孟彥　宋志貴

例談中學(xué)化學(xué)演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)關(guān)注的問(wèn)題

孟彥1宋志貴2

（1徐州市第五中學(xué)江蘇徐州221002；2江蘇省徐州市第一中學(xué)江蘇徐州221000）

以初高中化學(xué)教材中過(guò)氧化氫的催化分解反應(yīng)實(shí)驗(yàn)為例，闡述了讓演示實(shí)驗(yàn)發(fā)揮應(yīng)有的作用教師應(yīng)思考的問(wèn)題——演示實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)的內(nèi)容、演示實(shí)驗(yàn)操作的方法和演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的語(yǔ)言。

演示實(shí)驗(yàn)；H2O2催化分解；演示內(nèi)容；演示方法；教學(xué)語(yǔ)言

中學(xué)化學(xué)教材中有許多演示實(shí)驗(yàn)，其內(nèi)容的呈現(xiàn)形式一般是實(shí)驗(yàn)過(guò)程、方法和實(shí)驗(yàn)儀器、藥品的文字說(shuō)明以及實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)方法的圖示。教材呈現(xiàn)出來(lái)的這些內(nèi)容是演示實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)約方案，不是演示實(shí)驗(yàn)的全部，它只是幫助教師教學(xué)的一個(gè)例子，是教師教學(xué)的參考，教材中演示實(shí)驗(yàn)的過(guò)程方法不是對(duì)教師教學(xué)的限制和規(guī)定，而是教師教學(xué)的樣本。教學(xué)實(shí)踐表明，如果對(duì)教材呈現(xiàn)的演示實(shí)驗(yàn)不進(jìn)行加工處理而照本應(yīng)用于課堂教學(xué)，有些時(shí)候演示實(shí)驗(yàn)很難發(fā)揮其最佳教學(xué)效果或者根本達(dá)不到演示實(shí)驗(yàn)的目的。要想讓演示實(shí)驗(yàn)發(fā)揮應(yīng)有的作用，教師就需要認(rèn)真思考演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的關(guān)鍵性的問(wèn)題——演示實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)的內(nèi)容、操作的方法和教學(xué)的語(yǔ)言，本文以二氧化錳催化過(guò)氧化氫分解演示實(shí)驗(yàn)為例加以說(shuō)明。

一、過(guò)氧化氫催化分解演示實(shí)驗(yàn)

在王祖浩教授領(lǐng)銜主編的滬教版九年級(jí)化學(xué)和蘇教版高中化學(xué)教材中都有過(guò)氧化氫加入二氧化錳催化劑催化發(fā)生分解反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)。

滬教版九年級(jí)化學(xué)中過(guò)氧化氫的催化分解實(shí)驗(yàn)如下［1］：

利用圖2-9的實(shí)驗(yàn)裝置，把稀的雙氧水（6%的過(guò)氧化氫溶液）從分液漏斗慢慢加入裝有二氧化錳粉末的錐形瓶中，收集一集氣瓶放出的氣體，用帶火星的木條伸入集氣瓶中。

圖2　-9雙氧水分解制氫氣

研究表明，在雙氧水制取氧氣的反應(yīng)中，加入二氧化錳能加速雙氧水的分解。在反應(yīng)前后，二氧化錳的質(zhì)量保持不變，化學(xué)性質(zhì)也沒(méi)有發(fā)生變化。這種在化學(xué)反應(yīng)中能增大化學(xué)反應(yīng)速率，但本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)稱為催化劑。

蘇教版高中化學(xué)教材《化學(xué)反應(yīng)原理》中過(guò)氧化氫的催化分解實(shí)驗(yàn)如下［2］：

向A、B、C、D4支試管中分別加入等體積5%的H2O2溶液，再向試管中分別加入2～3滴洗滌劑，向試管A中加入2～3滴FeCl3溶液，向試管B中加入少量MnO2粉末，向試管C中加入一小塊新鮮的動(dòng)物肝臟，D試管留作比較用。觀察、比較4支試管中發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并試著分析導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象差異的原因。

圖2　-10催化劑對(duì)反應(yīng)活化能的影響

實(shí)驗(yàn)表明，催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有顯著影響。催化劑是通過(guò)降低反應(yīng)所需的活化能來(lái)增大反應(yīng)速率。如圖2-10所示，沒(méi)有催化劑參與的反應(yīng)，活化能（Ea＇）較大，則反應(yīng)的速率較小；而有催化劑參與的反應(yīng)，活化能（Ea）較小，因此反應(yīng)速率較大。

