一堂化學(xué)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的思考

摘 要：從基礎(chǔ)知識(shí)入手引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)并做好分組實(shí)驗(yàn)，研究化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，探索化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、探究思考的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)對(duì)于基本概念和基本原理的重要作用， 聯(lián)系“五大平衡”，用變化、平衡的觀點(diǎn)去分析化學(xué)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：分組實(shí)驗(yàn)；優(yōu)點(diǎn)；不足；效率；收獲

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2018-02-21

作者簡(jiǎn)介：阮龍發(fā)（1976—），男，福建龍巖人，福建省龍巖高級(jí)中學(xué)教師，本科。

魯科版《化學(xué)反應(yīng)原理》第二章《化學(xué)反應(yīng)速率和限度》闡述了影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素，討論了化學(xué)平衡的基本理論。第三章引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用前兩章學(xué)習(xí)的理論知識(shí)認(rèn)識(shí)物質(zhì)在水溶液中的行為及其規(guī)律， 以溶劑水為線索，具體內(nèi)容包括水的電離、溶液的pH、弱電解質(zhì)電離平衡。課程到此時(shí)，我們高二化學(xué)備課組按期初的安排，引入一堂探究5-9（魯科版《化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告冊(cè)》）的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。在此，我提出幾點(diǎn)思考：

一、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)改進(jìn)

一堂課要完成5個(gè)探究實(shí)驗(yàn)難度很大，如何把它們串在一起 ？我們把5個(gè)探究實(shí)驗(yàn)歸納為外界條件對(duì)速率和平衡的影響以及三大平衡（化學(xué)平衡、弱電解質(zhì)平衡、鹽類水解平衡）兩大塊，并對(duì)部分學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)：

（1）探究5：溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響，原實(shí)驗(yàn)： 分別將兩個(gè)充有NO2的密閉燒瓶浸入盛有冷水和熱水的燒杯中，持續(xù)一段時(shí)間直到顏色不再發(fā)生變化為止，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

改進(jìn)：使用NO2 和N2O4的平衡管裝置，用酒精燈微熱平衡管的一端2～3秒。

優(yōu)點(diǎn)：①實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單、迅速。②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，加熱后的一端紅棕色迅速加深。

③明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模荷邷囟萅O2的濃度增大，平衡向逆反應(yīng)進(jìn)行，逆反應(yīng)進(jìn)行為吸熱反應(yīng)：2NO2 ？葑N2O4△H﹤0。

（2）探究7：刪掉濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響實(shí)驗(yàn)：0.01mol·L-1KMnO4溶液分別與0.1 mol·L-1、0.2mol·L-1H2C2O4溶液反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。取而代之：截取的質(zhì)量相同的鎂條分別放入A、B、C三支試管的鹽酸（濃度分別為1.0 mol·L-1、1.5 mol·L-1和2.0 mol·L-1）中，記錄試管中鎂條消失所用的時(shí)間t。計(jì)算各條件下反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率。（用單位時(shí)間內(nèi)消耗鹽酸的物質(zhì)的量來(lái)表示）

優(yōu)點(diǎn)：①此實(shí)驗(yàn)已經(jīng)能探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，沒有必要增加一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，提高課堂效率。②省略截取三根鎂條，分別稱重，記錄它們各自的質(zhì)量，此步驟太煩瑣。③計(jì)算反應(yīng)速率，用消耗鹽酸的物質(zhì)的量代替鎂，因?yàn)榧児腆w沒有濃度變化量。④學(xué)生通過(guò)計(jì)算，能加深對(duì)“三段式”計(jì)算的理解。

（3）探究7：溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。原實(shí)驗(yàn)：①取兩支試管A、B，各加入5mL mol·L-1Na2S2O3溶液；取兩支試管C、D，各加5mL mol·L-1硫酸溶液。②將試管A、C放入盛冷水的燒杯中，試管B、D放入盛熱水的燒杯中，靜置約2min。③迅速將試管A中溶液倒入試管c中，試管B中溶液倒入試管D中，觀察現(xiàn)象并記錄出現(xiàn)沉淀的時(shí)間t。

改進(jìn)：取一支試管加入3mL mol·L-1Na2S2O3溶液， 再加入3mL mol·L-1硫酸溶液。然后分成兩支試管，一支試管作參照實(shí)驗(yàn)，另一支試管的溶液用酒精燈進(jìn)行加熱。

優(yōu)點(diǎn)：①大大簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)操作，省略了長(zhǎng)時(shí)間對(duì)燒杯中的水加熱，省略了記錄出現(xiàn)沉淀的時(shí)間t。②節(jié)省實(shí)驗(yàn)藥品，符合綠色化學(xué)理念。③實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，另一支試管加熱后迅速出現(xiàn)淺黃色沉淀。④掌握并進(jìn)一步應(yīng)用參照試驗(yàn)的方法。

