揣摩实验设计意图，重视实验结论引申

    徐付春

    摘要：重视高中化学实验学习，积极关注实验细节，发现实验中的反常现象、仪器特殊使用，注意实验操作的表达规范，弄清实验设计的意图，注重实验结论的引申应用，真正提高学生的实验技能和化学素养。

    关键词：实验意图；装置仪器；检验；实验结论

    中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2015）07-013-002

    高中化学教学对实验探究活动相当重视，学生也很喜欢做化学实验，但每年高考实验考题的得分情况却并不尽如人意。问题到底出现在哪里呢？笔者以为，学生喜欢的是实验现象的神奇好玩，没有对现象背后的本质多加思考，更没有对实验的结论进行引申升华，故在遇到试题中的实验问题时学生就无法对实验知识进行有效的迁移。当然，这与我们高中化学教师未能在实验方法上进行正确的引导、未能在实验结论的引申上给予必要的示范有关系。笔者对高中实验化学教学和高考实验试题进行关联研究，在实验结论引申升华上做了一些工作，收到一些成效。现与大家探讨如下：

    一、重视课本实验，弄清实验目的，改进实验装置

    高考化学实验考题基本都是“源于教材而高于教材”，既然源于教材，那就要求我们要重视教材上的演示实验，要对教材实验进行深挖，要揣摩实验设计的意图，弄清每一步骤的目的，想明白药品和仪器选用的理由。以实验室制取氯气为例，学生都知道，氯气有毒，应用NaOH溶液吸收多余的氯气以防污染空气，但若不对实验深入研究，课堂演示的始终都是如图1所示的实验。而要对实验深入研究，学生就能够在装置搭配、气密性检验、演示实验、实验安全、装置拆卸等多方面对化学实验进行全面的认识，尤其是正常演示实验前后的气密性检验及拆卸前通空气以排尽氯气，让NaOH溶液将其吸收完全，是实验安全范畴的内容，也是绿色化学思想的重要体现。为了能通入空气，制备装置要改进为图2，从活塞处通空气，就能将残留在体系内的氯气全部吹入NaOH溶液以吸收完全。挖掘出这些内容，就升华了一个实验原本的意义，通过实验改进让学生理解了如何体现绿色化学思想，如何实现实验安全。

    再如在演示完铜与浓硫酸反应后，引导学生分析实验现象，学生都发现了试管底部有白色固体，都认为是硫酸铜固体。笔者提问到，那如何检验它就是硫酸铜呢？没想到的是，学生异口同声说“加水”。笔者不动声色，不置可否，继续提问：“热试管能加冷水吗？”“硫酸铜能以白色固体形式存在，为何？”“能向浓硫酸中加水吗？”“能向热的浓硫酸中加水吗？”经过热烈的讨论和争论后，大家形成共识：“待试管冷却后，倒去上层清液，逐滴向试管中滴加蒸馏水，若能得到蓝色溶液，则证明生成的白色固体为硫酸铜。”学生在教师的压迫式提问中，在自己冷静的思考中，在和同伴的合作讨论中，对有疑问的、自以为是的问题有了深入的思考、清晰的认识。

    二、对比实验装置，反思仪器变化，领会实验意图

    在学生做完乙酸乙酯的制备实验（装置如图4）后，笔者及时提出如何更好地对乙酸乙酯蒸气进行冷凝。学生经过讨论、反思得出三种方法：（1）加长玻璃导管，延长热交换的时间（如图5）；（2）增大与空气的接触面积，提高热交换效率（如图6）；（3）选用水回流冷凝管（如图7）。方法二使用干燥管，既可以防倒吸，又增加了与空气的接触面积，提高了冷凝效果。也有同学将方法二设计成图8，但经引导发现，乙酸乙酯很有可能冷凝在安全瓶中而没有进入小试管中，导致总产量降低，故图8不理想；相比较而言，图6装置冷凝后的乙酸乙酯都流入小试管中，保证总产量不减少。学生都知道水回流冷凝管冷凝效果最好，于是展示了图7装置。学生看了图之后，发现除了多了冷凝管，还多了温度计和分液漏斗，这样设计有什么目的呢？于是学生在对装置6、7仪器的对比中，反复思考，不停讨论，结合乙酸乙酯制备过程中的各种条件控制，发现装置7的三个突出的优点：①增加了温度计，便于控制发生装置中反应液的温度；②增加了分液漏斗，有利于及时补充反应混合液，以提高乙酸乙酯的产量；③增加了冷凝装置，有利于收集产物乙酸乙酯。

