也谈发挥高中化学实验教学的优势

　　文章编号：1008-0546（2017）07-0090-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

　　doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.027

　　化学家傅鹰先生曾说，只有实验才是化学的“最高法庭”。要学好化学知识，关键还得从实验中来。而化学实验，根据实验对象的不同、实验条件的差异，又可分为：演示实验、学生实验、家庭小实验、改进实验和探究实验等几种类型。教学过程中，若能充分发挥这些实验的优势，不仅让学生快速掌握化学知识，还可培养学生各方面的能力。

　　一、做好演示实验

　　为了让学生尽快理解和掌握所学的化学知识，对那些难于记忆和难于理解的知识尽可能设计成为实验进行演示。演示的对象可包括：教师的演示和学生的演示两种类型的实验。通过演示，让学生观察反应过程中出现的各种现象或事实，进而探索反应前后物质变化规律和物质反应的本质。

　　教师演示的实验，通常是指那些危险系数高、安全隐患突出、操作步骤较多且繁琐、操作规范程度较高的实验。危险系数高、安全隐患突出的实验，让学生演示，不仅危及实验学生的安全，还会危及其他学生的安全；实验步骤较多且繁琐的实验，因学生不经常做实验，对仪器的使用不是很熟练，让学生操作，实验时间必??延长，完不成教学任务。操作规范程度较高的实验，因学生的粗心，稍不留意的错误操作，必会蔓延给其他同学，造成实验误差较大。因此，这些类型的实验必须由教师亲自演示。如存在安全隐患的实验，学生刚接触钠与水的反应，该实验就不能让学生上台演示。因为学生无法控制钠的用量，按照教材所说“取黄豆粒大小”，究竟是多少，学生心目中没有印象。取少了，现象不明显；取多了，反应剧烈，会造成爆炸事故，这时就只能由教师演示。又如操作步骤较多的实验，实验室要制取纯净的氯气，涉及氯气的发生、除杂、收集、尾气的处理等至少4套装置，既要完成仪器连接、气密性检验、药品装入、气体验满等一系列操作，又要完成实验后撤去仪器的操作。让学生演示，因操作速度较慢，不仅耽搁课堂教学时间，还因实验过程中产生的氯气有毒会造成教室污染。故该实验最好由教师完成。对实验规范程度要求较高的实验，如一定物质的量浓度溶液的配制实验。固体作溶质，需要称量，涉及托盘天平的使用；液体作溶质，需要量取，涉及量筒量取液体的操作；溶解、转移、洗涤操作涉及玻璃棒、烧杯的使用；“定容”操作涉及胶头滴管的使用；摇匀、装瓶，甚至包括配制前容量瓶的查漏、洗涤等操作，若让学生演示：一是操作的不规范性或错误性，必会影响到其他同学；二是步骤太多，操作又不熟练，导致实验的连贯性不好，部分学生观察时精力易分散。故该类实验也必须由教师演示。

　　教师演示，通常是教师在讲台上做给学生看的，由此导致学生的动手机会明显偏低，动手能力普遍不高，因而有必要想方设法让学生派出代表到讲台演示，不仅增强了演示学生的动手能力，也让其他学生感到亲切自然，对实验的结果倍感信服。对于学生曾经做过的、仪器简单、操作步骤较少的实验均可让学生演示。学生曾经做过的实验，如碳酸氢钠的受热分解实验，因初中化学时，学生已做过用加热高锰酸钾固体或氯酸钾与二氧化锰混合物制取氧气的实验，通过讨论碳酸氢钠受热分解也符合此装置，可放手让学生上台大胆演示，甚至今后学习氨气、甲烷等的实验室制法时，都可让学生完成。仪器简单的实验，如钠与氧气的燃烧反应，只需一支破试管和一盏酒精灯，让学生亲自登台演示：将擦干煤油的一小块金属钠放入破试管中，左手拿着夹持试管的试管夹，右手举着燃着的酒精灯，对准钠加热。可观察到：钠融化成小球来回移动，立即燃烧起来，产生淡黄色烟，发出黄色火焰，有淡黄色固体生成等一系列的实验现象，让全体学生讨论出钠灼烧时的火焰的焰色、熔沸点的高低、燃烧产物等的反应本质。操作步骤较少的实验，如要讨论温度对“2NO2（g）■N2O4（g） ΔH<0”平衡体系移动的影响，只涉及将装有NO2气体的圆底烧瓶放入盛冷水和热水的烧杯中，操作步骤少而简单，可让学生演示，不仅增强了演示学生的动手能力，还让其他学生记住了温度的变化导致混合气体中颜色变化的情况，也加深了对温度对化学平衡移动影响的印象。

　　二、抓好分组实验

　　分组实验的目的是通过实验，让学生快速掌握实验的操作步骤，理解反应的本质，还要增强学生的动手操作能力。因此，涉及教材要求的重点实验、学生难记住现象的实验、为激发学生学习兴趣的实验等都可由学生单独完成。

