高三化學(xué)復(fù)習(xí)中引入實(shí)驗(yàn)的必要性探析

華利平

摘 要：高三復(fù)習(xí)階段化學(xué)教學(xué)引入實(shí)驗(yàn)要有利于學(xué)生知識(shí)的構(gòu)建，有利于知識(shí)的拓展，有利于能力的提升，同時(shí)要服務(wù)于高考復(fù)習(xí)的主題。

關(guān)鍵詞：高考復(fù)習(xí)；課堂實(shí)驗(yàn)；能力培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)和靈魂，一切的化學(xué)知識(shí)和原理都來自于實(shí)驗(yàn)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)最能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提升學(xué)習(xí)效率。但進(jìn)入高三后，學(xué)生的學(xué)業(yè)壓力加大，學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)加重，教師不愿意、不敢把時(shí)間用于課堂實(shí)驗(yàn)，就連實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)也僅僅停留在紙上，就題講題，實(shí)行“空對(duì)空”教學(xué)。學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、原理、規(guī)律的理解與掌握只能靠記憶，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些意外現(xiàn)象表現(xiàn)得不知所措和無所適從，思維狹隘，對(duì)全新情境下的問題缺乏必要的分析技巧和分析能力。

一、課堂引入實(shí)驗(yàn)必要性分析

（一）重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 回顧所學(xué)知識(shí)

有些高中化學(xué)課堂實(shí)驗(yàn)是一次性的，因出現(xiàn)頻率不高，造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或者實(shí)驗(yàn)原理印象不深刻。筆者有一次提問學(xué)生重鉻酸鉀的顏色是什么，班級(jí)中竟然一半以上的學(xué)生不知道或不確定，因此有必要梳理那些冷門的、學(xué)生比較容易遺忘的實(shí)驗(yàn)，在高三課堂上再讓學(xué)生重做一次，引起學(xué)生回憶，加深實(shí)驗(yàn)印象。如筆者對(duì)2015屆高三畢業(yè)班重做表1中的前6個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)部分學(xué)生重做表1中的全部實(shí)驗(yàn)。

（二）熟悉使用一些新裝置、新儀器

高三習(xí)題中，常出現(xiàn)一些比較新穎的儀器，如各種形狀的冷凝管、恒壓漏斗、分水器等。試題常常要求學(xué)生分析儀器的工作原理及在實(shí)驗(yàn)中所起作用。但由于學(xué)生對(duì)儀器認(rèn)識(shí)不夠到位，對(duì)功能的描述也無從下手。如常見的冷凝管有三種：直形、球形和蛇形。實(shí)驗(yàn)中只出現(xiàn)過直形一種，如圖1的蒸餾實(shí)驗(yàn)。那么球形和蛇形冷凝管與直形的區(qū)別在什么地方？有什么優(yōu)點(diǎn)？能否在蒸餾實(shí)驗(yàn)中使用球形和蛇形冷凝管？要回答這些問題，必須要讓學(xué)生“眼見為實(shí)”?？吹綄?shí)物，了解三種儀器的不同點(diǎn)，明確冷凝管用于液體或有機(jī)制備中，起冷凝或冷凝回流作用。從冷凝效果來說要增加氣體在冷凝管中的停留時(shí)間，所以蛇形最好，直形最差；但從回流的效果來說，蛇形和球形會(huì)有一部分冷凝的液體滯留在冷凝管中，所以直形效果最好，獲得產(chǎn)物產(chǎn)量和純度最高。只有這樣學(xué)生才可以知所然，無形中又增強(qiáng)了學(xué)生的分析和觀察能力。又比如圖2中是帶有分水器的裝置，在進(jìn)行某些可逆平衡反應(yīng)時(shí)，為了使正向反應(yīng)盡可能進(jìn)行到底，可將反應(yīng)產(chǎn)物之一不斷從反應(yīng)混合物體系中除去，常采用回流分水裝置除去生成的水。回流下來的蒸氣冷凝液進(jìn)入分水器，分層后，有機(jī)層自動(dòng)被送回?zé)?，而生成的水可從分水器中放出去。又如圖3、4是帶有恒壓漏斗的反應(yīng)裝置，為什么在實(shí)驗(yàn)中要用？有什么優(yōu)點(diǎn)？教師可以分析功能和原理，但不能一味地在黑板上講實(shí)驗(yàn)。要充分利用學(xué)生的好奇心，及時(shí)地將新裝置、新儀器帶進(jìn)課堂，通過教師的演示實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)化為工作原理的理解，引領(lǐng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)、深度思考。

