也談發揮高中化學實驗教學的優勢

摘要：作者結合自己的教學實踐，從演示實驗、分組實驗、家庭小實驗、改進實驗、探究實驗等出發，就如何發揮這些實驗的優勢談點個人看法。

關鍵詞：演示實驗；分組實驗；家庭小實驗；改進實驗；探究實驗

文章編號：1008-0546（2017）07-0090-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.027

化學家傅鷹先生曾說，只有實驗才是化學的“最高法庭”。要學好化學知識，關鍵還得從實驗中來。而化學實驗，根據實驗對象的不同、實驗條件的差異，又可分為：演示實驗、學生實驗、家庭小實驗、改進實驗和探究實驗等幾種類型。教學過程中，若能充分發揮這些實驗的優勢，不僅讓學生快速掌握化學知識，還可培養學生各方面的能力。

一、做好演示實驗

為了讓學生盡快理解和掌握所學的化學知識，對那些難于記憶和難于理解的知識盡可能設計成為實驗進行演示。演示的對象可包括：教師的演示和學生的演示兩種類型的實驗。通過演示，讓學生觀察反應過程中出現的各種現象或事實，進而探索反應前后物質變化規律和物質反應的本質。

教師演示的實驗，通常是指那些危險系數高、安全隱患突出、操作步驟較多且繁瑣、操作規范程度較高的實驗。危險系數高、安全隱患突出的實驗，讓學生演示，不僅危及實驗學生的安全，還會危及其他學生的安全；實驗步驟較多且繁瑣的實驗，因學生不經常做實驗，對儀器的使用不是很熟練，讓學生操作，實驗時間必會延長，完不成教學任務。操作規范程度較高的實驗，因學生的粗心，稍不留意的錯誤操作，必會蔓延給其他同學，造成實驗誤差較大。因此，這些類型的實驗必須由教師親自演示。如存在安全隱患的實驗，學生剛接觸鈉與水的反應，該實驗就不能讓學生上臺演示。因為學生無法控制鈉的用量，按照教材所說“取黃豆粒大小”，究竟是多少，學生心目中沒有印象。取少了，現象不明顯；取多了，反應劇烈，會造成爆炸事故，這時就只能由教師演示。又如操作步驟較多的實驗，實驗室要制取純凈的氯氣，涉及氯氣的發生、除雜、收集、尾氣的處理等至少4套裝置，既要完成儀器連接、氣密性檢驗、藥品裝入、氣體驗滿等一系列操作，又要完成實驗后撤去儀器的操作。讓學生演示，因操作速度較慢，不僅耽擱課堂教學時間，還因實驗過程中產生的氯氣有毒會造成教室污染。故該實驗最好由教師完成。對實驗規范程度要求較高的實驗，如一定物質的量濃度溶液的配制實驗。固體作溶質，需要稱量，涉及托盤天平的使用；液體作溶質，需要量取，涉及量筒量取液體的操作；溶解、轉移、洗滌操作涉及玻璃棒、燒杯的使用；“定容”操作涉及膠頭滴管的使用；搖勻、裝瓶，甚至包括配制前容量瓶的查漏、洗滌等操作，若讓學生演示：一是操作的不規范性或錯誤性，必會影響到其他同學；二是步驟太多，操作又不熟練，導致實驗的連貫性不好，部分學生觀察時精力易分散。故該類實驗也必須由教師演示。

