酸氫根離子與氫離子結合生成碳酸分子，最后放出二氧化碳氣體的過程。④銅與濃硝酸反應時，生成的氣體顏色逐漸變淡，體現出硝酸濃度逐漸減小，產物由紅棕色二氧化氮氣體轉化為無色的一氧化氮氣體；⑤銅與濃硫酸在加熱時反應，但到一定階段反應會停止，體現出銅與稀硫酸不反應的事實；⑥二氧化錳與濃鹽酸加熱反應時，也到一定階段反應停止，體現出二氧化錳與稀鹽酸不反應的事實。同時真切感受這組變化，學生就易形成化學反應過程觀，學會分析這類事實，發展自己的思維能力。

三、演示組合實驗，培養創新精神

1.創新演示形式，凸顯變化本質或現象

中學教材中有一些變化的本質看不見摸不著，往往較難被學生理解，雖然當前可以用動畫模擬的手段展示，但畢竟有不真實感。教師可以通過創新演示形式，借助擴顯方法來巧妙實現。比如酸堿中和反應是一種水溶液中的微粒間反應（H＋＋OH－＝H2O），可以采用向燒杯或大試管中加入堿溶液，然后加入幾滴酚酞（指示劑）溶液，此時溶液變為紅色，然后再向其中加入酸溶液，紅色褪去；有些溶液內變化放出較多熱量，可以用溫度計監測；有些固體與少量液體之間的反應（或變化）放出的熱量可以轉化為可燃物燃燒；另一些變化放出熱量較少，可以設計成封閉體系，觀察導管末端液泡移動……

中學教材中有一些物質的變化（或產生）會存在危害，總要想方設法避免出現，因而教師也可以通過創新演示形式，采用縮微方式表達。比如濃硫酸稀釋必須“酸入水”，否則很易產生液滴飛濺等安全問題，此時可以用實驗演示向學生說明；氣體混合物可能在光照或引燃條件下發生爆炸，可以用蒯文藝和蒯世定老師推薦的“酒精蒸氣爆鳴的幾個實驗［5］”作類似演示；濃硝酸與銅片反應會產生有毒的二氧化氮氣體，可以直接采用萬竹青老師推薦的“銅與濃硝酸反應的簡易裝置”［6］演示……

2.開創演示實驗，升華科學探究

在有教材演示實驗模型基礎上，筆者通過開創演示實驗方式，演示組合實驗而積極提升學生的科學探究能力。比如銅與硝酸反應，為了防止污染，教材中提供了尾氣處理氫氧化鈉溶液吸收法，筆者又從改變吸收物質（比如氨水吸收法）和減少污染物產生兩種途徑演示，引導學生進行對比實驗探究；在實驗室制取氫氧化亞鐵的實驗中，教材提供長滴管伸入液面下制取法，筆者又演示了其他液體保護法，分別用苯、植物油、汽油隔絕空氣（即氧氣）。然后發散思維，請同學們探究氣體保護法（常見的可以用氫氣或二氧化碳氣體保護法）。最后采用電解法（陽極材料為鐵，電解質溶液是氫氧化鈉溶液）。

在沒有教材演示實驗模型基礎上，筆者通過開創演示實驗組合升華學生的探究能力。比如過氧化氫的分解實驗：通過控制一個不同變量（比如溫度、濃度、不同催化劑）得到收集等體積的氧氣所需要的時間，實現學生的探究活動后自我規律總結——控制n－1個變量（或條件）相同，一個變量（或條件）不同的方法（可簡稱“n－1同，一不同”法變量控制）；還可以啟發學生進行發散思維：控制兩個不同變量（比如溫度、濃度、不同催化劑），用相同的時間收集到等體積的氧氣，反向確定不同條件之間的協同問題。

［1］張自勤.重視化學實驗裝置圖的作用［J］.化學教學，2003，（12）：8-10

［2］王磊.普通高中課程標準實驗教科書化學1（必修）［M］.濟南：山東科學技術出版社，2007年第3版，P43

［3］人民教育出版社課程教材研究所化學課程教材研發中心.普通高中課程標準實驗教科書化學1（必修）［M］.北京：人民教育出版社，2004年第1版，P32

［4］王磊.普通高中課程標準實驗教科書化學1（必修）［M］.濟南：山東科學技術出版社，2007年第3版，P50

［5］蒯文藝，蒯世定：酒精蒸氣爆鳴的幾個實驗［J］.化學教學，2010，（5）：11-12

［6］萬竹青：銅與濃硝酸反應的簡易裝置［J］.化學教學，2009，（7）：20