高三課堂演示組合實(shí)驗(yàn)踐行

黎紹亮

（阜陽二中安徽阜陽236000）

隨著新課程高考的實(shí)施和新課程實(shí)踐在全國的逐步推廣，演示實(shí)驗(yàn)由于沒有被教材明確表達(dá)，因此它在部分高中化學(xué)課堂有一種被弱化的現(xiàn)象，尤其在緊張的高三復(fù)習(xí)中更是很少有教師關(guān)注。筆者利用高三教學(xué)實(shí)踐，積極探索課堂演示實(shí)驗(yàn)，努力實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化教材演示實(shí)驗(yàn)的目的。同時(shí)，高三課堂演示實(shí)驗(yàn)不能是高一、高二階段教材演示實(shí)驗(yàn)的簡單重復(fù)，那樣必然會(huì)弱化其教學(xué)功能、降低學(xué)生求知欲望，因此教師必須精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。筆者通過演示不同組合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，很好實(shí)現(xiàn)其雙重教學(xué)功能——提升學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)（增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、探究能力，強(qiáng)化化學(xué)核心觀念，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神）；高效服務(wù)學(xué)生高考備考（學(xué)會(huì)概括整理，優(yōu)化學(xué)習(xí)策略，發(fā)展思維能力）。

一、演示組合實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)基本實(shí)驗(yàn)整合

教材有許多實(shí)驗(yàn)，可以利用這些實(shí)驗(yàn)（特別是核心實(shí)驗(yàn)），借助其中相互關(guān)聯(lián)的物質(zhì)或同類別物質(zhì)，可以有效整合系列實(shí)驗(yàn)，在課堂上演示這些由教師精心組織的實(shí)驗(yàn)組合拳——組合實(shí)驗(yàn)，達(dá)到一次演示，實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)驗(yàn)串聯(lián)展示。這樣做既使學(xué)生重溫了核心實(shí)驗(yàn)，也幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了有意義記憶，而且還可以利用實(shí)驗(yàn)過程，引導(dǎo)學(xué)生準(zhǔn)確全面地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象循序漸進(jìn)地設(shè)計(jì)提問，啟迪他們學(xué)會(huì)分析、綜合、推理等，并訓(xùn)練學(xué)生掌握科學(xué)研究的方法。特別要提出的是，教師通過這些活動(dòng)有意識(shí)滲透了一些極其重要的學(xué)習(xí)策略，可以幫助學(xué)生提高學(xué)習(xí)能力，更好地實(shí)現(xiàn)學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。

1.借助關(guān)聯(lián)物質(zhì)，整合系列實(shí)驗(yàn)

教材有許多實(shí)驗(yàn)，它們之間有相互關(guān)聯(lián)的物質(zhì)，利用這一特性，可以安排組合實(shí)驗(yàn)。例如筆者在教學(xué)中安排了這樣一組物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)：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(chǎn)生大量氣泡）；等氣泡產(chǎn)生較少時(shí)，把燃著的衛(wèi)生香伸到集氣瓶口（燃著的衛(wèi)生香熄滅）；再用坩堝鉗夾一段已經(jīng)打磨的鎂條在酒精燈上點(diǎn)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(chǎn)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(fā)生更劇烈的燃燒，也放出耀眼白光，在鎂條末端繼續(xù)產(chǎn)生白色粉狀固體，且在瓶壁上和溶液中出現(xiàn)黑色固體顆粒）。在這個(gè)組合實(shí)驗(yàn)中，金屬鎂和二氧化碳?xì)怏w是關(guān)聯(lián)物質(zhì)，一次演示同時(shí)展示了五個(gè)實(shí)驗(yàn)：①二氧化碳?xì)怏w的制取；②二氧化碳?xì)怏w的收集；③二氧化碳?xì)怏w的檢驗(yàn)；④鎂條在空氣中燃燒；⑤鎂條在二氧化碳?xì)怏w中燃燒；另外在實(shí)驗(yàn)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(diǎn)燃和熄滅、固體氧化物薄膜的打磨等基本實(shí)驗(yàn)操作；還包括不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和準(zhǔn)確描述等。因此，這樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，學(xué)生更易掌握，可以很好地達(dá)到知識(shí)和學(xué)習(xí)能力雙豐收。