（4）探究8：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電。①在5個(gè)100mL燒杯中分別加入50mL0.5mol·L-1的鹽酸、CH3COOH溶液、NaOH溶液、NaCl溶液、氨水。②在每個(gè)燒杯中分別放入相同規(guī)格的碳棒電極，連接好實(shí)驗(yàn)裝置。③接通電源，觀察各燈泡的亮暗情況。

改進(jìn)：增加一個(gè)蒸餾水的燒杯，把6個(gè)燒杯串聯(lián)在一起，一次完成實(shí)驗(yàn)，如下圖。

優(yōu)點(diǎn)：①實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，一次完成實(shí)驗(yàn)，節(jié)省時(shí)間。②增加對(duì)比性，說(shuō)明弱電解質(zhì)蒸餾水、CH3COOH溶液、氨水的燈泡暗，同濃度的弱電解質(zhì)部分電離，溶液中離子濃度小。

（5）探究9：影響鹽類水解的主要因素。原實(shí)驗(yàn)： 在六支試管中分別加入約1mL0.1 mol·L-1的CH3COONa、Na2CO3、NaCl、NH4Cl、 Al2（SO4）3和KNO3溶液，用pH試紙測(cè)定六種溶液的pH。繼續(xù)向盛有0.01mol·L-1CH3COONa溶液的試管中滴入一滴酚酞溶液，觀察現(xiàn)象。將試管放在酒精燈上微微加熱，觀察溶液顏色的變化情況。

改進(jìn)：分為a組CH3COONa、NaCl、 NH4Cl和b組Na2CO3、KNO3 、Al2（SO4）3，把藥品分別放入專用燒杯，并放入專用玻璃棒，一、三組完成a組，二、四組完成b組，然后一組和二組、三組和四組交換做。

取一支試管加入5mL 0.01mol·L-1CH3COONa溶液， 再滴入一滴酚酞溶液。然后分成兩支試管，一支試管作參照實(shí)驗(yàn)，另一支試管的溶液用酒精燈進(jìn)行加熱。

優(yōu)點(diǎn)：①兩組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，第一組pH比較接近7，第二組pH差別比較大，現(xiàn)象明顯。②解決了藥品品種過(guò)多、學(xué)生難找的問(wèn)題。③應(yīng)用滴酚酞進(jìn)一步驗(yàn)證CH3COONa溶液的酸堿性，明確水解規(guī)律：誰(shuí)強(qiáng)顯誰(shuí)性，都強(qiáng)顯中性。④應(yīng)用參照試驗(yàn)，明確升高溫度促進(jìn)水解。

二、學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的不足之處

1. 學(xué)生不好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣

少部分學(xué)生沒有做好課前預(yù)習(xí)，體會(huì)不到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模M(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，不知道要做什么，不知從何做起。另一部分學(xué)生認(rèn)為分組實(shí)驗(yàn)只要按報(bào)告冊(cè)“照方抓藥”就行，把老師在實(shí)驗(yàn)前講的改進(jìn)之處拋到九霄云外。另外，有極少數(shù)學(xué)生抱著來(lái)實(shí)驗(yàn)室玩的心態(tài)，一會(huì)兒玩新鮮儀器，另一會(huì)兒試一下沒見過(guò)的藥品，這種學(xué)生根本沒做實(shí)驗(yàn)，更不用說(shuō)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)或探究化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。

2. 分組實(shí)驗(yàn)仍存在的不足

探究5：每個(gè)班要報(bào)廢2～3個(gè)NO2 和N2O4的平衡管裝置，學(xué)生愛玩，通常加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起裝置跑氣，而使平衡管裝置報(bào)廢。

探究6：將3mL0.01molL-1FeCl3溶液與3mL0.03mol·L-1KSCN溶液混合，振蕩，觀察溶液的顏色，此處的KSCN溶液還可以再稀釋10倍，后續(xù)加入少量1mol·L-1KSCN溶液或加入少量1molL-1FeCl3溶液，現(xiàn)象為血紅色變深會(huì)更明顯。

探究7：很難截取質(zhì)量相同的鎂條，但對(duì)實(shí)驗(yàn)影響不大。若要準(zhǔn)確計(jì)算各條件下反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率，若用鹽酸的濃度變化量來(lái)表示，還要量出所用鹽酸溶液的體積。

三、提高分組實(shí)驗(yàn)的效率

1. 課堂中滲透分組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理

在學(xué)習(xí)第三章第一節(jié)《水溶液》中滲透實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、原理。例如，在學(xué)習(xí)溶液酸堿性判斷依據(jù)時(shí)，就提出：鹽溶液一定是中性嗎？也就是說(shuō)一定存在[H+]= [OH-]嗎？隨口引出：純堿不是堿而是鹽（Na2CO3），可以用pH試紙檢測(cè)純堿的酸堿性。結(jié)合水的電離分析：CO32-與水電離產(chǎn)生的H+結(jié)合生成HCO3-、H2CO3，使水的電離平衡向右移動(dòng)，促進(jìn)了水的電離，從而使得溶液中[H+]<[OH-]而呈堿性，在課堂中初步滲透鹽類水解規(guī)律：誰(shuí)強(qiáng)顯誰(shuí)性，都強(qiáng)顯中性。