（三）剖析規(guī)律與原理 解決日常練習(xí)中的疑惑

“老師，壓縮二氧化氮的時(shí)候顏色真的是先變深后變淺的嗎？這個(gè)能看得清楚嗎？”“過氧化鈉與水反應(yīng)后有過氧化氫是真的嗎？”“二氧化氮氧化性強(qiáng)，它能支持燃燒嗎？”課后總有一些學(xué)生對(duì)練習(xí)中碰到的問題提出疑問，雖然有些問題可以用原理或者規(guī)律加以適當(dāng)?shù)耐茖?dǎo)而得到解決，但確實(shí)也存在一些教師“以權(quán)壓人”的情況。每每講不清道不明時(shí)甩出一句事實(shí)就是這樣的“霸王條款”。高三復(fù)習(xí)中會(huì)出現(xiàn)較多與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的練習(xí)，這時(shí)的學(xué)生已經(jīng)對(duì)化學(xué)有了較全面的認(rèn)識(shí)和理解，對(duì)問題更有自己的想法和見解，此時(shí)只能以理服人，必要時(shí)可以用實(shí)驗(yàn)來證明。有些化學(xué)實(shí)驗(yàn)本身并不復(fù)雜，現(xiàn)象也比較明顯，從實(shí)驗(yàn)中獲得的結(jié)論更加有力，更加能讓學(xué)生信服。如最讓學(xué)生與教師頭疼的氣密性檢查。學(xué)生總是答不好，答不全。一方面需要給學(xué)生梳理各種類型的氣密性檢查，但更重要的是要讓學(xué)生知道他為什么是錯(cuò)的。

如檢查圖5所示裝置氣密性。

學(xué)生方案一：往長頸漏斗中加水，水不滴下，則氣密性好。

學(xué)生方案二：關(guān)閉K，往長頸漏斗中加水，水不滴下，則氣密性好。

學(xué)生方案三：關(guān)閉K，往長頸漏斗中加水浸沒漏斗底部，并在長頸漏斗內(nèi)形成液柱。

學(xué)生方案四：往長頸漏斗中加水浸沒漏斗底部，關(guān)閉K，并在長頸漏斗內(nèi)形成液柱。

學(xué)生方案五：K活塞連接有乳膠管的導(dǎo)管，并伸入水槽中，微熱試管，導(dǎo)管有氣泡， 冷卻后有穩(wěn)定液柱。

學(xué)生方案六：先液封漏斗底部，K活塞連接有乳膠管的導(dǎo)管，并伸入水槽中，微熱試管，導(dǎo)管有氣泡，冷卻后有穩(wěn)定液柱。

在實(shí)際的課堂演示實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以看到關(guān)閉K后，水是可以滴下的，但不能浸沒漏斗底部，若長頸漏斗沒有液封，K后連乳膠導(dǎo)管，加熱后不能形成穩(wěn)定液柱。針對(duì)這一實(shí)際情況，可以借機(jī)展開討論，方案為什么不嚴(yán)密，原因在哪里？通過學(xué)生的溝通與交流，加上教師的引導(dǎo)與點(diǎn)撥，讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)，方案設(shè)計(jì)中可行性、科學(xué)性是開展實(shí)驗(yàn)的前置條件。

