王曉林 衷明華

(韓山師范學(xué)院化學(xué)系，廣東 潮州 521041)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科。實(shí)驗(yàn)不僅是研究物質(zhì)性質(zhì)的有效方法，還是培養(yǎng)學(xué)生能力、發(fā)展智力的手段和途徑。

表 近十年高考化學(xué)熱點(diǎn)知識(shí)統(tǒng)計(jì)

從上表可知，近十年高考對(duì)實(shí)驗(yàn)探究題的重視。一方面這是國(guó)家對(duì)學(xué)生探究能力的考察，另一方面為了促進(jìn)教師改變以往“告訴——驗(yàn)證——應(yīng)用”的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)為以學(xué)生為主導(dǎo)的，使學(xué)生化被動(dòng)為主動(dòng)，讓其在課堂上真正做到親身體驗(yàn)。教師通過(guò)調(diào)動(dòng)學(xué)生的各種感官，以一種生動(dòng)的表象來(lái)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，來(lái)提高學(xué)生觀察現(xiàn)象、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，鍛煉學(xué)生綜合分析、遷移創(chuàng)新等的思維方式，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的最終目的。因此，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力是高考的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

考場(chǎng)如戰(zhàn)場(chǎng)，要想在考場(chǎng)上游魚得水，就要知己知彼，方能百戰(zhàn)不殆。近年來(lái)實(shí)驗(yàn)探究題目的命題形式多種多樣，如看圖說(shuō)話、表格式、獨(dú)自探究式等，但這都要求學(xué)生要有扎實(shí)的雙基知識(shí)、基本操作技能，具有準(zhǔn)確的表達(dá)能力和分析綜合、解決問(wèn)題的能力，還要大膽創(chuàng)新、知識(shí)遷移，做到融會(huì)貫通地運(yùn)用知識(shí)。例如：

(2013·重慶理綜·27)(15分)某研究小組利用下圖裝置探究溫度對(duì)CO還原Fe2O3的影響(固定裝置略)。

圖 探究溫度對(duì)CO還原Fe2O3的影響(固定裝置略)

⑴MgCO3的分解產(chǎn)物為____。

⑵裝置C的作用是____。

處理尾氣的方法為____。

⑶將研究小組分為兩組，按題27圖裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對(duì)裝置D加熱，反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物)，兩組分別用產(chǎn)物進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。

表 兩組分別用產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

①乙組得到的黑色粉末是____。

②甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為____。

③乙組步驟4中，溶液變紅的原因?yàn)開___；溶液褪色可能的原因及其驗(yàn)證方法為____。

④從實(shí)驗(yàn)安全考慮，題圖裝置還可采取的改進(jìn)措施是____。

參考答案與解析：

⑴MgO、CO2(實(shí)驗(yàn)原理的考察)

⑵CO2、點(diǎn)燃(綠色化學(xué)：除雜與尾氣處理)

⑶①Fe；②Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O；③Fe2+被氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+遇SCN-顯紅色；假設(shè)SCN-被Cl2氧化，向溶液中加入KSCN溶液，若出現(xiàn)紅色，則假設(shè)成立(其它合理答案均可給分)

④在裝置BC之間添加裝置E防倒吸(其它合理答案均可給分)

(此題為開放性探究題，考察學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、知識(shí)遷移的能力)

二、教學(xué)啟示

1.把握出題方向

實(shí)驗(yàn)探究題主要考察考生正確的基本實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)原理，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的能力，處理安全問(wèn)題，識(shí)別和繪制典型的實(shí)驗(yàn)裝置圖，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案等方面的內(nèi)容。尤其是在當(dāng)今環(huán)境受到越來(lái)越多的關(guān)注，實(shí)驗(yàn)探究題也向著綠色化學(xué)這一方向前進(jìn)。若考生把握好命題方向，便能更快速地調(diào)動(dòng)大腦儲(chǔ)存的信息，做到又快又對(duì)地答題。

2.有意識(shí)地在課堂上培養(yǎng)學(xué)生的探究能力

2.1 示范性操作。

我們知道，學(xué)生獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)一般要先完成這樣的一個(gè)經(jīng)歷：先模仿練習(xí)階段，繼而過(guò)渡到有指導(dǎo)的獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)，最終才能達(dá)到完全獨(dú)立操作階段。[1]因此，教師的演示操作應(yīng)力求準(zhǔn)確、規(guī)范。如：酒精燈的使用、玻璃儀器的加熱操作等都應(yīng)該按照程序去操作。這不僅讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中掌握基本操作，同時(shí)這也是實(shí)驗(yàn)安全和成功的保證。

