揣摩實驗設計意圖，重視實驗結論引申

徐付春

摘要：重視高中化學實驗學習，積極關注實驗細節，發現實驗中的反?，F象、儀器特殊使用，注意實驗操作的表達規范，弄清實驗設計的意圖，注重實驗結論的引申應用，真正提高學生的實驗技能和化學素養。

關鍵詞：實驗意圖；裝置儀器；檢驗；實驗結論

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2015）07-013-002

高中化學教學對實驗探究活動相當重視，學生也很喜歡做化學實驗，但每年高考實驗考題的得分情況卻并不盡如人意。問題到底出現在哪里呢？筆者以為，學生喜歡的是實驗現象的神奇好玩，沒有對現象背后的本質多加思考，更沒有對實驗的結論進行引申升華，故在遇到試題中的實驗問題時學生就無法對實驗知識進行有效的遷移。當然，這與我們高中化學教師未能在實驗方法上進行正確的引導、未能在實驗結論的引申上給予必要的示范有關系。筆者對高中實驗化學教學和高考實驗試題進行關聯研究，在實驗結論引申升華上做了一些工作，收到一些成效。現與大家探討如下：

一、重視課本實驗，弄清實驗目的，改進實驗裝置

高考化學實驗考題基本都是“源于教材而高于教材”，既然源于教材，那就要求我們要重視教材上的演示實驗，要對教材實驗進行深挖，要揣摩實驗設計的意圖，弄清每一步驟的目的，想明白藥品和儀器選用的理由。以實驗室制取氯氣為例，學生都知道，氯氣有毒，應用NaOH溶液吸收多余的氯氣以防污染空氣，但若不對實驗深入研究，課堂演示的始終都是如圖1所示的實驗。而要對實驗深入研究，學生就能夠在裝置搭配、氣密性檢驗、演示實驗、實驗安全、裝置拆卸等多方面對化學實驗進行全面的認識，尤其是正常演示實驗前后的氣密性檢驗及拆卸前通空氣以排盡氯氣，讓NaOH溶液將其吸收完全，是實驗安全范疇的內容，也是綠色化學思想的重要體現。為了能通入空氣，制備裝置要改進為圖2，從活塞處通空氣，就能將殘留在體系內的氯氣全部吹入NaOH溶液以吸收完全。挖掘出這些內容，就升華了一個實驗原本的意義，通過實驗改進讓學生理解了如何體現綠色化學思想，如何實現實驗安全。

再如在演示完銅與濃硫酸反應后，引導學生分析實驗現象，學生都發現了試管底部有白色固體，都認為是硫酸銅固體。筆者提問到，那如何檢驗它就是硫酸銅呢？沒想到的是，學生異口同聲說“加水”。筆者不動聲色，不置可否，繼續提問：“熱試管能加冷水嗎？”“硫酸銅能以白色固體形式存在，為何？”“能向濃硫酸中加水嗎？”“能向熱的濃硫酸中加水嗎？”經過熱烈的討論和爭論后，大家形成共識：“待試管冷卻后，倒去上層清液，逐滴向試管中滴加蒸餾水，若能得到藍色溶液，則證明生成的白色固體為硫酸銅。”學生在教師的壓迫式提問中，在自己冷靜的思考中，在和同伴的合作討論中，對有疑問的、自以為是的問題有了深入的思考、清晰的認識。

二、對比實驗裝置，反思儀器變化，領會實驗意圖

在學生做完乙酸乙酯的制備實驗（裝置如圖4）后，筆者及時提出如何更好地對乙酸乙酯蒸氣進行冷凝。學生經過討論、反思得出三種方法：（1）加長玻璃導管，延長熱交換的時間（如圖5）；（2）增大與空氣的接觸面積，提高熱交換效率（如圖6）；（3）選用水回流冷凝管（如圖7）。方法二使用干燥管，既可以防倒吸，又增加了與空氣的接觸面積，提高了冷凝效果。也有同學將方法二設計成圖8，但經引導發現，乙酸乙酯很有可能冷凝在安全瓶中而沒有進入小試管中，導致總產量降低，故圖8不理想；相比較而言，圖6裝置冷凝后的乙酸乙酯都流入小試管中，保證總產量不減少。學生都知道水回流冷凝管冷凝效果最好，于是展示了圖7裝置。學生看了圖之后，發現除了多了冷凝管，還多了溫度計和分液漏斗，這樣設計有什么目的呢？于是學生在對裝置6、7儀器的對比中，反復思考，不停討論，結合乙酸乙酯制備過程中的各種條件控制，發現裝置7的三個突出的優點：①增加了溫度計，便于控制發生裝置中反應液的溫度；②增加了分液漏斗，有利于及時補充反應混合液，以提高乙酸乙酯的產量；③增加了冷凝裝置，有利于收集產物乙酸乙酯。

