基于高中化學反應速率教學中探究實驗的實踐和設計

袁芳芬

摘 要：化學反應速率是高中化學中的重點內(nèi)容，其所涵蓋的知識點實驗性較強。本文對化學反應速率的教學內(nèi)容及其教學價值作了簡要闡述，并具體分析了高中化學反應速率教學中探究實驗的實踐和設計，以期為廣大高中化學教師化學反應速率相關(guān)教學工作的開展提供一定的參考意見。

關(guān)鍵詞：高中；化學反應速率；探究實驗；實踐和設計

化學反應速率主要是站在化學動力學角度對化學反應進行研究，課程所涉及的內(nèi)容較為復雜。對大部分高中生而言，這一課程的學習成效都不是特別好，學生根本不知從何處下手，這在一定程度上對教師教學工作的開展造成了一定影響。怎樣對反應速率的探究實驗進行實踐和設計已經(jīng)成為了眾多化學教師所關(guān)注的重點內(nèi)容。

一、化學反應速率概述

教材中關(guān)于化學反應速率的內(nèi)容主要包括其概念內(nèi)涵、影響因素以及定量表述等。在高中化學（必修2）當中，化學反應速率的學習就從定性提升至定量，這在很大程度上為高中化學（選修4）中對微觀角度下的化學反應速率學習奠定了較為堅實的基礎(chǔ)，發(fā)揮著承上啟下作用。該研究的教學價值在于讓學生通過觀察和分析該實驗，切身感受溫度和催化劑對反應速率所產(chǎn)生的影響，將定性描述上升至定量表述，使其能夠運用溫度、催化劑以及濃度等對反應速率進行調(diào)控，并能夠?qū)ζ浼右越忉尅Ｍ瑫r，培養(yǎng)學生以事實為依據(jù)，并得出相關(guān)結(jié)論的科學態(tài)度和精神。

二、高中化學反應速率教學中探究實驗的實踐和設計

在這個階段的高中生已經(jīng)具備了一定程度的化學學習基礎(chǔ)，要想激發(fā)學生的學習興趣，真正理解和消化與化學速率相關(guān)的知識，最好的方式就是讓學生親自參與實驗，通過改變反應條件，對反應結(jié)果進行調(diào)控，使學生能夠親身感受到不同化學速率所帶來的影響。該探究實驗的實踐和設計一共分為概念引入、概念理解和概念應用者三大環(huán)節(jié)。

第一，概念引入環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)，教學的主要目的就是讓學生感受到化學反應速率的快慢。在教學素材和問題設計方面，可以通過實驗小競賽的方式進行，先選出六名學生，并將其分為三組。第一組學生用Mg和稀硫酸制備氫氣，第二組學生用Zn與稀硫酸制備氫氣，第三組用Fe與稀硫酸制備氫氣，這三組所用的稀硫酸的濃度是相同的。在實驗過程中，反應物的用量應該與顆粒的大小控制在一個相近的水平上。最先收集到一試管純凈氫氣的小組為勝利者。

第二，概念理解環(huán)節(jié)。這環(huán)節(jié)有包括三個階段，具體如下。

在第一階段，其教學的主要目的是對化學反應的速率進行定性描述。在教學素材和問題設計方面，可以收集一些腐爛的水果、生銹的鐵以及爆炸等各種反應速度快慢不一的圖片作為素材資料。素材收集完成之后，便進行問題設計，例如，可以通過實驗中的哪些現(xiàn)象判斷化學反應速度的快慢？此時，學生的認知還處在感性認識階段。

在第二階段，主要就是對影響化學反應速率的各種因素進行探究。在問題設計方面，可以參照如下標準，哪些因素會對化學反應快慢造成影響？這些因素又會對化學反應產(chǎn)生什么樣的影響？在實驗探究方面，可以以雙氧水的分解反應作為例子，對溫度和催化劑這兩個因素對該反應快慢的影響進行探究。實驗探究完成之后，再加入一個思考和交流環(huán)節(jié)，從具體的實際事例出發(fā)，分析影響反應快慢的各種因素，總結(jié)出一定的規(guī)律。此時，學生的認知開始上升至理性和定性的階段。

在第三階段，教學目的主要是對化學反應的速率進行定量表達，這是在物理運動速度表達公式的角度上對化學反應速率的相關(guān)概念和表達進行討論研究。此時，學生的認知處于定量階段。

第三，概念應用環(huán)節(jié)。該部分教學的主要目的就是要運用和反應速率相關(guān)的知識，解釋實際問題。在這一環(huán)節(jié)，問題設計就集中在習題設計當中。具體習題設計可作如下參照，已知氯酸鉀（KClO3）在進行分解時，會釋放出氧氣（O2），生成KCl，但是其反應的速率很低。請設想，能夠通過何種方式加快其反應的速率。

上述三個環(huán)節(jié)就是一個完整的教學思路，例如，在對第二環(huán)節(jié)的第二階段進行分析時，實驗具體情況如下所示。

雙氧水在實驗過程中被作為分解的素材，實驗對教材的內(nèi)容稍微做了一下改動，教材中溫度對反應速率的影響探究被放到了催化劑之后，這主要是因為，大部分的學生都知道二氧化錳（MnO2）能夠?qū)﹄p氧水分解產(chǎn)生催化作用，但是對三氯化鐵（FeCl3）溶液作為催化劑的情況并不熟悉。另外，除此之外，還存在著不少影響雙氧水分解的其他因素，怎樣同時對這些因素進行處理就是在實踐進行之前不得不思考的問題。變量控制法能夠在一定程度上提高實驗的準確性和科學性。

在探究不同催化劑對雙氧水的分解速率的影響時，教師和學生之間的互動也比較頻繁，如下所示。

教師：哪些主要因素會對雙氧水的分解產(chǎn)生影響？

學生：催化劑、溫度和濃度等。

教師：三氯化鐵溶液和二氧化錳都能夠?qū)﹄p氧水的分解產(chǎn)生催化作用，除開催化劑這一影響因素，怎樣對其他影響因素進行處理？原因為何？

學生：對其他條件加以控制，使其始終保持在相同狀態(tài)，這樣能夠有效避免其他因素對速率的影響。

......

三、結(jié)束語

除了這一實驗外，教師還引導學生做了溫度影響實驗和上述環(huán)節(jié)一當中的實驗小競賽。在實驗過程中，學生的參與興致都非常高，大部分同學的學習熱情都被調(diào)動起來了。變量控制的實驗方式讓學生成功地完成了對化學反應速率影響因素的探究，使其原來所掌握的知識得到進一步的整合和驗證。直觀的實驗現(xiàn)象和與教師的切身互動讓學生對反應速率的知識有了更加系統(tǒng)和準確的理解。而教師在此過程中，也更加明晰了實驗教學思路，和學生的課堂互動也使得化學課堂變得更加靈活，進而大大提高了實驗教學效率。

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（作者單位：合肥一中）