高三课堂演示组合实验践行

黎绍亮

（阜阳二中安徽阜阳236000）

随着新课程高考的实施和新课程实践在全国的逐步推广，演示实验由于没有被教材明确表达，因此它在部分高中化学课堂有一种被弱化的现象，尤其在紧张的高三复习中更是很少有教师关注。笔者利用高三教学实践，积极探索课堂演示实验，努力实现强化教材演示实验的目的。同时，高三课堂演示实验不能是高一、高二阶段教材演示实验的简单重复，那样必然会弱化其教学功能、降低学生求知欲望，因此教师必须精心设计实验。笔者通过演示不同组合实验的教学实践，很好实现其双重教学功能——提升学生化学科学素养（增强学生实验、探究能力，强化化学核心观念，培养学生创新精神）；高效服务学生高考备考（学会概括整理，优化学习策略，发展思维能力）。

一、演示组合实验，实现基本实验整合

教材有许多实验，可以利用这些实验（特别是核心实验），借助其中相互关联的物质或同类别物质，可以有效整合系列实验，在课堂上演示这些由教师精心组织的实验组合拳——组合实验，达到一次演示，实现多个实验串联展示。这样做既使学生重温了核心实验，也帮助学生实现了有意义记忆，而且还可以利用实验过程，引导学生准确全面地观察实验现象，根据实验现象循序渐进地设计提问，启迪他们学会分析、综合、推理等，并训练学生掌握科学研究的方法。特别要提出的是，教师通过这些活动有意识渗透了一些极其重要的学习策略，可以帮助学生提高学习能力，更好地实现学会学习。

1.借助关联物质，整合系列实验

教材有许多实验，它们之间有相互关联的物质，利用这一特性，可以安排组合实验。例如笔者在教学中安排了这样一组物质性质实验：向集气瓶中加入少量碳酸氢钠固体，然后滴加适量稀硫酸（固体较快溶解，溶液中产生大量气泡）；等气泡产生较少时，把燃着的卫生香伸到集气瓶口（燃着的卫生香熄灭）；再用坩埚钳夹一段已经打磨的镁条在酒精灯上点燃，观察镁条在空气中燃烧的情况（剧烈燃烧，放出耀眼白光，在镁条末端产生白色粉状固体）；然后迅速把燃烧的镁条伸入到集气瓶中（镁条发生更剧烈的燃烧，也放出耀眼白光，在镁条末端继续产生白色粉状固体，且在瓶壁上和溶液中出现黑色固体颗粒）。在这个组合实验中，金属镁和二氧化碳气体是关联物质，一次演示同时展示了五个实验：①二氧化碳气体的制取；②二氧化碳气体的收集；③二氧化碳气体的检验；④镁条在空气中燃烧；⑤镁条在二氧化碳气体中燃烧；另外在实验过程中，还包含可溶性固体的取用和溶解、不溶性固体的取用和坩埚钳的使用、酒精灯的点燃和熄灭、固体氧化物薄膜的打磨等基本实验操作；还包括不同实验现象的观察和准确描述等。因此，这样的实验内容丰富，学生更易掌握，可以很好地达到知识和学习能力双丰收。

2.对比同类实验，整合实验异同

中学化学教材中有许多同类型的实验，利用高三课堂，再次演示这些实验，可以整合出反应本质。也可以通过对比，找出不同，会十分有利于帮助学生概括整理实验。比如还原性物质还原金属氧化物的一组实验，都具有类似的氧化还原反应原理，但又有相异的地方：单质碳、氢气、一氧化碳还原氧化铜或氧化铁都要在加热的直空玻璃管中进行，还要注意尾气处理（其中氢气、一氧化碳还原氧化铜或氧化铁还要特别注意气体的“早到晚归”）；而铝热反应则是在纸漏斗中进行，外加辅助反应剂氯酸钾，并用点燃镁条引燃实现。实验室常见的气体制备也是中学教材中一类重要的实验，可以通过典型气体氧气（或氨气）、二氧化碳（或氢气）、氯气、乙烯、乙酸乙酯（通过长玻璃管冷却后变为常温下液体）总结出五类典型气体发生装置：①固态物质（或固体混合物）加热制取气体（同时得到固体物质分解的反应装置）；②固体与液体混合物不加热制取气体；③液体（或液体混合物）直接加热制取气体；④液体混合物加热且用温度计控制温度制取气体；⑤液体混合物加热制取气体（且气体需要冷凝）。若再结合各种气体的除杂、干燥、收集、性质、尾气处理等装置进行演示分析，将会使学生的知识形成系统，构成简洁的知识网络。另外张自勤老师提到“还可以结合实验装置图展示和学生自画实验装置草图进行学习，这样可以培养学生识图能力、有助于培养学生形象思维（缩短实物实验与文字考题的距离）和系统思维（避免支离破碎的死记硬背），真正实现对化学实验的正确理解、设计、表达”［1］以及评价。