教師演示，通常是教師在講臺上做給學生看的，由此導致學生的動手機會明顯偏低，動手能力普遍不高，因而有必要想方設法讓學生派出代表到講臺演示，不僅增強了演示學生的動手能力，也讓其他學生感到親切自然，對實驗的結果倍感信服。對于學生曾經做過的、儀器簡單、操作步驟較少的實驗均可讓學生演示。學生曾經做過的實驗，如碳酸氫鈉的受熱分解實驗，因初中化學時，學生已做過用加熱高錳酸鉀固體或氯酸鉀與二氧化錳混合物制取氧氣的實驗，通過討論碳酸氫鈉受熱分解也符合此裝置，可放手讓學生上臺大膽演示，甚至今后學習氨氣、甲烷等的實驗室制法時，都可讓學生完成。儀器簡單的實驗，如鈉與氧氣的燃燒反應，只需一支破試管和一盞酒精燈，讓學生親自登臺演示：將擦干煤油的一小塊金屬鈉放入破試管中，左手拿著夾持試管的試管夾，右手舉著燃著的酒精燈，對準鈉加熱。可觀察到：鈉融化成小球來回移動，立即燃燒起來，產生淡黃色煙，發出黃色火焰，有淡黃色固體生成等一系列的實驗現象，讓全體學生討論出鈉灼燒時的火焰的焰色、熔沸點的高低、燃燒產物等的反應本質。操作步驟較少的實驗，如要討論溫度對“2NO2（g）■N2O4（g） ΔH<0”平衡體系移動的影響，只涉及將裝有NO2氣體的圓底燒瓶放入盛冷水和熱水的燒杯中，操作步驟少而簡單，可讓學生演示，不僅增強了演示學生的動手能力，還讓其他學生記住了溫度的變化導致混合氣體中顏色變化的情況，也加深了對溫度對化學平衡移動影響的印象。

二、抓好分組實驗

分組實驗的目的是通過實驗，讓學生快速掌握實驗的操作步驟，理解反應的本質，還要增強學生的動手操作能力。因此，涉及教材要求的重點實驗、學生難記住現象的實驗、為激發學生學習興趣的實驗等都可由學生單獨完成。

教材要求的重點實驗，如一定物質的量濃度溶液配制的實驗，讓學生親自動手操作，不僅快速記住了“計算、稱量或量取、溶解、冷卻、轉移、洗滌、定容、搖勻”等實驗步驟，還掌握了托盤天平的稱量、量筒的量取、玻璃棒和燒杯的洗滌、膠頭滴管的定容等操作，還掌握了容量瓶的操作技能。學生難以記住現象的實驗，如讓學生做完Na、Mg、Al、Fe、Cu等與氧氣、與稀鹽酸、與水、與氫氧化鈉等反應的實驗后，不僅記住了反應速率的快慢，還記住了每個反應的條件及其細微的現象，還復習了試管、膠頭滴管等的正確操作技能。當學生做完了Cl-、Br-、I-分別與Ag+反應生成白色、淡黃色、黃色沉淀的實驗后，就快速記住了各沉淀的顏色。激發學生興趣的實驗，如讓學生做完“吹氣生煙”和“滴水生煙”的實驗：用玻璃管（或膠頭滴管）向裹有過氧化鈉粉末的脫脂棉里吹氣或（滴水）的操作后，便掌握了過氧化鈉與二氧化碳（或水）反應的實驗原理，也激發了學生學習化學的欲望。當然，為了合理利用好課堂的每一分每一秒，讓實驗處于緊湊與嚴密，設計實驗時，可讓幾個實驗放在一起完成。如，學生做：K、Na、Mg與水、鹽酸，Al與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應的實驗，估計只需15分鐘時間；后25分鐘時間可安排學生完成：Al2O3、Al（OH）3分別與鹽酸、氫氧化鈉溶液反應的實驗。

只要條件允許，教師應盡可能安排學生親自到實驗室做實驗。當學生看到實驗桌上的儀器和藥品時，早已按捺不住激動的心情，手癢癢的就想立即投入到實驗的活動中去。在親自動手操作的過程中，對涉及的每一細微現象都會認真觀察，都會如實記錄。實驗后都會積極主動地思考，合理解釋與理論知識差異的結論，都會認真完成實驗報告。

三、用好家庭小實驗

家庭小實驗是學生自己在家庭中自行設計的，自己在家里日常生活用品中尋找一些易得藥劑或代用儀器，自己動手進行的簡單易做的實驗，是化學課堂實驗的延伸和補充。只要條件許可，凡能在日常生活中找到藥劑或代用儀器的，均可讓學生聯系生活實際，在家里獨立完成實驗，既可激發學生的學習興趣，還可培養學生自我設計的能力。當然，教師在布置家庭小實驗時，在安全因素允許的情況下，為順利完成實驗可為學生提供一些在市場上很難買到的藥品。