二、高三復(fù)習(xí)中引入實(shí)驗(yàn)的注意點(diǎn)

高三處于沖刺階段，課堂實(shí)驗(yàn)的引入應(yīng)該為主題服務(wù)，有利于學(xué)生理清原本混亂的知識(shí)，形成完整的知識(shí)體系，有利于學(xué)生拓展知識(shí)視野，學(xué)會(huì)全面看問題；有利于學(xué)生分析能力的提高，增加學(xué)生隨機(jī)應(yīng)變的能力。因此在高三復(fù)習(xí)中的課堂實(shí)驗(yàn)或者學(xué)生實(shí)驗(yàn)有必要注意以下幾點(diǎn)。

（一）注重實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)性 有利于學(xué)生知識(shí)的構(gòu)建

實(shí)驗(yàn)中的原理、試劑和裝置應(yīng)該立足課本，能在課本上獲得原型。但接地氣的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然不是簡單的重復(fù)，或者沒有目的的簡單重復(fù)。

案例：通過CaCl2和Na2CO3溶液制備CaCO3，如何確定已經(jīng)洗滌干凈CaCO3固體。

沉淀的洗滌屬于基本實(shí)驗(yàn)操作，但實(shí)際上在高中實(shí)驗(yàn)中基本不涉及沉淀的洗滌，更談不上沉淀是否洗凈這一命題。學(xué)生的答案多來自于教師口頭講解后的臨時(shí)記憶，很容易遺忘，而且對(duì)于其中的一些關(guān)鍵詞也不能很好地理解。為什么要取最后一次濾液？為什么不用鈉離子和氯離子同時(shí)檢驗(yàn)？為什么檢驗(yàn)的是氯離子而不是鈉離子？通過課堂實(shí)驗(yàn)對(duì)三次濾液檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)渾濁程度依次變?nèi)酰鞔_為什么要取最后一次。

（二）注重實(shí)驗(yàn)的拓展性 有利于學(xué)生知識(shí)的拓展

高三復(fù)習(xí)階段要提升學(xué)生分析和解決問題的能力， 實(shí)驗(yàn)是一個(gè)很好的載體，教師通過對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置、試劑等改變，發(fā)散、拓展課本實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)陌生實(shí)驗(yàn)情境，通過協(xié)作與會(huì)話，充分發(fā)揮主動(dòng)性和積極性，通過具體的實(shí)驗(yàn)，獲得驗(yàn)證。在鞏固基本知識(shí)、基本原理的同時(shí)，提高學(xué)生接受、吸收、整合信息的能力。如氫氧化亞鐵是一種白色沉淀，在空氣中或含有氧氣的水溶液中很容易被氧化而變色，難以觀察到它的本來顏色。如何創(chuàng)設(shè)一個(gè)無氧的反應(yīng)環(huán)境，教師可以積極組織學(xué)生展開討論，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置，有選擇性地進(jìn)行課堂實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生獲得成功的樂趣。如筆者所任教班級(jí)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置匯總，如圖6。

（三） 注重引入實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)性 有利于學(xué)生能力的提升

高三復(fù)習(xí)中會(huì)時(shí)常面對(duì)各種復(fù)雜的新問題，問題的設(shè)計(jì)可能是課本知識(shí)的自然延伸，也可能是拓展與提高，需要學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)。在教學(xué)過程中要引導(dǎo)學(xué)生敢想、敢做、敢于嘗試。教師也要挖掘素材，積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的深層理解，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和水平。如復(fù)習(xí)有關(guān)金屬鎂的知識(shí)時(shí)，鎂與冷水不反應(yīng)，與熱水能反應(yīng)的原因，一方面加熱增加了反應(yīng)速率，另外一方面是增加了Mg（OH）2的溶解度，不斷促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。一學(xué)生提出：若在溶液中增加能促進(jìn)Mg（OH）2溶解的溶質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)鎂與冷水的反應(yīng)嗎？如鎂條加入到NaHCO3溶液中，能有氣泡產(chǎn)生嗎？此時(shí)簡單的理論分析比較蒼白無力，對(duì)學(xué)生的說服力不強(qiáng)。為了滿足學(xué)生的好奇心，發(fā)散學(xué)生思維，筆者組織學(xué)生進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，獲得很多“意外”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)：將大小和長度相同的鎂條分別放在不同濃度的NaHCO3和Na2CO3溶液中。