從初高中催化劑的教學(xué)要求和教材呈現(xiàn)的文本材料我們可以看出，同樣都是過(guò)氧化氫的催化分解實(shí)驗(yàn)，但用來(lái)說(shuō)明的問(wèn)題是不同的，初中教材中的實(shí)驗(yàn)用來(lái)說(shuō)明催化劑的概念即什么樣的物質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)的催化劑，而高中教材中的實(shí)驗(yàn)用來(lái)說(shuō)明不同催化劑對(duì)過(guò)氧化氫的分解催化效果不同和催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率的原因。因此，過(guò)氧化氫催化分解演示實(shí)驗(yàn)在不同時(shí)期教學(xué)的角度和關(guān)注點(diǎn)是不同的。

二、演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)關(guān)注的問(wèn)題

1.演示實(shí)驗(yàn)的演示內(nèi)容

教材中的演示實(shí)驗(yàn)都承載著課堂教學(xué)中知識(shí)的、技能的、方法的等多方面的教學(xué)任務(wù)，課堂上演示實(shí)驗(yàn)要把它所承擔(dān)的任務(wù)全部完成，就要求在實(shí)驗(yàn)演示的過(guò)程中讓其能展現(xiàn)的內(nèi)容全面表現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生全方位觀察體驗(yàn)。

催化劑是初中化學(xué)中的重要概念，教學(xué)要求是認(rèn)識(shí)催化劑的基本特征。課堂教學(xué)中關(guān)于催化劑的演示實(shí)驗(yàn)就要能充分體現(xiàn)出催化劑具有的特征，讓學(xué)生通過(guò)現(xiàn)象充分體驗(yàn)到催化劑的特點(diǎn)，要達(dá)到這一要求，演示實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象就要能表現(xiàn)出催化劑改變了化學(xué)反應(yīng)的速率，而反應(yīng)后物質(zhì)的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化，讓學(xué)生在觀察、比較中得出對(duì)催化劑的認(rèn)識(shí)。過(guò)氧化氫催化分解實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是知識(shí)層面的，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的體驗(yàn)和現(xiàn)象的觀察、結(jié)論的獲取是技能、方法層面的，初中化學(xué)教學(xué)中通過(guò)二氧化錳催化過(guò)氧化氫的分解實(shí)驗(yàn)一定要讓學(xué)生切實(shí)感受到催化劑具有的特征，讓學(xué)生在知識(shí)、技能、方法上有所收獲，還要為高中化學(xué)中催化劑的教學(xué)鋪墊，即催化劑改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不能改變化學(xué)反應(yīng)的方向，讓學(xué)生在觀察比較中意識(shí)到不是加入催化劑反應(yīng)才發(fā)生。

高中階段《化學(xué)反應(yīng)原理》中催化劑的教學(xué)是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的深入，目的是讓學(xué)生認(rèn)識(shí)催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速率的原因和不同催化劑的催化效果，因此，高中化學(xué)過(guò)氧化氫的催化分解反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)就應(yīng)該能從現(xiàn)象上表現(xiàn)出催化劑加入改變了化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，最終催化劑沒(méi)有發(fā)生變化，從而達(dá)到演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

明確了實(shí)驗(yàn)要突出表現(xiàn)的內(nèi)容，演示實(shí)驗(yàn)圍繞著要突出表現(xiàn)的內(nèi)容設(shè)計(jì)，讓演示實(shí)驗(yàn)把教學(xué)需要的信息都呈現(xiàn)出來(lái)，演示實(shí)驗(yàn)才是有效的。做到這一點(diǎn)需要教師認(rèn)真鉆研教材研究演示實(shí)驗(yàn)，透徹理解文本材料，精心設(shè)計(jì)選擇演示實(shí)驗(yàn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的做法。

2.演示實(shí)驗(yàn)的演示方法

演示實(shí)驗(yàn)的操作方法需要精心設(shè)計(jì)安排，否則演示實(shí)驗(yàn)只能成為課堂教學(xué)的點(diǎn)綴，讓學(xué)生看些熱鬧、有些新奇而已，很難達(dá)到預(yù)想的結(jié)果。

