陳天云

（張家港高級(jí)中學(xué) 江蘇 張家港 215600）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，在對(duì)學(xué)生的知識(shí)傳授、技能訓(xùn)練、學(xué)習(xí)興趣激發(fā)、思維能力培養(yǎng)、學(xué)科素養(yǎng)培育和科學(xué)態(tài)度、價(jià)值觀培養(yǎng)等方面起著無可替代的作用。 在新課標(biāo)中明確提出要突出化學(xué)學(xué)科以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的特征，更好地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育功能，所以說實(shí)驗(yàn)教學(xué)在新課程改革的推進(jìn)和踐行中也是尤為重要的一個(gè)方面。 目前，常用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式有演示講授模式、實(shí)驗(yàn)—?dú)w納模式、實(shí)驗(yàn)—演繹模式、實(shí)驗(yàn)—探究模式等，其中“實(shí)驗(yàn)—演繹”模式在知識(shí)生成和三維目標(biāo)的達(dá)成方面有著特殊的作用和效能，筆者愿意和各位同仁共同討論之。

一、關(guān)于“實(shí)驗(yàn)—演繹”模式的認(rèn)識(shí)與理解

“實(shí)驗(yàn)—演繹” 模式是將典型實(shí)驗(yàn)納入論證檢驗(yàn)習(xí)得知識(shí)或原理的一種教學(xué)范型。 該模式最大的特點(diǎn)是體現(xiàn)了師生共同參與實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)的發(fā)展過程，踐行的是科學(xué)認(rèn)識(shí)發(fā)展觀和辯證唯物主義發(fā)展觀。 在逐步推廣演繹的發(fā)展過程中，學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣會(huì)得到充分的激發(fā)，學(xué)生可以最大程度地感受知識(shí)的生成過程，其觀察、動(dòng)手、思維能力及分析和解決問題的能力會(huì)得到充分的提高， 與此同時(shí)，學(xué)生能夠真正體驗(yàn)到科學(xué)的真理來自實(shí)踐的檢驗(yàn)，其創(chuàng)造力和科學(xué)精神會(huì)得到一定程度的提升。 該模式以“知識(shí)是無限的，能力是發(fā)展的”為指導(dǎo)思想，明確演繹并不是目的，使學(xué)生的知識(shí)增值、能力發(fā)展才是其真正的歸宿。

二、關(guān)于“實(shí)驗(yàn)—演繹”模式的探索與實(shí)踐

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，筆者認(rèn)真思考并實(shí)踐“實(shí)驗(yàn)—演繹”模式，下面舉兩實(shí)例對(duì)該模式的教學(xué)加以說明：

［案例1］Na 置換Cu 的實(shí)驗(yàn)

（1）教學(xué)目標(biāo)：通過Na 一定條件下置換Cu 加深理解強(qiáng)制弱的原理

（2）教學(xué)過程

教學(xué)程序（師生活動(dòng)）

［問題］大家通過Na 與H2O 的劇烈反應(yīng)對(duì)金屬鈉的活潑性感悟尤深， 那么，Na 可以從含有Cu2＋的鹽溶液中置換出Cu 嗎？

［實(shí)驗(yàn)］用鑷子取出金屬鈉置于玻璃片上，用小刀切下綠豆粒大小一塊并用濾紙吸干表面的煤油，投入0.1mol/L 的CuCl2溶液中。

［觀察］與鈉和水反應(yīng)的現(xiàn)象基本相似，另外有藍(lán)色沉淀生成。

［疑問］根據(jù)金屬活動(dòng)性順序和強(qiáng)制弱的原理，毋庸置疑，Na 能夠置換Cu，應(yīng)該可以看到有紅色固體析出的現(xiàn)象，事實(shí)卻并非如此，這是否違背了基本反應(yīng)原理呢？

［分析］鈉的密度比水小，所以鈉浮于表面，又因?yàn)殁c與水反應(yīng)是放熱反應(yīng)， 事實(shí)上產(chǎn)生的溫度比97.8℃高許多，所以鈉熔成了小球，且鈉球所經(jīng)之處液面上的水被汽化， 在汽化水和反應(yīng)產(chǎn)生H2的共同作用下，鈉球事實(shí)上就懸浮在液面上了，此時(shí)鈉球?qū)嶋H上是和水發(fā)生反應(yīng)，而很難與溶液中的Cu2＋直接發(fā)生接觸反應(yīng)，當(dāng)然就不能從溶液中置換出銅了。 那么，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀的原因顯然是由于鈉與水反應(yīng)生成的NaOH 與CuCl2發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生了Cu（OH）2。

［討論］如果增大溶液中Cu2＋濃度，能否有Cu 被置換出來呢？

［實(shí)驗(yàn)］在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，改用飽和CuCl2溶液。