2.對比同類實(shí)驗(yàn)，整合實(shí)驗(yàn)異同

中學(xué)化學(xué)教材中有許多同類型的實(shí)驗(yàn)，利用高三課堂，再次演示這些實(shí)驗(yàn)，可以整合出反應(yīng)本質(zhì)。也可以通過對比，找出不同，會(huì)十分有利于幫助學(xué)生概括整理實(shí)驗(yàn)。比如還原性物質(zhì)還原金屬氧化物的一組實(shí)驗(yàn)，都具有類似的氧化還原反應(yīng)原理，但又有相異的地方：單質(zhì)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(jìn)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(yīng)則是在紙漏斗中進(jìn)行，外加輔助反應(yīng)劑氯酸鉀，并用點(diǎn)燃鎂條引燃實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)室常見的氣體制備也是中學(xué)教材中一類重要的實(shí)驗(yàn)，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?yōu)槌叵乱后w）總結(jié)出五類典型氣體發(fā)生裝置：①固態(tài)物質(zhì)（或固體混合物）加熱制取氣體（同時(shí)得到固體物質(zhì)分解的反應(yīng)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(jì)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(jié)合各種氣體的除雜、干燥、收集、性質(zhì)、尾氣處理等裝置進(jìn)行演示分析，將會(huì)使學(xué)生的知識(shí)形成系統(tǒng)，構(gòu)成簡潔的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。另外張自勤老師提到“還可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置圖展示和學(xué)生自畫實(shí)驗(yàn)裝置草圖進(jìn)行學(xué)習(xí)，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖能力、有助于培養(yǎng)學(xué)生形象思維（縮短實(shí)物實(shí)驗(yàn)與文字考題的距離）和系統(tǒng)思維（避免支離破碎的死記硬背），真正實(shí)現(xiàn)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的正確理解、設(shè)計(jì)、表達(dá)”［1］以及評價(jià)。

二、演示組合實(shí)驗(yàn)，突出化學(xué)核心觀念

隨著新課程的教學(xué)實(shí)踐，以山東師范大學(xué)畢華林教授為首研究的“化學(xué)觀念教學(xué)”逐漸深入課堂，而通過組合實(shí)驗(yàn)，可以很好地幫助高三學(xué)生進(jìn)一步形成科學(xué)的“化學(xué)觀念”。

1.水溶液中的微粒觀

水溶液中的反應(yīng)大多是離子反應(yīng)，建立“水溶液中的微粒觀”可以深刻理解水溶液中的反應(yīng)本質(zhì)和微粒變化。筆者首先通過一組對比實(shí)驗(yàn)給學(xué)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(yīng)”［2］，通過觀察溶液中的現(xiàn)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(jìn)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(xiàn)紅色逐漸變淺直至紅色消失，展示“水溶液中的微粒觀”的運(yùn)用實(shí)踐。

2.氧化還原反應(yīng)觀

氧化還原反應(yīng)是一類重要的反應(yīng)，它在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應(yīng)用，人體生命活動(dòng)中的新陳代謝也離不開它，因此學(xué)會(huì)科學(xué)合理地運(yùn)用氧化還原反應(yīng)知識(shí)，可以趨利避害，更好地為社會(huì)的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類生活質(zhì)量的提高服務(wù)［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(yīng)”［4］，讓學(xué)生再次感受氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移本質(zhì)。然后用亞硫酸鈉的氧化性和還原性實(shí)驗(yàn)探究讓學(xué)生體會(huì)物質(zhì)表現(xiàn)氧化性和還原性的方式及該類性質(zhì)驗(yàn)證方法（一要選準(zhǔn)對應(yīng)試劑，二要有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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?yàn)楦咤i酸鉀是強(qiáng)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(huì)出現(xiàn)渾濁（因?yàn)榱蚧c是強(qiáng)還原劑）。結(jié)合這組實(shí)驗(yàn)，再適當(dāng)介紹美容物品、食品保鮮等例證，可以很好強(qiáng)化學(xué)生的氧化還原反應(yīng)觀念。

3.化學(xué)反應(yīng)過程觀

有些變化瞬間、一步完成，有些變化隨著其進(jìn)行而發(fā)生改變（或分步完成）、甚至停止。現(xiàn)行新課程教材體系中都有六個(gè)隨著反應(yīng)進(jìn)行而發(fā)生變化、甚至停止的經(jīng)典反應(yīng)，可以通過一起演示這些實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化學(xué)生的化學(xué)反應(yīng)過程觀。①二氧化碳?xì)怏w緩慢通入到澄清石灰水中：先出現(xiàn)白色渾濁，隨后逐漸增多，然后白色渾濁又出現(xiàn)逐漸減少直至完全消失。這體現(xiàn)了反應(yīng)過程本質(zhì)：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(yīng)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(xiàn)和①類似的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，體現(xiàn)出二者先反應(yīng)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(yīng)本質(zhì)；③碳酸鈉溶液中逐滴滴加稀鹽酸（假設(shè)振蕩效果良好），先不產(chǎn)生氣泡，后來產(chǎn)生大量氣泡，直至停止產(chǎn)生氣泡。這反映出碳酸根離子先與鹽酸中氫離子反應(yīng)生成碳酸氫根離子，直至全部轉(zhuǎn)化后才會(huì)產(chǎn)生碳酸氫根離子與氫離子結(jié)合生成碳酸分子，最后放出二氧化碳?xì)怏w的過程。④銅與濃硝酸反應(yīng)時(shí)，生成的氣體顏色逐漸變淡，體現(xiàn)出硝酸濃度逐漸減小，產(chǎn)物由紅棕色二氧化氮?dú)怏w轉(zhuǎn)化為無色的一氧化氮?dú)怏w；⑤銅與濃硫酸在加熱時(shí)反應(yīng)，但到一定階段反應(yīng)會(huì)停止，體現(xiàn)出銅與稀硫酸不反應(yīng)的事實(shí)；⑥二氧化錳與濃鹽酸加熱反應(yīng)時(shí)，也到一定階段反應(yīng)停止，體現(xiàn)出二氧化錳與稀鹽酸不反應(yīng)的事實(shí)。同時(shí)真切感受這組變化，學(xué)生就易形成化學(xué)反應(yīng)過程觀，學(xué)會(huì)分析這類事實(shí)，發(fā)展自己的思維能力。