二、演示组合实验，突出化学核心观念

随着新课程的教学实践，以山东师范大学毕华林教授为首研究的“化学观念教学”逐渐深入课堂，而通过组合实验，可以很好地帮助高三学生进一步形成科学的“化学观念”。

1.水溶液中的微粒观

水溶液中的反应大多是离子反应，建立“水溶液中的微粒观”可以深刻理解水溶液中的反应本质和微粒变化。笔者首先通过一组对比实验给学生“水溶液中的微粒观”信息：氧化铜可以溶于硫酸、盐酸（或硝酸），不溶于水、硫酸钠溶液、硫酸钾溶液，探究证明氧化铜溶解于水溶液中的氢离子；然后演示鲁科版必修1教材中“稀硫酸与氢氧化钡在水溶液中的反应”［2］，通过观察溶液中的现象（溶液颜色变化、白色沉淀量的增多到不改变）和电流表指针的变化（由大到小到零再逐渐增大）进一步感受；最后通过碳酸钠溶液中加入几滴酚酞溶液显红性，逐滴加入氯化钡溶液后出现红色逐渐变浅直至红色消失，展示“水溶液中的微粒观”的运用实践。

2.氧化还原反应观

氧化还原反应是一类重要的反应，它在生产、生活中有广泛的应用，人体生命活动中的新陈代谢也离不开它，因此学会科学合理地运用氧化还原反应知识，可以趋利避害，更好地为社会的进步、科学技术的发展和人类生活质量的提高服务［3］。笔者先演示鲁科版必修1教材中“锌与硫酸铜溶液的反应”［4］，让学生再次感受氧化还原反应的电子转移本质。然后用亚硫酸钠的氧化性和还原性实验探究让学生体会物质表现氧化性和还原性的方式及该类性质验证方法（一要选准对应试剂，二要有明显实验现象）：⑴向亚硫酸钠溶液中滴加高锰酸钾溶液，溶液紫色褪去，证明亚硫酸钠具有还原性（因为高锰酸钾是强氧化剂）；⑵向亚硫酸钠溶液中滴加硫化钠溶液后，再滴入适量稀硫酸，溶液会出现浑浊（因为硫化钠是强还原剂）。结合这组实验，再适当介绍美容物品、食品保鲜等例证，可以很好强化学生的氧化还原反应观念。

3.化学反应过程观

有些变化瞬间、一步完成，有些变化随着其进行而发生改变（或分步完成）、甚至停止。现行新课程教材体系中都有六个随着反应进行而发生变化、甚至停止的经典反应，可以通过一起演示这些实验强化学生的化学反应过程观。①二氧化碳气体缓慢通入到澄清石灰水中：先出现白色浑浊，随后逐渐增多，然后白色浑浊又出现逐渐减少直至完全消失。这体现了反应过程本质：二氧化碳先与氢氧化钙生成碳酸钙难溶物，然后又与碳酸钙反应生成易溶于水的碳酸氢钙；②硫酸铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，出现和①类似的实验现象，体现出二者先反应生成氢氧化铝沉淀、后生成偏铝酸钠（或四羟基合铝酸钠）的反应本质；③碳酸钠溶液中逐滴滴加稀盐酸（假设振荡效果良好），先不产生气泡，后来产生大量气泡，直至停止产生气泡。这反映出碳酸根离子先与盐酸中氢离子反应生成碳酸氢根离子，直至全部转化后才会产生碳酸氢根离子与氢离子结合生成碳酸分子，最后放出二氧化碳气体的过程。④铜与浓硝酸反应时，生成的气体颜色逐渐变淡，体现出硝酸浓度逐渐减小，产物由红棕色二氧化氮气体转化为无色的一氧化氮气体；⑤铜与浓硫酸在加热时反应，但到一定阶段反应会停止，体现出铜与稀硫酸不反应的事实；⑥二氧化锰与浓盐酸加热反应时，也到一定阶段反应停止，体现出二氧化锰与稀盐酸不反应的事实。同时真切感受这组变化，学生就易形成化学反应过程观，学会分析这类事实，发展自己的思维能力。