［觀察］反應(yīng)更加劇烈，在鈉球所經(jīng)之處，除有藍(lán)色沉淀生成以外，還會(huì)有黑色固體生成，同時(shí)會(huì)有爆炸現(xiàn)象，在爆炸點(diǎn)會(huì)有亮紅色固體產(chǎn)生。

［分析］溶液濃度越大，反應(yīng)越劇烈，放出的熱量使Cu（OH）2沉淀分解產(chǎn)生了黑色的CuO，另外由于爆炸濺起的溶液接觸到鈉球，其中Cu2＋與Na 發(fā)生反應(yīng)，置換出了紅色固體Cu。

［討論］從含Cu2＋的水溶液中置換出Cu 較困難且不夠安全，如果改變?nèi)軇┠芊窀玫刂脫Q出Cu 呢？

［實(shí)驗(yàn)］取綠豆粒大小金屬鈉于蒸發(fā)皿中，將固體CuCl2少量加入試管， 向其中加入有機(jī)溶劑丙酮形成飽和溶液，取該飽和溶液滴入蒸發(fā)皿至恰好浸沒Na。

［觀察］反應(yīng)并不劇烈，液體沒有飛濺，鈉表面有紅色固體出現(xiàn)。

［分析］排除了鈉與水劇烈反應(yīng)的干擾，采用有機(jī)試劑，保證了實(shí)驗(yàn)的安全性，同時(shí)確保Na 順利地置換出Cu。

［總結(jié)］反應(yīng)中一些異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，并不是說明反應(yīng)違背了基本反應(yīng)原理，只要控制反應(yīng)條件，排除某些因素的干擾，能使Na 順利置換出Cu，這正是符合金屬活動(dòng)性順序和強(qiáng)制弱的反應(yīng)原理。

［案例2］沉淀轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)

（1）教學(xué)目標(biāo)

應(yīng)用沉淀溶解平衡原理解釋沉淀之間的轉(zhuǎn)化。

（2）教學(xué)過程

教學(xué)程序（師生活動(dòng)）

［問題］在科學(xué)研究和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，我們經(jīng)常需要將一種沉淀轉(zhuǎn)化為其他沉淀。 有人斷言，要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，一定要滿足溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)，反之則不行，事實(shí)是這樣的嗎？

［實(shí)驗(yàn)］ 向試管中加入0.5mL 0.1 mol/LAgNO3溶液，再滴加0.5mL 0.1 mol/L NaCl 溶液，振蕩、觀察現(xiàn)象；再向其中滴入0.5mL 0.1 mol/L KI 溶液，振蕩、觀察現(xiàn)象， 最后再向其中加入0.5mL 0.1 mol/L Na2S 溶液，再振蕩。 （已知：在25℃時(shí)，AgCl、AgI、Ag2S 的溶解度分別為1.5×10-4g、2.1×10-7g、1.3×10-16g）

［觀察］一開始產(chǎn)生白色沉淀，然后轉(zhuǎn)化為黃色沉淀，最終變?yōu)楹谏恋怼?/p>

［分析］AgNO3溶液與NaCl 溶液反應(yīng)， 生成AgCl沉淀；當(dāng)向體系中滴加KI 溶液時(shí)，溶液中的Ag＋和I-結(jié)合生成了更難溶的AgI，由于溶液中Ag＋濃度減小，促進(jìn)了AgCl 的溶解， 最終AgCl 全部轉(zhuǎn)化為AgI。 同樣，由于Ag2S 的溶解度比AgI 的溶解度更小，因此向體系中滴加Na2S 溶液時(shí)，AgI 轉(zhuǎn)化為Ag2S。

［疑問］那么，沉淀的轉(zhuǎn)化與溶解度大小有必然的聯(lián)系嗎？ 是否一定要滿足溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)？

［實(shí)驗(yàn)］ 向試管中加入2mL 0.2 mol/LBaCl2溶液，再滴加2mL 0.2 mol/L H2SO4溶液，振蕩、靜置，傾去上層清液；繼續(xù)向試管中加入2mL 飽和Na2CO3溶液，振蕩、靜置，傾去上層清液；向沉淀中滴加稀鹽酸，觀察現(xiàn)象。

［觀察］開始有白色沉淀生成，滴加鹽酸后有部分沉淀溶解且產(chǎn)生氣泡。

［分析］開始生成BaSO4沉淀，加入飽和Na2CO3溶液后，部分轉(zhuǎn)化成了BaCO3沉淀，滴加鹽酸后BaCO3沉淀溶解同時(shí)產(chǎn)生CO2氣體。 具體解釋如下：根據(jù)常溫下Ksp（BaSO4）＝1.07×10-10，那么加入Na2CO3溶液后，此時(shí)溶液中BaSO4是飽和的，所以1.03×10-5mol/L；根據(jù)常溫下溶解度S（Na2CO3）＝21.5g（此時(shí)飽和Na2CO3溶液密度與水接近）， 所以c （CO32-）≈1.67mol/L；那么c（Ba2＋）·c（CO32-）＝1.72×10-5＞Ksp（BaCO3）＝2.58×10-9，即沉淀BaSO4能轉(zhuǎn)化為BaCO3，同時(shí)促進(jìn)了BaSO4的溶解；同理，雖然BaSO4比BaCO3更難溶，但是如果用飽和Na2CO3溶液進(jìn)行多次處理， 可以實(shí)現(xiàn)把BaSO4完全轉(zhuǎn)化為BaCO3。