如，學習了Na2CO3和NaHCO3的化學性質后，可布置任務讓學生在家完成二者與酸反應速率的比較：原料可使用家里的發酵粉（主要成分為碳酸氫鈉）和堿面（主要成分為碳酸鈉），酸可使用食醋（主要成分為醋酸）；儀器用眼藥水瓶替代膠頭滴管，玻璃杯替代燒杯，秤替代托盤天平。用秤稱取相同質量的發酵粉和堿面，放入相同大小的兩個氣球中，待用；用眼藥水瓶吸取相同體積的食醋滴加到兩個玻璃杯中；將裝有發酵粉和堿面的氣球分別套在玻璃杯口，同時用手將氣球中的粉末倒入玻璃杯中，即可完成實驗。又如，學習了葡萄糖和淀粉的知識后，可布置自制甜釀酒的家庭小實驗，叫同學們回家去做，強調自己釀制，眾人品嘗。別小看這個特殊的家庭小實驗，只有課本上的知識，根本不能完成，不少同學跑到圖書館或上網查閱資料，向家里的父母請教，最終知道了釀酒的流程，然后又在家里實驗了多次才釀造成功。當他或她把自己的成果帶到學校后，同學們品嘗到了甜釀酒的醇香，都露出了滿臉的笑容。再如，為了記住碘單質與淀粉反應變成藍色，讓學生在家里自己完成這個實驗，很多同學的設計是：將家里的土豆（成分為淀粉）和消毒用的碘酒（含有碘單質）當作原料，用刀將土豆切開，用筷子蘸取一滴碘酒于橫切面處，觀察到橫切面出現藍色。

只要在家里能找到相應物品的，就應盡可能布置任務讓學生完成家庭小實驗：如學習了鹵素的性質后，可布置“指紋的檢驗”；學習了鹽類水解后，可布置“自制泡沫滅火器”；學習了鐵的相關知識后，可布置“鐵生銹條件”實驗。

四、加強實驗改進

無論是教師演示的還是學生做的實驗，不外乎涉及：操作復雜的、時間較長的、不利于環境保護的、現象不明顯的等四種類型的實驗需要改進。改進后不僅可培養學生的創新思維能力，且還可激勵學生勇于創新的能力。

如為了證明甲烷的燃燒產物為水和二氧化碳，必修2化學教材第65頁習題5：“鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣三種無色氣體的方法，是將它們分別（ ）”，教師用書給出的正確答案為C選項，即：點燃，先后罩上干燥的冷燒杯和內壁涂有澄清石灰水的燒杯。如果這樣操作，至少要做6次重復實驗，且需6個燒杯才能完成實驗。為此，根據CO2密度比空氣大的原理，將此實驗可作如下改進：尖嘴管處點燃驗純后的氣體，火焰上方倒扣一個干而冷的燒杯，檢驗有無水珠生成；迅速正立燒杯，倒入澄清石灰水，看石灰水是否變渾濁，即可鑒別出這三種氣體：只有水珠生成的是氫氣，只有二氧化碳生成的是一氧化碳，既有水珠生成又有二氧化碳生成的是甲烷，這種操作只需三個燒杯就完成檢驗。又如，乙醇催化氧化成乙醛的實驗，按教材的操作：用銅絲繞成螺旋狀放在酒精燈火焰上灼燒，伸入盛酒精的試管中，若作為演示實驗，前幾排的學生觀察得比較清楚，后幾排的學生則無法看清Cu片顏色的變化。教師若拿著試管在教室前后走動，會浪費很多時間。于是可將其這樣改進：將繞成螺旋狀的銅絲用小釘錘壓成片狀；小試管改成圓底燒瓶，且向里加入50mL的酒精。圓底燒瓶用鐵架臺的鐵夾固定且離講臺約30cm高。將片狀的銅放在酒精燈火焰上灼燒，插入到燒瓶內的酒精中，全體學生可明顯地看到銅片表面顏色的變化。改進后的優點是：借助圓底燒瓶是球形的且容積比較大，細銅片絲由黑色轉化為紅色的現象通過圓底燒瓶內壁球形和酒精的反射得以放大，后幾排的學生都能看得一清二楚。