三、演示组合实验，培养创新精神

1.创新演示形式，凸显变化本质或现象

中学教材中有一些变化的本质看不见摸不着，往往较难被学生理解，虽然当前可以用动画模拟的手段展示，但毕竟有不真实感。教师可以通过创新演示形式，借助扩显方法来巧妙实现。比如酸碱中和反应是一种水溶液中的微粒间反应（H＋＋OH－＝H2O），可以采用向烧杯或大试管中加入碱溶液，然后加入几滴酚酞（指示剂）溶液，此时溶液变为红色，然后再向其中加入酸溶液，红色褪去；有些溶液内变化放出较多热量，可以用温度计监测；有些固体与少量液体之间的反应（或变化）放出的热量可以转化为可燃物燃烧；另一些变化放出热量较少，可以设计成封闭体系，观察导管末端液泡移动……

中学教材中有一些物质的变化（或产生）会存在危害，总要想方设法避免出现，因而教师也可以通过创新演示形式，采用缩微方式表达。比如浓硫酸稀释必须“酸入水”，否则很易产生液滴飞溅等安全问题，此时可以用实验演示向学生说明；气体混合物可能在光照或引燃条件下发生爆炸，可以用蒯文艺和蒯世定老师推荐的“酒精蒸气爆鸣的几个实验［5］”作类似演示；浓硝酸与铜片反应会产生有毒的二氧化氮气体，可以直接采用万竹青老师推荐的“铜与浓硝酸反应的简易装置”［6］演示……

2.开创演示实验，升华科学探究

在有教材演示实验模型基础上，笔者通过开创演示实验方式，演示组合实验而积极提升学生的科学探究能力。比如铜与硝酸反应，为了防止污染，教材中提供了尾气处理氢氧化钠溶液吸收法，笔者又从改变吸收物质（比如氨水吸收法）和减少污染物产生两种途径演示，引导学生进行对比实验探究；在实验室制取氢氧化亚铁的实验中，教材提供长滴管伸入液面下制取法，笔者又演示了其他液体保护法，分别用苯、植物油、汽油隔绝空气（即氧气）。然后发散思维，请同学们探究气体保护法（常见的可以用氢气或二氧化碳气体保护法）。最后采用电解法（阳极材料为铁，电解质溶液是氢氧化钠溶液）。

在没有教材演示实验模型基础上，笔者通过开创演示实验组合升华学生的探究能力。比如过氧化氢的分解实验：通过控制一个不同变量（比如温度、浓度、不同催化剂）得到收集等体积的氧气所需要的时间，实现学生的探究活动后自我规律总结——控制n－1个变量（或条件）相同，一个变量（或条件）不同的方法（可简称“n－1同，一不同”法变量控制）；还可以启发学生进行发散思维：控制两个不同变量（比如温度、浓度、不同催化剂），用相同的时间收集到等体积的氧气，反向确定不同条件之间的协同问题。

［1］张自勤.重视化学实验装置图的作用［J］.化学教学，2003，（12）：8-10

［2］王磊.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）［M］.济南：山东科学技术出版社，2007年第3版，P43

［3］人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研发中心.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）［M］.北京：人民教育出版社，2004年第1版，P32

［4］王磊.普通高中课程标准实验教科书化学1（必修）［M］.济南：山东科学技术出版社，2007年第3版，P50

［5］蒯文艺，蒯世定：酒精蒸气爆鸣的几个实验［J］.化学教学，2010，（5）：11-12

［6］万竹青：铜与浓硝酸反应的简易装置［J］.化学教学，2009，（7）：20