對(duì)于二氧化錳催化過(guò)氧化氫分解的實(shí)驗(yàn)，按照滬教版九年級(jí)化學(xué)教材中的方法進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是感受到過(guò)氧化氫接觸到二氧化錳產(chǎn)生了大量的氧氣，其它的可以說(shuō)一無(wú)所獲，實(shí)驗(yàn)中并沒(méi)有現(xiàn)象能說(shuō)明催化劑改變化學(xué)反應(yīng)的速率、反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都沒(méi)有發(fā)生變化，學(xué)生也只能被動(dòng)接受MnO2是雙氧水分解的催化劑的觀點(diǎn)，對(duì)MnO2催化雙氧水分解后的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化是半信半疑。MnO2是加快了雙氧水的分解速率還是使常溫下本沒(méi)有進(jìn)行的過(guò)氧化氫的分解反應(yīng)發(fā)生了？MnO2有沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)？MnO2的質(zhì)量有沒(méi)有改變？固體物質(zhì)還是不是MnO2？這些方面的問(wèn)題對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)催化劑的概念和分析物質(zhì)是否是催化劑產(chǎn)生著影響。

按照蘇教版高中教材中的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行教學(xué)演示，學(xué)生同樣是只能看到過(guò)氧化氫在不同物質(zhì)存在的情況下，生成氧氣的速率加快了且加快的速率不同，也沒(méi)有感受到催化劑改變了化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，而最終質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都沒(méi)有發(fā)生變化。演示實(shí)驗(yàn)的形式不同了，但與學(xué)生在初中從實(shí)驗(yàn)中得到的體驗(yàn)沒(méi)有什么不同，仍然是被動(dòng)的接受催化劑改變化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的結(jié)論。

從滬教版九年級(jí)化學(xué)教材關(guān)于催化劑的演示實(shí)驗(yàn)本身來(lái)看，雖然不能把催化劑全部的特點(diǎn)顯現(xiàn)出來(lái)，但實(shí)驗(yàn)的方法得當(dāng)也可以減少學(xué)生理解催化劑的困難。我們可以這樣來(lái)實(shí)驗(yàn)演示：

首先用一支試管取2mL6%的雙氧水，讓學(xué)生認(rèn)真觀察雙氧水中產(chǎn)生的細(xì)小的氣泡，感知過(guò)氧化氫在沒(méi)有加入二氧化錳前就可以發(fā)生分解，但速率很慢；然后向錐形瓶中加入二氧化錳時(shí)，讓學(xué)生體會(huì)到加入的量很少；連接裝置后，通過(guò)分液漏斗滴加過(guò)氧化氫，既讓學(xué)生觀察產(chǎn)生氣體的速率加快和感知?dú)怏w的收集檢驗(yàn)上，還要在氣體收集滿瓶和檢驗(yàn)后錐形瓶已不在產(chǎn)生氣體時(shí)，再向錐形瓶中滴加過(guò)氧化氫，錐形瓶中又產(chǎn)生氣體，反復(fù)這樣的操作幾次，通過(guò)加入少量二氧化錳使大量過(guò)氧化氫分解，讓學(xué)生體驗(yàn)二氧化錳沒(méi)有在過(guò)氧化氫生成氧氣時(shí)消耗，而是一直存在并發(fā)揮著催化作用。這樣一來(lái)，學(xué)生對(duì)二氧化錳是過(guò)氧化氫分解的催化劑的認(rèn)知就變得順理成章了。

蘇教版高中教材《化學(xué)反應(yīng)原理》中關(guān)于催化劑的演示實(shí)驗(yàn)，要體現(xiàn)出教學(xué)需要的現(xiàn)象，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行必要的加工改造。過(guò)氧化氫分解的催化劑有很多，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，我們發(fā)現(xiàn)FeCl3溶液對(duì)過(guò)氧化氫分解的催化作用十分明顯，更重要的是，借助FeCl3溶液催化過(guò)氧化氫分解實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，可以把催化劑在反應(yīng)過(guò)程中的變化表現(xiàn)出來(lái)，幫助學(xué)生完整地認(rèn)識(shí)催化劑的催化原理。

課堂教學(xué)時(shí)，比較了不同物質(zhì)的催化效果后，再引導(dǎo)學(xué)生觀察FeCl3催化過(guò)氧化氫分解的實(shí)驗(yàn)。首先讓學(xué)生觀察FeCl3溶液的顏色，學(xué)生看到FeCl3溶液呈黃色，接著在試管中取2mL黃色的FeCl3溶液，然后用膠頭滴管向FeCl3溶液中滴加數(shù)滴5%的過(guò)氧化氫溶液，學(xué)生可以觀察到試管中產(chǎn)生了大量氣泡，并且在產(chǎn)生氣泡的過(guò)程中溶液變?yōu)榧t色，當(dāng)試管中的氣體逸出液體平靜下來(lái)后，液體又恢復(fù)為黃色。再用膠頭滴管向試管中滴加5%的過(guò)氧化氫，結(jié)果又出現(xiàn)了上述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生觀察到這樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，自然明白FeCl3作為催化劑參與了化學(xué)反應(yīng)，改變了反應(yīng)過(guò)程，化學(xué)反應(yīng)速率加快但最終FeCl3沒(méi)有變化。

