利用實驗重構(gòu)氣體壓強(qiáng)知識的復(fù)習(xí)課

徐婷婷 王萍 謝寧 王麗麗

摘要： 氣體壓強(qiáng)問題是高考中的重要知識點。高考復(fù)習(xí)時經(jīng)常采用“分類總結(jié)+練習(xí)強(qiáng)化”的復(fù)習(xí)模式，效果并不好。本設(shè)計在“分類總結(jié)+練習(xí)強(qiáng)化”氣體壓強(qiáng)知識的基礎(chǔ)上，引入學(xué)生實驗操作的實踐環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生實踐感知與理論知識的連接，幫助學(xué)生建構(gòu)分析氣體壓強(qiáng)這一類問題的思維模型，達(dá)到對壓強(qiáng)問題更深層次的理解，提升學(xué)生思維品質(zhì)。

關(guān)鍵詞： 氣體壓強(qiáng); 高考復(fù)習(xí); 思維模型

文章編號： 10056629（2019）1007603 ? ? ?中圖分類號： G633.8 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

復(fù)習(xí)課是一種對已學(xué)知識進(jìn)行二次加工，從而促進(jìn)所學(xué)知識系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化，提高學(xué)生認(rèn)知水平，發(fā)展學(xué)生思維能力的課型。對學(xué)生的學(xué)習(xí)起著總結(jié)、深化和提升的重要作用[1]。一般的高三復(fù)習(xí)課，更多關(guān)注知識總結(jié)的全面性和練習(xí)強(qiáng)化的深度，而忽視學(xué)生思維能力的發(fā)展。以氣體壓強(qiáng)問題的考查為例，其在近五年不同地區(qū)的高考化學(xué)實驗題中均有呈現(xiàn)。這類問題在實驗背景下重點考查學(xué)生對氣體壓強(qiáng)問題本質(zhì)的理解，以及運(yùn)用原理解決實際問題的能力。多數(shù)教師在復(fù)習(xí)中為此類知識設(shè)計專題，采取“分類總結(jié)知識點+練習(xí)強(qiáng)化實驗題”的方式進(jìn)行復(fù)習(xí)。雖然學(xué)生在初中物理中已經(jīng)學(xué)習(xí)過壓強(qiáng)的相關(guān)知識，在化學(xué)實驗中也有過初步的應(yīng)用，但由于問題的靈活性，學(xué)生仍感覺復(fù)習(xí)效果欠佳。究其原因，是學(xué)生對該知識的學(xué)習(xí)仍舊基于淺層次的記憶、相似題型的復(fù)現(xiàn)和提取，缺乏自身對知識的感知和深層次加工。因此，在復(fù)習(xí)中加入學(xué)生實驗環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生建立氣體壓強(qiáng)問題的認(rèn)知模型，提高其思維品質(zhì)，不失為高三復(fù)習(xí)課的一種嘗試。

1 實施“分類總結(jié)+練習(xí)強(qiáng)化”

1.1 氣體壓強(qiáng)知識的分類總結(jié)

首先對化學(xué)中所涉及的氣體壓強(qiáng)問題進(jìn)行分類總結(jié)，王濤等[2]在“化學(xué)實驗中的氣體壓強(qiáng)問題”一文中，將中學(xué)與氣體壓強(qiáng)有關(guān)的問題總結(jié)為噴泉實驗原理、氣密性檢查方法、測量氣體體積、液體倒吸的原理及防治。經(jīng)過對比，本文將氣體壓強(qiáng)?？紗栴}分為如下三種類型。

（1） 裝置的氣密性檢查

圖1是化學(xué)實驗中常見的6種裝置，根據(jù)裝置本身的特點不同，檢查氣密性的方法不盡相同，但原理相似。

（2） 倒吸的原理及應(yīng)用

所謂倒吸是由于裝置內(nèi)形成了負(fù)壓，外界大氣壓將液體壓入裝置內(nèi)的現(xiàn)象。利用倒吸原理，根據(jù)實驗的具體要求有時需要產(chǎn)生倒吸，如圖2中的e裝置，氨氣溶于水產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象;有時又需要防止倒吸，例如圖2中的a與b裝置;有時利用此原理平衡裝置氣壓，譬如圖2中的c裝置。

（3） 平衡氣壓

平衡氣壓表現(xiàn)在定量測定氣體體積時，常常用到排液量氣裝置（見圖3），也可能是類似圖4這樣的平衡氣壓裝置。

1.2 設(shè)計練習(xí)反饋強(qiáng)化

在進(jìn)行題型總結(jié)之后，以近五年高考題中的氣體壓強(qiáng)考題設(shè)置練習(xí)，進(jìn)行強(qiáng)化（見表1）。

將以上題目設(shè)計成一個氣體壓強(qiáng)問題的定時小練習(xí)。從學(xué)生完成情況來看，2017年全國Ⅱ卷中長直玻璃導(dǎo)管的作用回答得很不好，很多學(xué)生并未想到“平衡氣壓，防止壓強(qiáng)過大”這個層面;2015年廣東卷中對于現(xiàn)象的描述和原因的解釋都有很大的問題，主要原因是沒有想清楚原理;而2013年大綱卷中對于氣密性的檢查，主要是忽略了操作上的一些關(guān)鍵細(xì)節(jié)，如關(guān)閉分液漏斗的活塞以及停止加熱后的現(xiàn)象。由此可見，學(xué)生對氣體壓強(qiáng)的認(rèn)知還停留在記憶的層面上，面對不同的情境不能靈活運(yùn)用。究其根源，是對氣體壓強(qiáng)原理本質(zhì)的認(rèn)識沒有準(zhǔn)確到位?；诖耍诟呷龔?fù)習(xí)中，又設(shè)計了如下兩大環(huán)節(jié)予以推進(jìn)。