現(xiàn)象：反應(yīng)的速率隨濃度的增加而加快，與飽和NaHCO3及飽和Na2CO3溶液反應(yīng)時(shí)，可觀察到放入鎂條均會(huì)迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡，并且產(chǎn)生氣泡的速率NaHCO3溶液明顯比Na2CO3溶液更快。放置1個(gè)小時(shí)左右NaHCO3溶液中有白色沉淀生成，放在Na2CO3溶液中的鎂條表面變暗。放置2小時(shí)左右，再進(jìn)行觀察，Na2CO3溶液中也產(chǎn)生白色不溶物，但前者不溶物多一些。

理論：NaHCO3溶液中存在如下平衡：HCO3-？葑H++CO32-、H2O？葑H++OH-；Mg和H+反應(yīng)生成H2和Mg2+，Mg2+跟OH-、CO32- 生成難溶物Mg（OH）2和MgCO3，則H+、OH-、CO32-的濃度均降低，促使上述兩平衡均向右移動(dòng)。所以，擦去氧化膜的鎂條與飽和NaHCO3溶液反應(yīng)時(shí)觀察到：立即產(chǎn)生大量氣泡。根據(jù)Ksp（MgCO3）=6.82×10-6，Ksp[Mg（OH） 2）]=5.61×10-12可知，當(dāng)OH- 與CO32- 離子濃度相當(dāng)時(shí)，可同時(shí)與Mg2+生成沉淀，生成難溶物可能是Mg（OH）2與MgCO3按一定比例混合而形成的固體物質(zhì)。

鎂能與酸反應(yīng)，但是鎂與堿性物質(zhì)的反應(yīng)，學(xué)生不曾遇到過，更沒有深入地思考過，如何擺脫思維的禁錮，提高思維的層次，多角度、多維度地看待問題？有啟發(fā)性的探究實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)有效的鍛煉。

為了提高學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的掌握和鞏固，提升在高考中的競爭力，不少教師常常采取加大解題訓(xùn)練的力度的方法。通常情況下，反復(fù)的解題訓(xùn)練確實(shí)會(huì)有效果，但學(xué)生長期超負(fù)荷學(xué)習(xí)會(huì)傷害他們的學(xué)習(xí)積極性，產(chǎn)生對(duì)學(xué)習(xí)的厭煩情緒，學(xué)習(xí)變得消極被動(dòng)。學(xué)習(xí)效率低下，投入與產(chǎn)出不成比例，對(duì)學(xué)生的高三復(fù)習(xí)帶來負(fù)面作用。在學(xué)生學(xué)習(xí)的低迷期、低落期、瓶頸期，教師完全可以借助實(shí)驗(yàn)來改變局面，實(shí)驗(yàn)?zāi)芴峁W(xué)生積極的情緒體驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生會(huì)被實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象所吸引，會(huì)產(chǎn)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的期待，有時(shí)還會(huì)發(fā)生認(rèn)知沖突，會(huì)引起對(duì)未知領(lǐng)域的探索，提升學(xué)習(xí)的原動(dòng)力。高三課堂上適當(dāng)、適量、適度地引入實(shí)驗(yàn)可以解決知識(shí)或者規(guī)律上存在的盲點(diǎn)，拓展認(rèn)識(shí)面，增強(qiáng)解決問題的能力和信心，何嘗又不是在提升學(xué)生的競爭力？