　　教材要求的重点实验，如一定物质的量浓度溶液配制的实验，让学生亲自动手操作，不仅快速记住了“计算、称量或量取、溶解、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀”等实验步骤，还掌握了托盘天平的称量、量筒的量取、玻璃棒和烧杯的洗涤、胶头滴管的定容等操作，还掌握了容量瓶的操作技能。学生难以记住现象的实验，如让学生做完Na、Mg、Al、Fe、Cu等与氧气、与稀盐酸、与水、与氢氧化钠等反应的实验后，不仅记住了反应速率的快慢，还记住了每个反应的条件及其细微的现象，还复习了试管、胶头滴管等的正确操作技能。当学生做完了Cl-、Br-、I-分别与Ag+反应生成白色、淡黄色、黄色沉淀的实验后，就快速记住了各沉淀的颜色。激发学生兴趣的实验，如让学生做完“吹气生烟”和“滴水生烟”的实验：用玻璃管（或胶头滴管）向裹有过氧化钠粉末的脱脂棉里吹气或（滴水）的操作后，便掌握了过氧化钠与二氧化碳（或水）反应的实验原理，也激发了学生学习化学的欲望。当然，为了合理利用好课堂的每一分每一秒，让实验处于紧凑与严密，设计实验时，可让几个实验放在一起完成。如，学生做：K、Na、Mg与水、盐酸，Al与盐酸、氢氧化钠溶液反应的实验，估计只需15分钟时间；后25分钟时间可安排学生完成：Al2O3、Al（OH）3分别与盐酸、氢氧化钠溶液反应的实验。 　　只要条件允许，教师应尽可能安排学生亲自到实验室做实验。当学生看到实验桌上的仪器和药品时，早已按捺不住激动的心情，手痒痒的就想立即投入到实验的活动中去。在亲自动手操作的过程中，对涉及的每一细微现象都会认真观察，都会如实记录。实验后都会积极主动地思考，合理解释与理论知识差异的结论，都会认真完成实验报告。

　　三、用好家庭小实验

　　家庭小实验是学生自己在家庭中自行设计的，自己在家里日常生活用品中寻找一些易得药剂或代用仪器，自己动手进行的简单易做的实验，是化学课堂实验的延伸和补充。只要条件许可，凡能在日常生活中找到药剂或代用仪器的，均可让学生联系生活实际，在家里独立完成实验，既可激发学生的学习兴趣，还可培养学生自我设计的能力。当然，教师在布置家庭小实验时，在安全因素允许的情况下，为顺利完成实验可为学生提供一些在市场上很难买到的药品。

　　如，学习了Na2CO3和NaHCO3的化学性质后，可布置任务让学生在家完成二者与酸反应速率的比较：原料可使用家里的发酵粉（主要成分为碳酸氢钠）和碱面（主要成分为碳酸钠），酸可使用食醋（主要成分为醋酸）；仪器用眼药水瓶替代胶头滴管，玻璃杯替代烧杯，秤替代托盘天平。用秤称取相同质量的发酵粉和碱面，放入相同大小的两个气球中，待用；用眼药水瓶吸取相同体积的食醋滴加到两个玻璃杯中；将装有发酵粉和碱面的气球分别套在玻璃杯口，同时用手将气球中的粉末倒入玻璃杯中，即可完成实验。又如，学习了葡萄糖和淀粉的知识后，可布置自制甜酿酒的家庭小实验，叫同学们回家去做，强调自己酿制，众人品尝。别小看这个特殊的家庭小实验，只有课本上的知识，根本不能完成，不少同学跑到图书馆或上网查阅资料，向家里的父母请教，最终知道了酿酒的流程，然后又在家里实验了多次才酿造成功。当他或她把自己的成果带到学校后，同学们品尝到了甜酿酒的醇香，都露出了满脸的笑容。再如，为了记住碘单质与淀粉反应变成蓝色，让学生在家里自己完成这个实验，很多同学的设计是：将家里的土豆（成分为淀粉）和消毒用的碘酒（含有碘单质）当作原料，用刀将土豆切开，用筷子蘸取一滴碘酒于横切面处，观察到横切面出现蓝色。

　　只要在家里能找到相应物品的，就应尽可能布置任务让学生完成家庭小实验：如学习了卤素的性质后，可布置“指纹的检验”；学习了盐类水解后，可布置“自制泡沫灭火器”；学习了铁的相关知识后，可布置“铁生锈条件”实验。

　　四、加强实验改进

　　无论是教师演示的还是学生做的实验，不外乎涉及：操作复杂的、时间较长的、不利于环境保护的、现象不明显的等四种类型的实验需要改进。改进后不仅可培养学生的创新思维能力，且还可激励学生勇于创新的能力。

