淺析高考實驗內涵 指導化學實驗教學

李化年

(北京豐臺第二中學 100071)

一、新課程背景下的化學實驗設計

新課程背景下化學實驗的設計改變了以往以驗證性實驗為主體的做法，新教材設置除了讓學生學習有關化學知識和技能外，更注重讓學生去親歷科學探究的過程，通過實驗去領悟科學思想方法，通過自我探究和合作交流養成良好的情感態度，形成正確的價值觀，習養化學學科素養.其設計變化主要有：由以實驗為本向以學生發展為本變化；由以教為主向以學為主的實驗變化；由固定式、經典式向開放式、創新式變化；由注重操作能力向注重實驗思維能力，實驗品質的培養變化;由簡單實驗向復合式變化，由課內拓展到課外活動.

新課程背景下北京化學實驗考題的設計，主要突出基礎性、系統性、規范性、代表性和拓展性.要求做好教材中的典型實驗，首先對教材中的典型實驗從原理、裝置、操作、現象及注意事項等方面做到“知其然并知其所以然”，然后可在原實驗的基礎上從裝置原理、實驗方法和實驗條件等方面進行改進、重組和創新.要求學生能從科學性、可行性、安全性、簡約性和環境保護等方面進行評價.要求學生能根據創設的情景或實驗中發現的問題等進行原因分析并能夠設計實驗方案證實或證偽.

二、舉例分析

例如：化學必修二第一章實驗1-1探究鹵素單質氧化性強弱規律的實驗的設計為下表所示.

根據此課本實驗，開發創新編制了一道高考試題，“為驗證鹵素單質氧化性的相對強弱，某小組用圖1所示裝置進行實驗(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗).

實驗現象化學方程式1.將少量氯水分別加入盛有NaBr溶液和KI溶液的試管中,用力振蕩后加入少量CCl4,振蕩、靜置①2NaBr+Cl22NaCl+Br2②2. 將少量溴水分別加入盛有KI溶液,用力振蕩后加入少量CCl4,振蕩、靜置③

圖1

實驗過程：

Ⅰ.打開彈簧夾，打開活塞a，滴加濃鹽酸.

Ⅱ.當B和C中的溶液都變為黃色時，夾緊彈簧夾.

Ⅲ.當B中溶液由黃色變為棕紅色時，關閉活塞a.

Ⅳ.……

(1)A中產生黃綠色氣體，其電子式是____.

(2)驗證氯氣的氧化性強于碘的實驗現象是____.

(3)B中溶液發生反應的離子方程式是____.

(4)為驗證溴的氧化性強于碘，過程Ⅳ的操作和現象是____.

(5)過程Ⅲ實驗的目的是____.

(6)利用原子結構知識解釋氯、溴、碘單質的氧化性逐漸減弱的原因:____.

高考試題是以化學2模塊中第一章第一節的實驗1-1“鹵素單質間的置換反應”作為實驗素材，選用考生熟悉的常見物質作為實驗藥品，選用常見的儀器組裝實驗裝置，不僅以考生熟知的鹵素性質的知識作為實驗原理的支撐點，而且實驗設計巧妙地融入了科學方法的要素.實驗整體構思具有一定的創新性，學生在發生認知沖突時，為解決認知沖突上的問題，就需要考生從大腦中回憶或提取與要解決的問題有關的經驗和知識，發揮思維的想象力和創造力.本題對考生的實驗品質有較高要求，通過對實驗設計原理的理解、實驗裝置作用的識別、實驗過程目的分析、實驗現象的觀察，考查了學生實驗品質的深刻性、靈活性和批判性.實驗創設的問題擴大了思維廣度，提高了思維深度，有效考查考生的思維品質.本題既從實驗層面證實鹵素單質氧化性的相對強弱，又從理論層面解釋鹵素單質氧化性的遞變規律，實現感性認識和理性理解的完整的認識過程.

再有化學必修一第四章第四節實驗4-9實驗室制取SO2并檢驗酸性還原性漂白性的實驗設計，學生在制備SO2的過程中，發現試管中有大量的白霧，在以往的教學過程中，這一重要現象，常常被教師忽視掉了.基于這樣的真實的實驗情境，編制了2011北京高考題：“甲、乙兩同學為探究SO2與可溶性鋇的強酸鹽能否反應生成白色BaSO3沉淀，用圖2所示裝置進行實驗(夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗).

圖2

實驗操作和現象：

操作現象關閉彈簧夾,滴加一定量濃硫酸,加熱A中有白霧生成,銅片表面產生氣泡B中有氣泡冒出,產生大量白色沉淀C中產生白色沉淀,液面上方略顯淺棕色并逐漸消失打開彈簧夾,通入N2,停止加熱,一段時間后關閉從B、C中分別取少量白色沉淀,加稀鹽酸均未發現白色沉淀溶解

(1)A中反應的化學方程式是____.

(2)C中白色沉淀是____，該沉淀的生成表明SO2具有____性.

(3)C中液面上方生成淺棕色氣體的化學方程式是____.

(4)分析B中不溶于稀鹽酸的沉淀產生的原因，甲認為是空氣參與反應，乙認為是白霧參與反應.

①為證實各自的觀點，在原實驗基礎上：

甲在原有操作之前增加一步操作，該操作是____；

乙在A、B間增加洗氣瓶D，D中盛放的試劑是____.

②進行實驗，B中現象：

甲大量白色沉淀乙少量白色沉淀

檢驗白色沉淀，發現均不溶于稀鹽酸.結合離子方程式解釋實驗現象異同的原因：

(5)合并(4)中兩同學的方案進行試驗.B中無沉淀生成，而C中產生白色沉淀，由此得出的結論是____.

三、總結

試題以學生熟悉的實驗為背景但又把教師視而不見的現象和易于混淆SO2與BaCl2溶液的反應為問題情景，設計實驗.要求學生明確實驗目的，了解實驗裝置的作用，能夠對給出的實驗現象深入分析，能通過分析、綜合、推理和判斷，知識重組等過程，得出正確結論.試題力求滲透新課程的理念，將課內學習拓展到課外活動中，將探究式學習的重要環節體現在對實驗的分析過程中，不僅注重實驗結果，而且更注重實驗的全過程，注重實驗細節和實驗現象的觀察，體現實驗在化學研究中的重要作用.

通過對高考試題的情境和素材的選取以及素養和能力考查的研學，體悟到在常態下化學實驗教學的設計與實施過程中，必須適時選取和捕捉情境和素材，將學生的思維能力和實驗品質及學科素養的養成融入到教學的全過程之中，把每一個實驗從問題提出，方案設計，實驗操作，現象觀察與數據收集，以及對現象和數據的分析，得出結論和問題解決的方法都作為研究的微課題，提升學生的證據推理、科學探究能力，提高學生綜合運用基礎知識和基本技能解釋或解決實際問題的能力.從思維的靈活性、深刻性、敏捷性、完整性和創新性等方面有計劃全方位的不失時機的進行培養.