［總結(jié)］ 沉淀的轉(zhuǎn)化并不一定是溶解能力相對(duì)較強(qiáng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解能力相對(duì)較弱的物質(zhì)，本質(zhì)上要應(yīng)用沉淀溶解平衡原理來分析和解釋，關(guān)鍵只要滿足難溶物在溶液中離子積Q（c）＞Ksp即可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。

三、關(guān)于“實(shí)驗(yàn)—演繹”模式的實(shí)踐后反思

1. 對(duì)知識(shí)的生成過程體驗(yàn)更加深刻：該模式中實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)的發(fā)展過程，實(shí)際上正是伴隨著知識(shí)的生成過程，也是學(xué)生完成體驗(yàn)的過程。 學(xué)生在實(shí)踐中深入體驗(yàn)，在體驗(yàn)中達(dá)成認(rèn)識(shí)，在認(rèn)識(shí)中理解知識(shí)。 通過案例1 的教學(xué)，學(xué)生對(duì)金屬鈉的活潑性以及如何控制條件置換銅的認(rèn)識(shí)是全面而深刻的。在案例2 的教學(xué)中， 學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)中疑問的解決，充分體驗(yàn)了沉淀之間的轉(zhuǎn)化歸根結(jié)底要應(yīng)用沉淀溶解平衡原理解釋。

2. 思維能力得到充足的發(fā)展：隨著演繹的層層推開，學(xué)生的思維也緊跟著步步深入，尤其是推演和分析思維能力得到了很好的鍛煉發(fā)展。 案例1 中從“鈉為何不能從水溶液中置換出銅”到“思考如何從不同角度改變條件最終置換出銅”， 學(xué)生不僅體驗(yàn)了成功的快樂，而且思維推演能力得到了提高。 案例2 中從實(shí)驗(yàn)中提出問題，又通過實(shí)驗(yàn)解決了問題，演繹了應(yīng)用沉淀溶解平衡原理解釋沉淀之間的轉(zhuǎn)化，學(xué)生的分析思維能力得到了發(fā)展。

3. 學(xué)科素養(yǎng)和科學(xué)精神得到很大的提升： 通過“實(shí)驗(yàn)—演繹”模式，學(xué)生的觀察、動(dòng)手、學(xué)科思維方法等學(xué)科素養(yǎng)得到了培養(yǎng)， 如讓學(xué)生體驗(yàn)案例1、2中強(qiáng)制弱的原理和沉淀溶解平衡應(yīng)用于沉淀轉(zhuǎn)化的原理，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣和治學(xué)態(tài)度，同時(shí)也有利于學(xué)生形成科學(xué)認(rèn)識(shí)發(fā)展觀和辯證唯物主義發(fā)展觀。

4. 該模式的適用范圍：“實(shí)驗(yàn)—演繹”模式主要是采用典型實(shí)驗(yàn)來論證習(xí)得知識(shí)或原理，所以該模式主要適用于元素化合物知識(shí)和化學(xué)反應(yīng)原理內(nèi)容的教學(xué)，通過實(shí)驗(yàn)演繹有助于學(xué)生加深理解知識(shí)和相關(guān)原理。

5. 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論指導(dǎo)相結(jié)合：“實(shí)驗(yàn)—演繹”模式的目的是充分運(yùn)用理論指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生現(xiàn)有理性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)認(rèn)識(shí)進(jìn)行發(fā)展、提高，同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)反過來又檢驗(yàn)相關(guān)理論。 不通過指導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象將無法真正懂得講解的化學(xué)知識(shí)；相反，學(xué)生只是一味感知外在現(xiàn)象，忽視理論的指導(dǎo)作用，學(xué)習(xí)就背離了發(fā)展概念和把握規(guī)律性知識(shí)的過程，對(duì)于學(xué)生智能的發(fā)展顯然是無益的。

［1］ 范杰． 化學(xué)實(shí)驗(yàn)論［M］． 太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社，2001

［2］ 王祖浩． 化學(xué)反應(yīng)原理 ［M］． 南京： 江蘇教育出版社，2009：89－92

［3］ 梁亞鳳． 注重實(shí)驗(yàn)過程構(gòu)建有效課堂 ［J］． 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2011，（9）：16－17

［4］ 保志明． 對(duì)元素化合物實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能的思考 ［J］． 中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2012，（6）：20－21

［5］ 黃稀宏． 金屬置換反應(yīng)的完美終結(jié)—鈉如何置換出銅［J］．中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2013，（5）：51