三、發現實驗異常，探究背后原因，培養創新能力

學習過氧化鈉的性質時，預習了的學生都知道過氧化鈉與水反應時生成了氫氧化鈉和氧氣，滴入幾滴酚酞試液后，溶液變紅，就在學生為確認氫氧化鈉的生成而高興的時候，發現紅色變淡，既而消失了。這異常的現象引起了很多學生的質疑，唉，為什么呢？學生對褪色原因的好奇，讓筆者突發奇想，讓學生來猜想原因。結果猜想的理由五花八門，反應放熱，生成了有強氧化性或酸性的物質等。經由學生設計實驗并實驗探究發現，是生成了有強氧化性的過氧化氫的緣故。Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2。而且向褪色后的溶液中一分為二，一份再加入酚酞，溶液還可變紅；另一份加入NaOH不變紅，說明酚酞被H2O2氧化了。在這個過程中，學生由異常的實驗現象引發質疑，既而聯系已有知識、分析猜想、提出實驗方案、驗證判斷實驗結果，通過這一系列的思維過程，達到培養學生創新思維能力的目的。再如噴泉實驗中膠頭滴管的倒置使用、制氫氧化亞鐵時，吸滿氫氧化鈉溶液的長膠頭滴管要伸入硫酸亞鐵溶液中，膠頭滴管違背常規甚至是錯誤的使用方法，背后一定有著特殊的原因，也只有敢于質疑、充滿好奇的同學才會努力地探究背后的原因。

四、聯系實驗事實，找準檢驗方法，培養發散思維

在學習鹵素性質時，學生都知道：（1）向KI溶液中滴加淀粉溶液，不顯色，滴加氯水等氧化性物質，顯藍色；（2）向KI溶液中滴加CCl4，有機層無色，滴加氯水等氧化性物質，再振蕩，有機層顯紫紅色；（3）向KI溶液中滴加AgNO3溶液，有黃色沉淀，加硝酸沉淀不消失。由此三個實驗事實可以總結出I-檢驗的三種方法：（1）取待測液適量于一干凈的試管中，滴加淀粉溶液，不顯色，滴加氯水，溶液變藍色，則待測液中含I-；（2）取待測液適量于一干凈的試管中，滴加CCl4，振蕩，有機層呈無色，再滴加氯水，再振蕩，有機層顯紫紅色，則待測液中含I-；（3）取待測液適量于一干凈的試管中，滴加AgNO3溶液，有黃色沉淀生成，加硝酸，沉淀不消失，則待測液中含I-。通過I-的檢驗，培養學生舉一反三的本領和發散思維的能力。同時，在實驗方案的表述中，強調表達的規范要求“操作―現象―結論”。再比如說，納米材料的顆粒大小與膠體粒子的直徑大小相近，那如何檢驗納米材料呢？若學生僅答“丁達爾效應”肯定是不規范的，首先納米材料不屬于分散系。所以規范的表達應當是“將納米材料加入水中，攪拌形成分散系，用激光筆從側面照射，若從正前方能觀察到一條明亮的光的通路，則證明此分散系屬于膠體，此為納米材料。”

重視高中化學實驗學習，積極關注實驗細節，發現實驗中的反常現象、儀器特殊使用，注意實驗操作的表達規范，弄清實驗設計的目的，注重實驗結論的引申升華，讓學生舉一反三，做過一個實驗，能會一類實驗，真正提高學生的實驗技能和化學素養。相信在這樣的過程中，學生會體會到實驗的樂趣，激發了探究的興趣，那么中學化學實驗在培養學生的思維能力、探究能力、實驗素養等方面也就能真正地發揮作用。