2.2 啟發(fā)誘導(dǎo)式鍛煉學(xué)生的學(xué)科思維。

教師一方面應(yīng)根據(jù)學(xué)生已掌握的學(xué)科知識(shí)，讓學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中多引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，自主研究，有學(xué)會(huì)問(wèn)，改變過(guò)去“菜譜式”“驗(yàn)證式”的化學(xué)實(shí)驗(yàn)為指導(dǎo)探究、引導(dǎo)創(chuàng)新、自我設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生會(huì)觀察想象記錄數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)的好習(xí)慣。當(dāng)然，在自主的前提下，還要進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。只有通過(guò)獨(dú)立分析問(wèn)題、自主探究的親身體驗(yàn)才能很好地與伙伴進(jìn)行合作討論，進(jìn)而得出結(jié)論以及自我反思和學(xué)習(xí)借鑒。合作有利于創(chuàng)新思維的形成。另一方面，教師在演示實(shí)驗(yàn)中，不僅要介紹儀器名稱、用途、使用方法及裝置原理，還要重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)觀察到的現(xiàn)象積極思考，采用演示啟發(fā)、問(wèn)題引發(fā)、討論引發(fā)等多種方式來(lái)激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的能動(dòng)性。[2]如，Na與水反應(yīng)生成Na(OH),那么Na與CuSO4的反應(yīng)又生成什么呢？生成Cu單質(zhì)？Cu(OH)2沉淀？如果沒有控制好Na的用量，會(huì)不會(huì)產(chǎn)生不同的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？實(shí)驗(yàn)證明，Na與CuSO4的反應(yīng)本質(zhì)是Na先與水反應(yīng)生成Na(OH)，再由Na(OH)與CuSO4反應(yīng)生成Cu(OH)2沉淀。如果Na用量過(guò)少的話，沉淀不明顯，但如果用量過(guò)多的話，鈉與水反應(yīng)放出大量的熱，至使生成的硫酸銅沉淀分解成黑色的氧化銅沉淀。學(xué)生通過(guò)帶著問(wèn)題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，情感體驗(yàn)更加深刻，對(duì)知識(shí)的掌握更加深刻。

2.3 解放課堂，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。

鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改善，例如，氨氣的制取與性質(zhì)是高中化學(xué)一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)。課本介紹氨氣的制取和性質(zhì)，存在以下缺陷: 1)制取NH3實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng);2)預(yù)先準(zhǔn)備好的NH3容易泄漏，導(dǎo)致噴泉實(shí)驗(yàn)效果不理想;3)NH3暴露在空氣中，污染環(huán)境，不符合綠色化學(xué)的理念。教師則可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行改良實(shí)驗(yàn)。如利用壓強(qiáng)關(guān)系，改變噴泉實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置。

圖 改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置

關(guān)閉K2打開K1、K3，開啟分液漏斗的活塞,向具支試管中緩慢滴加濃氨水,此時(shí)具支試管中有大量氣泡產(chǎn)生,同時(shí)②號(hào)燒杯中的漏斗口有氣體逸出。繼續(xù)滴加濃氨水至②號(hào)燒杯中的漏斗口不再有氣體逸出，而是出現(xiàn)比較明顯的倒吸現(xiàn)象，證明此時(shí)燒瓶中氨氣已經(jīng)集滿，停止滴加濃氨水。關(guān)閉K1、K3，在將膠頭滴管中的蒸餾水?dāng)D入圓底燒瓶后,緩緩打開K2并控制水的流量,使圓底燒瓶中出現(xiàn)紅色的小噴泉。[3]

3．現(xiàn)代技術(shù)的課堂運(yùn)用

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)往往會(huì)受到實(shí)驗(yàn)室空間、實(shí)驗(yàn)藥品、實(shí)驗(yàn)安全性、分子微觀結(jié)構(gòu)等因素的制約，因此虛擬實(shí)驗(yàn)在這種情況下可以為教學(xué)帶來(lái)極大的便利。虛擬實(shí)驗(yàn)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬現(xiàn)實(shí)中某一領(lǐng)域的知識(shí)，通過(guò)系統(tǒng)的交互性來(lái)完成實(shí)驗(yàn)研究。虛擬實(shí)驗(yàn)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)來(lái)模擬虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，用已設(shè)計(jì)的軟件來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的真實(shí)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)環(huán)境中一樣來(lái)操作實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析[4]。把虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到課堂上，就像把3D電影所帶來(lái)的視覺享受帶到了課堂，不僅可以形象真實(shí)的反應(yīng)了某些肉眼觀察不到的實(shí)驗(yàn)微分結(jié)構(gòu)和反應(yīng)原理、反應(yīng)歷程，還大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的能力，發(fā)展其探究精神。同時(shí)，由于有些化學(xué)試劑的昂貴或者實(shí)驗(yàn)條件難以控制、接觸有毒物質(zhì)等因素，常使實(shí)驗(yàn)難以進(jìn)行，例如在王水溶解黃金的實(shí)驗(yàn)、H2的燃燒等，但是如果使用虛擬實(shí)驗(yàn)則大大降低實(shí)驗(yàn)的成本，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高課堂實(shí)驗(yàn)的安全性。

不管怎樣，一位優(yōu)秀的人民教師應(yīng)該不斷提高自身素質(zhì)，充分利用信息技術(shù)等資源，與時(shí)俱進(jìn)，真正落實(shí)面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來(lái)的素質(zhì)教育。

[1]馬志成.化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)研究與實(shí)踐.

[2]衷明華主編.中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究.暨南大學(xué)出版社.

[3]王曼麗,潘伯銀,趙錕.噴泉實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)設(shè)計(jì).遵義師范學(xué)院.

[4]趙紅喜.虛擬實(shí)驗(yàn)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究.