　　如为了证明甲烷的燃烧产物为水和二氧化碳，必修2化学教材第65页习题5：“鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法，是将它们分别（ ）”，教师用书给出的正确答案为C选项，即：点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和内壁涂有澄清石灰水的烧杯。如果这样操作，至少要做6次重复实验，且需6个烧杯才能完成实验。为此，根据CO2密度比空气大的原理，将此实验可作如下改进：尖嘴管处点燃验纯后的气体，火焰上方倒扣一个干而冷的烧杯，检验有无水珠生成；迅速正立烧杯，倒入澄清石灰水，看石灰水是否变浑浊，即可鉴别出这三种气体：只有水珠生成的是氢气，只有二氧化碳生成的是一氧化碳，既有水珠生成又有二氧化碳生成的是甲烷，这种操作只需三个烧杯就完成检验。又如，乙醇催化氧化成乙醛的实验，按教材的操作：用铜丝绕成螺旋状放在酒精灯火焰上灼烧，伸入盛酒精的试管中，若作为演示实验，前几排的学生观察得比较清楚，后几排的学生则无法看清Cu片颜色的变化。教师若拿着试管在教室前后走动，会浪费很多时间。于是可将其这样改进：将绕成螺旋状的铜丝用小钉锤压成片状；小试管改成圆底烧瓶，且向里加入50mL的酒精。圆底烧瓶用铁架台的铁夹固定且离讲台约30cm高。将片状的铜放在酒精灯火焰上灼烧，插入到烧瓶内的酒精中，全体学生可明显地看到铜片表面颜色的变化。改进后的优点是：借助圆底烧瓶是球形的且容积比较大，细铜片丝由黑色转化为红色的现象通过圆底烧瓶内壁球形和酒精的反射得以放大，后几排的学生都能看得一清二楚。

　　五、开展探索性实验

　　验证性实验和探索性实验的区别在于，前者根据已学到的化学知识用实验来论证其准确性，学生处于被动接受知识的状态，而后者通过模拟发现知识的过程，使学生了解科学家是怎样工作的，怎样认识世界，怎样解决需要探索的问题，使学生处于一种主动探索知识的状态，对学生的智力发展、能力提高和科学方法形成有很大帮助。因此，教学过程中应尽可能把验证性实验转化为探索性实验。探索性实验可很好体现 “教为主导，学为主体”的新课程教学理念，在教师的引导下进行探索，可缩短学生探索的时间，培养起学生学习的自信心，还可培养学生独立探索能力。因此，教学活动过程中多开展一些探索性实验的研究，对唤起学生求知愿望，激发起学生的学习兴趣有很大的帮助。

　　如讨论制备氢氧化铝沉淀的最佳方案时，我给学生提供了以下药品：纱布、Al粉、盐酸、氢氧化钠溶液；仪器：胶头滴管、烧杯、试管、托盘天平等。让学生先设计出实验方案再到实验室完成实验，两天后，收到三种方案：

　　（1）2Al+2H2O+2NaOH■2NaAlO2+3H2↑，HCl+NaAlO2+H2O■Al（OH）3↓+NaCl；

　　（2）2Al+6HCl■2AlCl3+3H2↑，AlCl3+3NaOH■Al（OH）3↓+3NaCl；

　　（3）2Al+2H2O+2NaOH■2NaAlO2+3H2↑，2Al+6HCl■2AlCl3+3H2↑，3NaAlO2+AlCl3+6H2O■

　　4Al（OH）3↓+3NaCl。批阅后，我将这三种方案写在黑板上，让全体学生根据Al（OH）3的两性讨论出最佳结果：第（1）种方案，不好控制盐酸的用量，可能会溶解生成的沉淀；第（2）种方案，不好控制氢氧化铝的用量，生成氢氧化铝也可能溶解其中；第（3）种方案最佳，用相同质量的铝粉，消耗盐酸、氢氧化钠的用量是最少的，但制出氢氧化铝的量是最多的。然后让学生到实验室就三种方案都进行实验。又如，探究原电池的原理时，先演示“番茄原电池”（用铜片、锌片、导线、音乐卡和西红柿组成）趣味实验，设问：这个简单构造为什么能使音乐卡发出声音？在激起学生探究欲望的同时，鼓励学生讨论质疑：音乐卡发声肯定有电流通过，电流从何而来？若用茄子或黄瓜代替番茄行不行？直接用稀酸代替番茄效果是不是更好？是什么原理？然后，教师提供：烧杯、导线、铜片、锌片、电流计、稀硫酸，指导学生带着疑问自己动手设计实验探究：（1）锌片插入盛有稀硫酸烧杯中；（2）铜片插入盛稀硫酸烧杯中；（3）铜片、锌片隔开分别插入盛有稀硫酸的两个烧杯中；（4）铜片、锌片隔开插入盛有稀硫酸的同一个烧杯中；（5）铜片和锌片上端相互接触插入盛有稀硫酸同一烧杯中；（6）铜片和锌片用导线连接起来插入盛有稀硫酸的同一烧杯中；（7）铜片、电流计、锌片用导线串联起来插入盛有稀硫酸的同一烧杯中，有何现象？然后设置问?}：铜片、锌片质量有无变化？溶液中的[H+]有何变化？H+在铜片上得到的电子从何而来？如何证明导线上有电流通过？通过这7个实验的探究，结合教师设置的问题情境，最终讨论出了Cu-Zn原电池的原理。

　　作为一名化学教师，加强对教材实验的研究，充分发挥实验在教学中的作用，既优化了课堂教学的效率，又提高了学生的化学素养，同时激发了学生学习化学的兴趣。

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