重視化學實驗 促進課堂教學
2011-12-31 00:00:00吳軍芳
中學教學參考·理科版 2011年12期
化學是一門以實驗為基礎的學科。化學實驗是化學理論和規律形成的實質和關鍵；化學理論的應用與評價也有賴于實驗的探索與檢驗。
用化學實驗的方法學習化學，既符合化學的學科特點，也符合學生學習化學的認知特點。好的化學實驗課程能激發學生的學習興趣，促進學生化學思維的形成和理解能力的提高。面對新的課程標準，怎樣利用實驗提高課堂教學的效率正是實驗教學的重點和關鍵。通過新教材近兩輪使用，我們覺得在課堂教學中要做好如下幾個環節：
一、重視實驗教具和小型實驗，實現化學概念教學直觀化，從而達到最好的課堂教學效果
化學概念是構成化學教材各章節內容的基本骨架；是化學理論知識的基本要素；是理解、掌握其他化學知識的基礎。化學概念的形成對培養學生的化學思維能力和靈活運用化學知識、實現能力遷移有重要的作用。在化學課堂教學中如何有效實施概念教學，直接影響教學效果的好壞。
例如，我們在引入“物質的量”這個概念時，介紹化學變化就是分子、原子或離子等物質所含微粒的重新組合，參加化學反應的微粒雖然質量很小，但實際參加反應的微粒數目往往很大，為了將一定數目的微觀粒子與可稱量的宏觀物質之間聯系起來，在化學上引入“物質的量”（amount of substance），單位摩爾（簡稱摩，符號mol）。0.012kgC-12中所含的原子數就是1mol，約含6.02×1023個碳原子，化學家把C-12所含的原子數稱為阿伏伽德羅常數，用NA表示，NA近似6.02×1023mol-1。
這里，化學家給出的概念很清晰，但學生卻難以理解。學生不理解1molO2中約含6.02×1023個氧分子；1molC中約含6.02×1023個碳原子；1molNaCl中約含6.02×1023個Na+和6.02×1023個Cl-，到底是多少？當教師在學生面前稱量“1mol碳、1mol水、1molNaCl”的樣品，實物給學生的具體印象，成了他們理解“物質的量”的好幫手。
同樣，標準狀況下1mol氣體體積為22.4L。學生的腦子里也沒有概念，“22.4L氣體體積模型”就能把一切變得清晰、直觀。
又如，在介紹物質的分散系時，把分散質粒子直徑大于10-7m的分散系叫做濁液（懸濁液或乳濁液）；分散質粒子的直徑10-9～10-7m之間分散系叫做膠體；分散質粒子的直徑小于10-9m的分散系叫做溶液。
對于濁液（懸濁液或乳濁液），舉出牛奶、豆漿、泥漿水等例子，學生很容易理解，而對于膠體與溶液的區別就必須借助“丁達爾想象”這個實驗。
用激光筆分別照射Fe(OH)3膠體和CuSO4溶液，當光束通過Fe(OH)3膠體時，在Fe(OH)3膠體中形成了一條光亮的通路，光束通過CuSO4溶液就沒有這樣的光路。清晰的實驗結果，學生不必老師解釋，就可以很好地理解膠體與溶液的概念和之間的區別。
二、重視實驗的目的，提高實驗在課堂中的效率
直接經驗是每一個個體在認識、探索和改造世界的過程中獲得的。新教材內容的導入往往是利用學生所熟悉的物質和事例，這樣可以讓學生自然而然地關注這些事物，并希望去了解其內在的規律。再通過實驗幫助學生有效地理解化學規律并融會貫通，這也正是化學實驗要達到的目的。
普通高中課程標準實驗教科書（蘇教版）化學1（必修）的專題2，就以我們身邊的化學常識來介紹海水中的“咸味物質”是海水中存在的大量“食鹽”，也就是“氯化鈉”。“氯氣”也是從食鹽引入的，導入的實驗是“電解飽和食鹽水”實驗（課本圖2-2）。
