关于几个课堂创新实验的教学与思考

摘要：成功的课堂演示实验可以增添化学学科的魅力，教师灵活机动地增加演示实验或者针对演示实验准备过程中出现的“意外”现象进行及时适当的处理，可以获得良好的课堂教学效果。本文介绍了三个课堂演示实验的改进和优化策略，强调了以学生已有经验为基础，使实验教学内容与其他教学内容形成良好的互相配合。

关键词：课堂演示实验；实验优化；优化策略

文章编号：1005–6629（2013）9–0047–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

课堂演示实验是化学教学的常用辅助手段，成功的课堂演示实验除了活跃课堂气氛外，还对学生形成直观生动的物质印象、建立抽象的理论概念以及提升思维品质有很大的帮助。化学学科的魅力也将因此增色不少，从而吸引学生积极主动地参与到化学学习中来。

然而，由于化学实验过程中存在不少不确定因素，如试剂的纯度和浓度、反应的温度和环境、添加试剂的先后顺序等等都可能成为实验失败的原因，由此产生的一些“实验意外”使得教师在选择课堂演示实验时十分慎重。还有一些“实验意外”则可能由教师本身知识结构的“先天不足”造成，教师在自己的学生时代接受更多的是“描述性”知识，缺乏实验验证的环节，对一些实验现象存在“膜拜权威”的想当然。

笔者认为，出现“意外”并不可怕。按照前苏联教育家巴班斯基的最优化教学理论观点：教师应该结合具体的课堂教学任务、师生的具体情况、所处的教学环境来选择和制定最佳工作方案（即教案），并且在实际中灵活而坚定地施行之，从而取得在该情况下最大可能的结果，也就是使尽可能多的学生获得尽可能深程度的理解[1]。现例举几个笔者在一线教学中遇到的实验“意外”（或困难）以及采取的“优化”措施，供同仁参考。

1 单质硫的溶解性实验

今年上海高考考纲显示：学生需要清楚单质硫的物理性质和化学性质。而硫的物理性质在高一教材中仅仅描述了其颜色[2]，在高三教材中[3]只字未提其物理性质，在教材的配套练习册[4]上却需要学生完成对硫单质溶解性的总结。由于不少参考书（包括课改前的教材）均提到了单质硫的溶解性：“难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳”，笔者在课堂教学时增加了“硫的溶解性”这一演示实验。

然而，在实验准备过程中，笔者发现水和酒精的溶解能力与文献资料一致，但是二硫化碳溶解硫的结果用“易溶”描述比较牵强，所观察到的分散系呈乳白色，类似于牛奶分散于水体中形成的乳浊液。即使单质硫的取量很少，并采取反复振荡、微热等手段也不能获得一般意义上“易溶”的结果：澄清透明。所以，笔者改变了实验策略：

步骤1，取半粒米大小的硫粉于试管，滴加3 mL蒸馏水，振荡。可见硫粉悬浮于水表面，无法溶解[所用单质硫为上海化学试剂公司制的25克的教学试剂（SER），分子式S，分子量32.07，符合企标Q/GHSG 015-2002]。

步骤2，向上述试管滴加1 mL二硫化碳，振荡。未加振荡时可见无色透明的二硫化碳迅速沉到底部，振荡后可见原悬浮于水体中颗粒硫粉消失，而原无色透明的二硫化碳显示乳白色。

在随后的课堂演示实验操作完成后，学生通过观察形成了以下结论：（1）二硫化碳是无色、难溶于水且实验研究

比水重的液体；（2）二硫化碳溶解单质硫的能力显著胜于水。通过这个萃取操作，笔者成功避开单纯用二硫化碳溶解硫的不明显效果，而形成了其溶解能力大于水的结果。对于学有余力的学生或者是高三学生，随后的课堂讨论将围绕“为何二硫化碳溶解硫的能力大于水”展开，就“结构”决定“性质”进行深入地分析，帮助学生形成严密的逻辑推理能力。

2 氨气的还原性实验

氨气的还原性是其重要性质，教材参考资料清楚地表明该分子中的氮原子可被氧化发生氧化反应[5]。高一教材[6]中通过“氨的催化氧化”实验来说明其还原性，并提到该反应是工业制硝酸的基础，但是没有实验证明，至高三教材[7]出现课堂实验“实验室制硝酸”。笔者曾就该实验做相应改进[8]，但是整个实验装置比较庞大、接口较多，即使采用笔者改进后的装置也很少有同行愿意尝试（如图1）。另外，在高一“氨气性质”教学时即牵扯入“硝酸制法”将给学生带来理解上的困难，更有可能导致教学目标的偏离。