五、開展探索性實驗

驗證性實驗和探索性實驗的區別在于，前者根據已學到的化學知識用實驗來論證其準確性，學生處于被動接受知識的狀態，而后者通過模擬發現知識的過程，使學生了解科學家是怎樣工作的，怎樣認識世界，怎樣解決需要探索的問題，使學生處于一種主動探索知識的狀態，對學生的智力發展、能力提高和科學方法形成有很大幫助。因此，教學過程中應盡可能把驗證性實驗轉化為探索性實驗。探索性實驗可很好體現 “教為主導，學為主體”的新課程教學理念，在教師的引導下進行探索，可縮短學生探索的時間，培養起學生學習的自信心，還可培養學生獨立探索能力。因此，教學活動過程中多開展一些探索性實驗的研究，對喚起學生求知愿望，激發起學生的學習興趣有很大的幫助。

如討論制備氫氧化鋁沉淀的最佳方案時，我給學生提供了以下藥品：紗布、Al粉、鹽酸、氫氧化鈉溶液；儀器：膠頭滴管、燒杯、試管、托盤天平等。讓學生先設計出實驗方案再到實驗室完成實驗，兩天后，收到三種方案：

（1）2Al+2H2O+2NaOH■2NaAlO2+3H2↑，HCl+NaAlO2+H2O■Al（OH）3↓+NaCl；

（2）2Al+6HCl■2AlCl3+3H2↑，AlCl3+3NaOH■Al（OH）3↓+3NaCl；

（3）2Al+2H2O+2NaOH■2NaAlO2+3H2↑，2Al+6HCl■2AlCl3+3H2↑，3NaAlO2+AlCl3+6H2O■

4Al（OH）3↓+3NaCl。批閱后，我將這三種方案寫在黑板上，讓全體學生根據Al（OH）3的兩性討論出最佳結果：第（1）種方案，不好控制鹽酸的用量，可能會溶解生成的沉淀；第（2）種方案，不好控制氫氧化鋁的用量，生成氫氧化鋁也可能溶解其中；第（3）種方案最佳，用相同質量的鋁粉，消耗鹽酸、氫氧化鈉的用量是最少的，但制出氫氧化鋁的量是最多的。然后讓學生到實驗室就三種方案都進行實驗。又如，探究原電池的原理時，先演示“番茄原電池”（用銅片、鋅片、導線、音樂卡和西紅柿組成）趣味實驗，設問：這個簡單構造為什么能使音樂卡發出聲音？在激起學生探究欲望的同時，鼓勵學生討論質疑：音樂卡發聲肯定有電流通過，電流從何而來？若用茄子或黃瓜代替番茄行不行？直接用稀酸代替番茄效果是不是更好？是什么原理？然后，教師提供：燒杯、導線、銅片、鋅片、電流計、稀硫酸，指導學生帶著疑問自己動手設計實驗探究：（1）鋅片插入盛有稀硫酸燒杯中；（2）銅片插入盛稀硫酸燒杯中；（3）銅片、鋅片隔開分別插入盛有稀硫酸的兩個燒杯中；（4）銅片、鋅片隔開插入盛有稀硫酸的同一個燒杯中；（5）銅片和鋅片上端相互接觸插入盛有稀硫酸同一燒杯中；（6）銅片和鋅片用導線連接起來插入盛有稀硫酸的同一燒杯中；（7）銅片、電流計、鋅片用導線串聯起來插入盛有稀硫酸的同一燒杯中，有何現象？然后設置問題：銅片、鋅片質量有無變化？溶液中的[H+]有何變化？H+在銅片上得到的電子從何而來？如何證明導線上有電流通過？通過這7個實驗的探究，結合教師設置的問題情境，最終討論出了Cu-Zn原電池的原理。

作為一名化學教師，加強對教材實驗的研究，充分發揮實驗在教學中的作用，既優化了課堂教學的效率，又提高了學生的化學素養，同時激發了學生學習化學的興趣。

參考文獻

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