三、演示組合實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新精神

1.創(chuàng)新演示形式，凸顯變化本質(zhì)或現(xiàn)象

中學(xué)教材中有一些變化的本質(zhì)看不見摸不著，往往較難被學(xué)生理解，雖然當(dāng)前可以用動(dòng)畫模擬的手段展示，但畢竟有不真實(shí)感。教師可以通過創(chuàng)新演示形式，借助擴(kuò)顯方法來巧妙實(shí)現(xiàn)。比如酸堿中和反應(yīng)是一種水溶液中的微粒間反應(yīng)（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(shí)溶液變?yōu)榧t色，然后再向其中加入酸溶液，紅色褪去；有些溶液內(nèi)變化放出較多熱量，可以用溫度計(jì)監(jiān)測；有些固體與少量液體之間的反應(yīng)（或變化）放出的熱量可以轉(zhuǎn)化為可燃物燃燒；另一些變化放出熱量較少，可以設(shè)計(jì)成封閉體系，觀察導(dǎo)管末端液泡移動(dòng)……

中學(xué)教材中有一些物質(zhì)的變化（或產(chǎn)生）會(huì)存在危害，總要想方設(shè)法避免出現(xiàn)，因而教師也可以通過創(chuàng)新演示形式，采用縮微方式表達(dá)。比如濃硫酸稀釋必須“酸入水”，否則很易產(chǎn)生液滴飛濺等安全問題，此時(shí)可以用實(shí)驗(yàn)演示向?qū)W生說明；氣體混合物可能在光照或引燃條件下發(fā)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(gè)實(shí)驗(yàn)［5］”作類似演示；濃硝酸與銅片反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生有毒的二氧化氮?dú)怏w，可以直接采用萬竹青老師推薦的“銅與濃硝酸反應(yīng)的簡易裝置”［6］演示……

2.開創(chuàng)演示實(shí)驗(yàn)，升華科學(xué)探究

在有教材演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ突A(chǔ)上，筆者通過開創(chuàng)演示實(shí)驗(yàn)方式，演示組合實(shí)驗(yàn)而積極提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。比如銅與硝酸反應(yīng)，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(zhì)（比如氨水吸收法）和減少污染物產(chǎn)生兩種途徑演示，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)探究；在實(shí)驗(yàn)室制取氫氧化亞鐵的實(shí)驗(yàn)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(hù)法，分別用苯、植物油、汽油隔絕空氣（即氧氣）。然后發(fā)散思維，請同學(xué)們探究氣體保護(hù)法（常見的可以用氫氣或二氧化碳?xì)怏w保護(hù)法）。最后采用電解法（陽極材料為鐵，電解質(zhì)溶液是氫氧化鈉溶液）。

在沒有教材演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ突A(chǔ)上，筆者通過開創(chuàng)演示實(shí)驗(yàn)組合升華學(xué)生的探究能力。比如過氧化氫的分解實(shí)驗(yàn)：通過控制一個(gè)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(shí)間，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的探究活動(dòng)后自我規(guī)律總結(jié)——控制n－1個(gè)變量（或條件）相同，一個(gè)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(fā)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維：控制兩個(gè)不同變量（比如溫度、濃度、不同催化劑），用相同的時(shí)間收集到等體積的氧氣，反向確定不同條件之間的協(xié)同問題。

［1］張自勤.重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖的作用［J］.化學(xué)教學(xué)，2003，（12）：8-10

［2］王磊.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)1（必修）［M］.濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)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(xué)課程教材研發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書化學(xué)1（必修）［M］.濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)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(gè)實(shí)驗(yàn)［J］.化學(xué)教學(xué)，2010，（5）：11-12

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