浅析高考实验内涵 指导化学实验教学

李化年

(北京丰台第二中学 100071)

一、新课程背景下的化学实验设计

新课程背景下化学实验的设计改变了以往以验证性实验为主体的做法，新教材设置除了让学生学习有关化学知识和技能外，更注重让学生去亲历科学探究的过程，通过实验去领悟科学思想方法，通过自我探究和合作交流养成良好的情感态度，形成正确的价值观，习养化学学科素养.其设计变化主要有：由以实验为本向以学生发展为本变化；由以教为主向以学为主的实验变化；由固定式、经典式向开放式、创新式变化；由注重操作能力向注重实验思维能力，实验品质的培养变化;由简单实验向复合式变化，由课内拓展到课外活动.

新课程背景下北京化学实验考题的设计，主要突出基础性、系统性、规范性、代表性和拓展性.要求做好教材中的典型实验，首先对教材中的典型实验从原理、装置、操作、现象及注意事项等方面做到“知其然并知其所以然”，然后可在原实验的基础上从装置原理、实验方法和实验条件等方面进行改进、重组和创新.要求学生能从科学性、可行性、安全性、简约性和环境保护等方面进行评价.要求学生能根据创设的情景或实验中发现的问题等进行原因分析并能够设计实验方案证实或证伪.

二、举例分析

例如：化学必修二第一章实验1-1探究卤素单质氧化性强弱规律的实验的设计为下表所示.

根据此课本实验，开发创新编制了一道高考试题，“为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用图1所示装置进行实验(夹持仪器已略去，气密性已检验).

实验现象化学方程式1.将少量氯水分别加入盛有NaBr溶液和KI溶液的试管中,用力振荡后加入少量CCl4,振荡、静置①2NaBr+Cl22NaCl+Br2②2. 将少量溴水分别加入盛有KI溶液,用力振荡后加入少量CCl4,振荡、静置③

图1

实验过程：

Ⅰ.打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸.

Ⅱ.当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹.

Ⅲ.当B中溶液由黄色变为棕红色时，关闭活塞a.

Ⅳ.……

(1)A中产生黄绿色气体，其电子式是____.

(2)验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是____.

(3)B中溶液发生反应的离子方程式是____.

(4)为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是____.

(5)过程Ⅲ实验的目的是____.

(6)利用原子结构知识解释氯、溴、碘单质的氧化性逐渐减弱的原因:____.

高考试题是以化学2模块中第一章第一节的实验1-1“卤素单质间的置换反应”作为实验素材，选用考生熟悉的常见物质作为实验药品，选用常见的仪器组装实验装置，不仅以考生熟知的卤素性质的知识作为实验原理的支撑点，而且实验设计巧妙地融入了科学方法的要素.实验整体构思具有一定的创新性，学生在发生认知冲突时，为解决认知冲突上的问题，就需要考生从大脑中回忆或提取与要解决的问题有关的经验和知识，发挥思维的想象力和创造力.本题对考生的实验品质有较高要求，通过对实验设计原理的理解、实验装置作用的识别、实验过程目的分析、实验现象的观察，考查了学生实验品质的深刻性、灵活性和批判性.实验创设的问题扩大了思维广度，提高了思维深度，有效考查考生的思维品质.本题既从实验层面证实卤素单质氧化性的相对强弱，又从理论层面解释卤素单质氧化性的递变规律，实现感性认识和理性理解的完整的认识过程.

再有化学必修一第四章第四节实验4-9实验室制取SO2并检验酸性还原性漂白性的实验设计，学生在制备SO2的过程中，发现试管中有大量的白雾，在以往的教学过程中，这一重要现象，常常被教师忽视掉了.基于这样的真实的实验情境，编制了2011北京高考题：“甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀，用图2所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验).

图2

实验操作和现象：

操作现象关闭弹簧夹,滴加一定量浓硫酸,加热A中有白雾生成,铜片表面产生气泡B中有气泡冒出,产生大量白色沉淀C中产生白色沉淀,液面上方略显浅棕色并逐渐消失打开弹簧夹,通入N2,停止加热,一段时间后关闭从B、C中分别取少量白色沉淀,加稀盐酸均未发现白色沉淀溶解

(1)A中反应的化学方程式是____.

(2)C中白色沉淀是____，该沉淀的生成表明SO2具有____性.

(3)C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是____.

(4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应.

①为证实各自的观点，在原实验基础上：

甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是____；

乙在A、B间增加洗气瓶D，D中盛放的试剂是____.

②进行实验，B中现象：

甲大量白色沉淀乙少量白色沉淀

检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸.结合离子方程式解释实验现象异同的原因：

(5)合并(4)中两同学的方案进行试验.B中无沉淀生成，而C中产生白色沉淀，由此得出的结论是____.

三、总结

试题以学生熟悉的实验为背景但又把教师视而不见的现象和易于混淆SO2与BaCl2溶液的反应为问题情景，设计实验.要求学生明确实验目的，了解实验装置的作用，能够对给出的实验现象深入分析，能通过分析、综合、推理和判断，知识重组等过程，得出正确结论.试题力求渗透新课程的理念，将课内学习拓展到课外活动中，将探究式学习的重要环节体现在对实验的分析过程中，不仅注重实验结果，而且更注重实验的全过程，注重实验细节和实验现象的观察，体现实验在化学研究中的重要作用.

通过对高考试题的情境和素材的选取以及素养和能力考查的研学，体悟到在常态下化学实验教学的设计与实施过程中，必须适时选取和捕捉情境和素材，将学生的思维能力和实验品质及学科素养的养成融入到教学的全过程之中，把每一个实验从问题提出，方案设计，实验操作，现象观察与数据收集，以及对现象和数据的分析，得出结论和问题解决的方法都作为研究的微课题，提升学生的证据推理、科学探究能力，提高学生综合运用基础知识和基本技能解释或解决实际问题的能力.从思维的灵活性、深刻性、敏捷性、完整性和创新性等方面有计划全方位的不失时机的进行培养.