例談關鍵能力之實驗探究能力的培養

曹彬

關鍵能力形成學科素養，化學實驗探究能力是關鍵能力的重要組成之一。化學實驗探究能力包括這五個方面：1.實驗動手操作能力；2.實驗條件控制能力；3.實驗現象分析能力；4.實驗結果處理能力；5.實驗方案設計能力。

一、在做中學，切實提高學生實驗動手操作能力

典型實例：（2018年浙江高考31題節選）ZnSO4·7H2O產品的純度可用配位滴定法測定。

下列關于滴定分析，正確的是_______。

A.圖1中，應將凡士林涂在旋塞的a端和旋塞套內的c端

B.滴定前，錐形瓶和滴定管均需用標準溶液潤洗

C.將標準溶液裝入滴定管時，應借助燒杯或漏斗等玻璃儀器轉移

D.滴定時，通常用左手控制旋塞滴加溶液，右手搖動錐形瓶，使溶液向同一方向旋轉

典例分析：這一題從命題人的角度看，目的是把做過實驗的考生與沒有做過實驗、靠背實驗的考生區分開來。對沒有做過實驗的學生來說，為什么要在旋塞和旋塞套內涂凡士林，凡士林涂在什么部位，感覺太難了。而對做過實驗的考生，就很簡單，涂凡士林時不能把旋塞的小孔堵住，很容易得出正確的答案為A和D。

培養策略：學生走進實驗室后，有些的確不適宜學生做的實驗，老師才通過演示實驗等手段去展示。把化學實驗室和圖書館一樣面向學生開放，作為學生的一個學習活動的場所，為學生今后的發展奠定基礎。

二、領悟原理，從變化、平衡等維度提高實驗條件控制能力和實驗現象分析能力

典型實例：（2021年江蘇南通一模16題節選）葡萄糖酸亞鐵[（C6H11O7）2Fe]是吸收效果好的營養強化劑，常溫下易溶于水。一種制備葡萄糖酸亞鐵的實驗流程，第一步反應為硫酸亞鐵與碳酸鈉溶液混合。為制得FeCO3，反應中混合兩種試劑的操作為_______。

典例分析：通過制備FeCO3這一情境，著重考查了學生的實驗條件控制能力。硫酸亞鐵溶液呈酸性，碳酸鈉溶液呈堿性，反應1的目的，為防止Fe2+水解得Fe（OH）2，就要控制溶液的堿性不能太強，因此需要將Na2CO3溶液緩緩加入到FeSO4溶液中，并不斷攪拌，以防止局部pH過高。

培養策略：創設真實的情境，著重考查學生的實驗條件控制能力和實驗現象分析能力。教學中注重學生學科核心素養的培養，能認識到物質發生化學變化是需要一定的條件的，變化時總是遵循一定規律的；知道化學變化有一定限度，化學變化是可以為人們所調控的。平時就要培養學生能從多個角度，動態地分析化學變化，學會運用化學反應原理去解決工業生產、生活中的實際問題。

三、綜合分析，逐步提升實驗結果處理能力

典型實例：（2021年江蘇南通一模17題節選）過量含磷物質的排放會致使水體富營養化，因此發展水體除磷技術非常重要，常用的除磷技術有化學沉淀法、吸附法等。

（2）鐵炭混合物在水溶液中形成微電池，鐵轉化為Fe2+，Fe2+進一步被氧化為Fe3+，Fe3+與PO43-結合成FePO4沉淀。鐵炭總質量一定，反應時間相同，測得磷去除率隨鐵炭質量比的變化。

①當m（Fe）∶m（C）>1∶1.5時，隨著m（Fe）增加，磷去除率降低，原因是________。

②當m（Fe）∶m（C）<1∶1.5時，隨著m（C）增加，磷去除率也降低。但降低幅度低于m（Fe）增加時降低幅度，原因是______。

典例分析：①當m（Fe）∶m（C）>1∶1.5時，隨著m（Fe）的增加，形成的微電池數目減少，溶液中的c（Fe2+）減小，造成磷去除率降低；當m（Fe）∶m（C）<1∶1.5時，隨著m（C）增加，形成的微電池數目也減少，但炭對含磷粒子有吸附作用，因此磷去除率降低幅度小。

培養策略：這類歸因分析題，總的難度比較大，是高考中學生最容易失分的題。在平時的教學中，老師要引導學生去分析這一類問題，讓學生討論、交流、反思、小結，避免老師給結論、學生記結論的現象發生。指導學生學會從題中快速找出有效信息，結合已學的化學原理，綜合分析判斷，找出最合理解釋。

四、科學統籌，初步養成實驗方案的設計能力

典型實例：（2021年南京鹽城二模16題節選）次硫酸氫鈉甲醛（NaHSO2·HCHO·2H2O）在印染、醫藥以及原子能工業中應用廣泛。以Na2SO3、SO2、HCHO和鋅粉為原料制備次硫酸氫鈉甲醛， ZnSO4的溶解度隨溫度的變化如圖2所示，請補充完整由副產品Zn（OH）2獲得ZnSO4·7H2O的實驗方案：將副產品Zn（OH）2置于燒杯中，___________（可選用的試劑：稀硫酸、無水乙醇）。

典例分析：硫酸溶解，100℃快速蒸發，60℃時不飽和，繼續蒸發，降溫結晶時注意溫度范圍，過濾后用乙醇洗滌。因而方案為：邊攪拌邊緩慢加入稍過量的稀硫酸至固體完全溶解，在100℃蒸發溶劑至出現晶膜，停止加熱。在60℃時蒸發至有晶膜出現，冷卻至室溫結晶，過濾，用無水乙醇洗滌固體2～3次，晾干。

培養策略：實驗方案設計是對學生實驗綜合能力的評價手段。多開展趣味性實驗，趣味性實驗可將教學內容與實際問題有機結合。學生實驗不足，鼓勵學生多進實驗室，把自己一些疑惑用實驗去驗證、探索。