2 提供真實實驗情境，建立多感官聯(lián)系

實驗是通過學(xué)習(xí)者親身經(jīng)歷而建構(gòu)知識的有效手段，因此，復(fù)習(xí)中加入了學(xué)生實驗環(huán)節(jié)。提供基本儀器，讓學(xué)生組裝氣密性檢查的三種裝置、防倒吸裝置和平衡氣壓裝置，讓學(xué)生在氣密性檢查、防倒吸和收集氣體的操作實踐中，觀察并直觀感受氣體壓強(qiáng)的變與不變所導(dǎo)致的不同實驗現(xiàn)象。

通過動手實踐，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了以往在做習(xí)題時遺漏的重要細(xì)節(jié)，也糾正了認(rèn)知上的誤區(qū)。

認(rèn)知一： 利用微熱法（見圖1）檢查裝置氣密性時，學(xué)生往往會忽略撤去熱源后的現(xiàn)象。認(rèn)為只要微熱試管時導(dǎo)管口有氣泡，裝置氣密性就是良好的。通過實驗發(fā)現(xiàn)，松手后導(dǎo)管口的確有一段穩(wěn)定水柱。所以一定要結(jié)合微熱加壓以及撤去熱源減壓之后兩方面的現(xiàn)象共同證明裝置的氣密性是否良好[3]。

認(rèn)知二： 利用液面差（見圖1）檢驗氣密性時，很多學(xué)生一直對“向長頸漏斗中加水，下端形成一段穩(wěn)定水柱”百思不得其解，無法想象如何會形成穩(wěn)定水柱。在實際操作之后，學(xué)生對該裝置氣密性的檢查印象就很深刻，理解比較透徹。

認(rèn)知三： 分液漏斗內(nèi)的氣壓平衡（見圖1）。夾緊止水夾后，若未打開分液漏斗上方玻璃塞，凹槽與瓶頸上的小孔也未對齊，打開下端活塞后液體不能順利流出。這些語句，學(xué)生會背誦，卻總是迷茫。利用實驗，他們反復(fù)嘗試，也深刻體會到要從分液漏斗中放出液體必須使液面上方壓強(qiáng)與大氣壓一致。

認(rèn)知四： 定量測定氣體體積（見圖3）。反應(yīng)結(jié)束后U形量氣管左端液面低于右端液面。在讀數(shù)時應(yīng)注意： （1）裝置冷卻至室溫以后再讀數(shù);（2）上下移動堿式滴定管使U形量氣管兩端液面相平。這兩步操作是為了保證氣體體積是在常溫常壓下測定的。通過實驗學(xué)生學(xué)會了調(diào)平左右兩端液面的具體方法： 若液面左低右高，應(yīng)將堿式滴定管緩慢向下移動，反之，則應(yīng)向上移動。在實驗之前學(xué)生對于該方法是完全模糊的。

紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。這一實驗環(huán)節(jié)的加入，讓學(xué)生深刻體會到?jīng)Q不能在題目中研究實驗，而應(yīng)該在實踐中體驗。

有了例題的總結(jié)和實驗的親歷，對氣體壓強(qiáng)原理的學(xué)習(xí)是否達(dá)到了理解的程度呢？布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)認(rèn)為，對于原理性的知識，評價其理解的達(dá)成，可以通過評價學(xué)習(xí)者能否解釋、推論、比較這些內(nèi)容而實現(xiàn)[4]。而這一過程，借助氣體壓強(qiáng)問題進(jìn)行分析模型的抽取，效率是事半功倍的。

3 利用思維模型的建立達(dá)到理解意義上的學(xué)習(xí)

以心理學(xué)對原理性知識（程序性知識）建立的學(xué)習(xí)模型為藍(lán)本，教師借助問題，將學(xué)生的關(guān)注點聚焦到整體學(xué)習(xí)過程的回顧上，在回顧中讓學(xué)生進(jìn)行比較、抽取，從而建立氣體壓強(qiáng)原理分析的思維模型（見圖5）。

在建立分析壓強(qiáng)問題的思維模型后，學(xué)生回顧練習(xí)、實驗，將具體問題上升為一類問題，將一類問題形成解決的模式，不斷往復(fù)。此時他們再次解決實驗問題時頭腦中的思維清晰了許多，答題就更加準(zhǔn)確?；瘜W(xué)實驗中的氣體壓強(qiáng)問題是非常靈活多變的，但只要把握住問題的本質(zhì)即裝置中的壓強(qiáng)變化，問題就可迎刃而解。為此，借助練習(xí)、實驗、構(gòu)建“化學(xué)實驗中的氣體壓強(qiáng)問題”模型，是解決這一類問題的好方法?；诖怂悸沸纬傻慕虒W(xué)模式沿用至其余專題的復(fù)習(xí)中，則將事半功倍。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬延嵐， 盧巍. 對化學(xué)復(fù)習(xí)課的重新審視與思考[J]. 化學(xué)教學(xué)， 2013，（5）： 10～13.

[2]王濤， 莘贊梅. 化學(xué)實驗中的氣體壓強(qiáng)問題[J]. 化學(xué)教育， 2009，（1）： 51～53.

[3]邵青. 談化學(xué)反應(yīng)裝置氣密性檢查的誤區(qū)與方法[J]. 中學(xué)教學(xué)參考， 2017，（11）： 71～72.

[4]Bloom， B. S.，（Ed.）. Taxonomy of educational objectives： The classification of educational goals： Handbook I， cognitive domain [M]. New York： Longman， 1956.