    三、发现实验异常，探究背后原因，培养创新能力

    学习过氧化钠的性质时，预习了的学生都知道过氧化钠与水反应时生成了氢氧化钠和氧气，滴入几滴酚酞试液后，溶液变红，就在学生为确认氢氧化钠的生成而高兴的时候，发现红色变淡，既而消失了。这异常的现象引起了很多学生的质疑，唉，为什么呢？学生对褪色原因的好奇，让笔者突发奇想，让学生来猜想原因。结果猜想的理由五花八门，反应放热，生成了有强氧化性或酸性的物质等。经由学生设计实验并实验探究发现，是生成了有强氧化性的过氧化氢的缘故。Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2。而且向褪色后的溶液中一分为二，一份再加入酚酞，溶液还可变红；另一份加入NaOH不变红，说明酚酞被H2O2氧化了。在这个过程中，学生由异常的实验现象引发质疑，既而联系已有知识、分析猜想、提出实验方案、验证判断实验结果，通过这一系列的思维过程，达到培养学生创新思维能力的目的。再如喷泉实验中胶头滴管的倒置使用、制氢氧化亚铁时，吸满氢氧化钠溶液的长胶头滴管要伸入硫酸亚铁溶液中，胶头滴管违背常规甚至是错误的使用方法，背后一定有着特殊的原因，也只有敢于质疑、充满好奇的同学才会努力地探究背后的原因。

    四、联系实验事实，找准检验方法，培养发散思维

    在学习卤素性质时，学生都知道：（1）向KI溶液中滴加淀粉溶液，不显色，滴加氯水等氧化性物质，显蓝色；（2）向KI溶液中滴加CCl4，有机层无色，滴加氯水等氧化性物质，再振荡，有机层显紫红色；（3）向KI溶液中滴加AgNO3溶液，有黄色沉淀，加硝酸沉淀不消失。由此三个实验事实可以总结出I-检验的三种方法：（1）取待测液适量于一干净的试管中，滴加淀粉溶液，不显色，滴加氯水，溶液变蓝色，则待测液中含I-；（2）取待测液适量于一干净的试管中，滴加CCl4，振荡，有机层呈无色，再滴加氯水，再振荡，有机层显紫红色，则待测液中含I-；（3）取待测液适量于一干净的试管中，滴加AgNO3溶液，有黄色沉淀生成，加硝酸，沉淀不消失，则待测液中含I-。通过I-的检验，培养学生举一反三的本领和发散思维的能力。同时，在实验方案的表述中，强调表达的规范要求“操作―现象―结论”。再比如说，纳米材料的颗粒大小与胶体粒子的直径大小相近，那如何检验纳米材料呢？若学生仅答“丁达尔效应”肯定是不规范的，首先纳米材料不属于分散系。所以规范的表达应当是“将纳米材料加入水中，搅拌形成分散系，用激光笔从侧面照射，若从正前方能观察到一条明亮的光的通路，则证明此分散系属于胶体，此为纳米材料。”

    重视高中化学实验学习，积极关注实验细节，发现实验中的反常现象、仪器特殊使用，注意实验操作的表达规范，弄清实验设计的目的，注重实验结论的引申升华，让学生举一反三，做过一个实验，能会一类实验，真正提高学生的实验技能和化学素养。相信在这样的过程中，学生会体会到实验的乐趣，激发了探究的兴趣，那么中学化学实验在培养学生的思维能力、探究能力、实验素养等方面也就能真正地发挥作用。