我們可以看出，演示實(shí)驗(yàn)的做法對(duì)提高演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果是十分重要的，同樣的演示實(shí)驗(yàn)，不同的做法，學(xué)生的收獲不同。

3.演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)語(yǔ)言

筆者除了設(shè)計(jì)了合適的演示實(shí)驗(yàn)的操作方法之外，在演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中還要有恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)性語(yǔ)言的引領(lǐng)，才能啟發(fā)學(xué)生思考演示實(shí)驗(yàn)中教師的每一個(gè)表情、動(dòng)作、操作、步驟的用意，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)演示實(shí)驗(yàn)要揭示的問(wèn)題，在演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中獲得知識(shí)、領(lǐng)悟方法。演示實(shí)驗(yàn)中的引導(dǎo)性用語(yǔ)一般是針對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)要得到的結(jié)論設(shè)計(jì)的、富有啟發(fā)性、引導(dǎo)性的問(wèn)題或陳述語(yǔ)，演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)的指導(dǎo)用語(yǔ)應(yīng)該圍繞演示實(shí)驗(yàn)解決的問(wèn)題設(shè)計(jì)，要有針對(duì)性，富有啟發(fā)引導(dǎo)作用。

在進(jìn)行初中化學(xué)催化劑的教學(xué)時(shí)，二氧化錳催化過(guò)氧化氫分解的演示實(shí)驗(yàn)，可以設(shè)計(jì)下面的引導(dǎo)性語(yǔ)言、問(wèn)題：

（1）仔細(xì)觀察或輕輕搖動(dòng)盛有過(guò)氧化氫的試管觀察，你看到什么現(xiàn)象？該現(xiàn)象說(shuō)明了什么問(wèn)題？

（2）將過(guò)氧化氫滴入錐形瓶后有什么現(xiàn)象出現(xiàn)？能試著猜想產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能的原因嗎？

（3）過(guò)氧化氫反復(fù)多次滴入錐形瓶時(shí)，你又有什么發(fā)現(xiàn)？對(duì)此發(fā)現(xiàn)的認(rèn)識(shí)是什么？

（4）通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)，能看出二氧化錳在過(guò)氧化氫分解中的作用嗎？

高中化學(xué)催化劑的教學(xué)時(shí)，二氧化錳催化過(guò)氧化氫分解的演示實(shí)驗(yàn)，可以設(shè)計(jì)下面的引導(dǎo)性問(wèn)題：

（1）請(qǐng)認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象，并對(duì)它們加以描述。

（2）在初中催化劑學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，對(duì)此現(xiàn)象你有怎樣的感悟。

（3）FeCl3溶液中多次滴加過(guò)氧化氫的現(xiàn)象是什么，這種現(xiàn)象說(shuō)明了什么。

（4）通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，你對(duì)催化劑加快化學(xué)反應(yīng)的速率有什么見(jiàn)解嗎？

教師演示實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象配合教學(xué)過(guò)程中這些引導(dǎo)性的語(yǔ)言、問(wèn)題，讓學(xué)生在觀察思考和分析歸納中獲得了對(duì)催化劑較為全面的認(rèn)識(shí)。

指導(dǎo)用語(yǔ)的運(yùn)用要適時(shí)，有的語(yǔ)言和問(wèn)題應(yīng)在演示實(shí)驗(yàn)前給出，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察和思考，有的要在實(shí)驗(yàn)中提出，這樣更能引起學(xué)生對(duì)問(wèn)題的注意，有的要在實(shí)驗(yàn)后拋出，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)全面深入分析，防止實(shí)驗(yàn)結(jié)束學(xué)生思維即停止的情況。

演示實(shí)驗(yàn)富有豐富的教學(xué)內(nèi)涵，需要我們思考的問(wèn)題有很多。我們只有對(duì)教學(xué)材料深入研究，才能讓演示實(shí)驗(yàn)發(fā)揮它應(yīng)有的教學(xué)功能。

［1］中學(xué)化學(xué)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)（九年級(jí)上冊(cè)）［M］.上海：上海教育出版社，2012

［2］王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)·化學(xué)反應(yīng)原理［M］.南京：江蘇教育出版社，2007

1008-0546（2016）11-0089-03

G633.8

B

10.3969/j.issn.1008-0546.2016.11.030