這個實驗，對引導學生掌握工業上如何制取氯氣的原理有著重要作用。在這個裝置中有兩個關鍵點，在U形管中鐵棒和碳棒附近都有氣泡產生，課本上對實驗的第一個要求是：“用試管收集2min鐵棒附近產生的氣體，將收集滿氣體的試管移近酒精燈、檢驗收集到的氣體，證明是氫氣”。實際上這個實驗產生的氫氣非常少，很難用試管收集到，因此也難以檢驗，實驗的成功率不高。課本第二個要求是：“在碳棒一端，課本要求用向上排空氣法收集產生的氣體，并觀察收集到的氣體的顏色”。因為氯氣本身的黃綠色并不明顯，只有大量時才能觀察到黃綠色；在實際實驗過程中，產生的氯氣量和氫氣一樣非常少，不能通過眼睛觀察到。
對于課本的這兩個要求，其中氫氣的檢驗不是教材想要達到的目的。教材最重要的目的只是從電解飽和食鹽水中引入“氯氣”的概念。實驗只要學生通過電解飽和食鹽水了解到有一種全新的氣體，只要檢驗出這是一種新的氣體就行。我認為比較好的方法是使用濕潤的碘化鉀淀粉試紙，證明這種氣體能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍，是一種新氣體，從而引起學生的興趣，進一步去了解這種氣體的性質。在教學實驗中只有抓住了實驗的重點，明確了實驗的目的，才能起到畫龍點睛的作用。
三、重視教材引入的新實驗，引導學生了解新的科學發展成就，優化課堂教學
隨著科學技術日新月異的發展，我們對世界的了解越來越多，我們的知識體系也在不斷的充實，新教材中的內容與以前教材里的內容會有不少變化。同時，今天的高中生因為信息獲取的渠道增加了，視野也更加開闊，思維愈發活躍，對新科技有著自己的理解，表現出巨大的思維潛力。面對新的變化，新課程改革也從現實的角度，采納新的實驗，介紹新的科技成果，倡導綠色低碳生活。
在蘇教版《有機化學基礎》中乙醇的脫水反應就使用了我們以前不常用的P2O5作為催化劑。在試管中加入4ml95%的乙醇和2克P2O5，塞上帶導管的塞子，立即有氣泡冒出，在酒精燈上加熱后溫度迅速上升，加熱到80℃左右即有大量氣泡冒出，開始產生乙烯；為了防止暴沸，最好加入一兩顆碎瓷片。這個實驗的主反應是： CH3CH2OH→CH2=CH2+H2O。該反應的優點是：（1）反應溫度低，沒有炭化現象；（2）副反應少，產生的乙烯純度高；（3）反應時間短，對環境無污染，反應效率高。
而以前化學教材中乙醇的脫水反應，通常以濃硫酸作為催化劑，溫度要加熱到170℃左右才有乙烯氣體產生，這種方法有許多缺點：（1）產生乙烯的溫度較高，加熱時間長，容易炭化；（2）副反應多，乙烯純度較低，含有大量乙醚、乙醇、CO2、SO2、H2O等雜質；（3）反應過程中產生的SO2等難聞的氣體，污染空氣，實驗耗時比較長。課本要求學生設計用濃硫酸、P2O5作為催化劑，比較不同催化劑的催化效果。學生只要做過乙醇脫水的兩個實驗，就不難發現，使用P2O5做催化劑，更高效，也更環保，正適應現代強調低碳綠色環保的理念。
在蘇教版化學2（必修）中專題2“化學反應與能量的轉化”里常規的原電池實驗，可以讓學生了解能量是可以轉換的，化學能可以通過一定的方法轉換成電能。在教師指導下，學生自己動手制作完成燃料電池的實驗中，學生對化學能量的轉換又會有新的認識。了解化學電源已經在各行各業中得到廣泛應用，燃料電池在高科技領域和航天領域中也是不可或缺的。
還有在蘇教版“有機化學基礎”中， “銅氨纖維制取”實驗把棉花溶解在銅氨溶液中，然后將形成的溶液壓入稀硫酸中，重新得到纖維素，人們稱之為銅氨纖維。銅氨纖維是人們研制開發的一種新型人造絲，該纖維不僅具有真絲的全部優點，且吸水性、染色性、懸垂性、抗靜電性都比真絲更勝一籌。這樣的實驗，讓學生從中了解到人們已經找到了利用棉短絨、木漿、甘蔗渣的低質量纖維素制造高質量纖維的化學方法。
在課堂教學過程中，讓學生通過親手實驗，親身體驗科學技術高速發展在我們身邊引起的變化，從實驗中獲得更好的實踐經驗，不僅有利于教師的課堂教學，更有利于學生樹立科學的發展觀和人生觀，為社會作貢獻。
參考文獻
［1］袁加程等.改進：乙醇脫水制乙烯（五氧化二磷脫水）［J］.化學教育，2003（12）.