巴班斯基最优化教学论中有一条重要的教学原则是“可接受性原则”。用氨的催化氧化反应的确可以体现氨的还原性，但就反应本身的复杂性、庞大的装置结构以及实验结果的不确定性，导致该反应留给学生对于氨气还原性的感性认识不足。巴班斯基等人认为：教材应当在最大限度的可能范围内使学生感到复杂而有难度。那么，如何实现教学的“可接受性”原则呢？他指出，可接受性的限度取决于教学方法的改进。“难以被接受”往往并不是它的科学难度造成的，而是由于缺乏有效的教学过程、非循序渐进叙述、没有突出重点要点、没有摆脱次要内容等造成的[9]。

因此，在课堂演示实验中，教师不妨先采用一个简单易操作的褪色实验来说明其具有还原性：向紫红色高锰酸钾溶液中逐滴滴加浓氨水，可见紫红色不断褪去（2NH3+2KMnO42KOH+N2+2H2O+2MnO2）。

等到学生得出这是一个氧化还原反应且氨气显示还原性结论后，教师可以提示学生是否可以有其他更常见的氧化剂氧化具有还原性的氨气，并且可以组织讨论如果用氧气氧化氨气可能需要的条件以及怎样证明氨气被氧化等问题。最后呈现氨的催化氧化装置并进行演示实验，即使未能见到预期现象，学生对于氨气的还原性也已经有了一个深刻的印象。如果时间充分，师生可以讨论实验失败的原因以及改进措施，甚至可以引导学生提前预习硝酸的工业制法。

3 碳酸钠和碳酸氢钠的相互转化实验

高三教材[10]课堂实验显示：向饱和碳酸钠溶液中通入较纯二氧化碳气体，可以获得碳酸氢钠沉淀。但笔者在实验准备时发现，即使按照如图2所示装置向饱和碳酸钠溶液中通入纯净、干燥的二氧化碳气体，要见到沉淀并不是一件容易的事。

为此，笔者查阅了相关资料并做了计算：

室温（20℃）碳酸钠溶解度21.5克/100克水，假设实验中用3毫升水溶解碳酸钠达到饱和，需要x克碳酸钠固体：

100：21.5=3：x

解得x=0.645克，即0.006 mol碳酸钠。

反应方程式

Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3

0.006 mol 生成0.012 mol

生成碳酸氢钠0.012×84=1.008克

此时m（水）=3-0.006×18=2.892克，能溶解碳酸氢钠的质量为y克（室温下溶解度为9.6克/100克水）

100：9.6=2.892：y

解得y=0.278克。

因此可析出碳酸氢钠1.008-0.278=0.730克。

计算结果显示，在该实验中可以看到沉淀，但可能不明显。此后笔者经多次尝试发现该实验大约需要连续通二氧化碳气体30分钟左右才可以观察到有较为明显的白色沉淀。笔者以为：该实验操作简单，通过课堂演示碳酸氢钠的生成可以说明两点：（1）正盐可以和酸反应生成酸式盐；（2）碳酸氢钠的溶解度小于正盐碳酸钠，但是等待现象的时间过长会消弱学生探究问题、获取真知的兴趣。

参考文献：

[1]钟启泉.前苏联教学论流派[M].西安：陕西人民教育出版社，1998：110.

[2][6]高级中学课本（试用本）化学（高中一年级第二学期）[M].上海：上海科学技术出版社，2007：3.

[3][7][10]高级中学课本（化学拓展型课程）[M].上海：上海科学技术出版社，2008：88～93，100～102.

[4]高级中学课本（试用本）化学·练习部分（高中一年级第二学期）[M].上海：上海科学技术出版社，2007：1.

[5]化学教学参考资料（高中一年级第二学期）[M].上海：上海科学技术出版社，2007：18.

[8]张建波，施力争.有毒气体实验的集约化实验设计[J].化学教学，2011，（5）：44～45.

[9]巴班斯基.论教学过程最优化[M].北京：教育科学出版社，2001：32.