2. 精細(xì)安排分組實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)課前，要求學(xué)生充分認(rèn)真地做好預(yù)習(xí)，完成探究5-9（魯科版《化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告冊(cè)》），組長(zhǎng)登記，教師檢查。使學(xué)生對(duì)所用的實(shí)驗(yàn)方法、應(yīng)該達(dá)到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果做到心中有數(shù)，從而收到理想的實(shí)驗(yàn)效果。教師應(yīng)用多媒體把實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟和注意事項(xiàng)投影出來(lái)，減少講解實(shí)驗(yàn)的板書，提高課堂效率。

由于本堂分組實(shí)驗(yàn)包含5個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容多，儀器、藥品也不少，為此把本堂分組實(shí)驗(yàn)分為前、后段。前段用時(shí)3分鐘講解探究5、6，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)7分鐘；后段用時(shí)6分鐘講解探究7、8、9，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)26分鐘，學(xué)生清洗、整理儀器和藥品3分鐘。講解精練，以學(xué)生實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)操作、基本步驟為重點(diǎn)，以學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)為主體。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，要求課內(nèi)人人都動(dòng)手，教師來(lái)回巡視，糾正學(xué)生錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作，引導(dǎo)學(xué)生透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象探索化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。

3. 課后及時(shí)總結(jié)分組實(shí)驗(yàn)

課后，教師要求學(xué)生完成魯科版《化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究報(bào)告冊(cè)》探究5-9，并及時(shí)上交批改。及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生開動(dòng)腦筋，大膽質(zhì)疑，抓住現(xiàn)象的本質(zhì)，找出與該現(xiàn)象相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題，進(jìn)行認(rèn)真分析。同時(shí)，教師隨后的授課中要經(jīng)常啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行分析、討論，通過(guò)分析分組實(shí)驗(yàn)的化學(xué)現(xiàn)象，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在接下來(lái)的授課中穿插實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，例如，從測(cè)定不同類型鹽溶液的PH探究9實(shí)驗(yàn)引入鹽類水解的知識(shí)，為學(xué)生掌握鹽類水解的規(guī)律作鋪墊，讓鹽類水解的難點(diǎn)知識(shí)更加有效突破。本學(xué)期在后續(xù)水解平衡、沉淀的溶解平衡的課堂中，學(xué)生更能跟上老師的思維和進(jìn)度，師生在思維上的鏈接更加融洽，課堂氣氛顯得輕松、愉快。

教師和實(shí)驗(yàn)員的一分耕耘，換來(lái)學(xué)生一分收獲。此堂分組實(shí)驗(yàn)課讓學(xué)生從殘存記憶和記演示實(shí)驗(yàn)結(jié)論中走出來(lái)，進(jìn)入自己親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，探究實(shí)驗(yàn)規(guī)律，學(xué)生從感性認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律提升為理性認(rèn)識(shí)。學(xué)生進(jìn)一步明確了：外界條件增強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快；外界條件改變對(duì)平衡移動(dòng)的影響；弱電解質(zhì)在水溶液中存在電離平衡，溶質(zhì)少部分電離；鹽類的水溶液也不一定都是中性，有弱離子的鹽存在水解平衡；勒夏特列原理不僅適用在已經(jīng)學(xué)過(guò)的化學(xué)平衡、水的電離平衡、弱電解質(zhì)的電離平衡，也適用在即將要學(xué)習(xí)的水解平衡、沉淀的溶解平衡，它像一座橋梁把“五大平衡”聯(lián)系在一起；幫助學(xué)生用變化、平衡的觀點(diǎn)去分析化學(xué)問(wèn)題。

總之，筆者認(rèn)為學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)仍是學(xué)生最重要的實(shí)踐活動(dòng)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹饕緩街唬绾瓮ㄟ^(guò)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，有效提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ囵B(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，是一個(gè)迫切需要進(jìn)行深入硏究的問(wèn)題。關(guān)鍵是教師如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考：要做什么實(shí)驗(yàn)？怎么做好實(shí)驗(yàn)？怎么樣做實(shí)驗(yàn)更能揭示化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)規(guī)律，從而改變學(xué)生“照方抓藥”做分組實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。一方面，教師要做出表率，通過(guò)改進(jìn)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，引入更具有對(duì)比性的參照實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更清楚，探究目的更明確。另一方面，教師創(chuàng)造性地改革和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，起到激勵(lì)學(xué)生的作用，使學(xué)生積極開拓思路，大膽地去探索，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，自主地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)路徑。

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