韩通波山东省青岛市城阳第三高级中学266112
摘要：化学是一门以实验为基础的科学，学生的观察能力是探究学习化学的基础。在化学探究教学的过程中，教师适当运用演示教学引导学生进行细微观察，纠正其“见而不思，思而不悟”的习惯。以金属锌和硫酸铜溶液的置换反应为例，说明理想的演示教学设计不但能够有目的地培养学生的观察能力、获取化学相关知识，而且可以激发学生学习化学的兴趣。
关键词：化学实验观察能力演示教学置换反应
一、培养学生观察能力的必要性
观察在化学学科的拓展过程中，一直扮演着举足轻重的角色。化学研究的每个阶段，包括文献资料的整理和阅读、课题实验的设计和实施、实验数据的分析和阐释，均需要细微的观察[1]。
在日常的教学过程中，我们会发现不少学生在观察化学实验现象时，很容易受到已有概念的影响而满足于初步的、浅表的观察。如果要求他们进一步的思考，他们会认为没有再看的必要。分析其原因可能是大部分的学生在观察方面没有受到系统的训练。其实，观察现象是认识过程的第一步。如果学生在学习化学的过程中不认真观察，也不想去认真观察，就不能全面深入地了解一个反应。因此学生的观察能力在化学探究教学中需要进行系统的、必要的训练[2]。
二、重视演示教学的作用
化学实验是学生进行探究式学习的一种重要形式[3]。化学探究教学中的演示教学应当重视培养学生的观察能力，以及分析问题、解决问题的能力，而不是仅仅为了提供课堂的娱乐效果。根据教学内容精心设计的演示实验要为学生提供可观察的素材，不仅能够帮助学生验证已知化学原理，而且引领学生熟悉化学探究的方法和技能，促进其科学概念和方法的发展。基于上述教学目标，演示教学应着重于以学生为中心的探究过程，而不是仅仅限于教师的示范和讲解。所以，教师将演示给学生的素材打包成知识链条，教学活动中适时介入讨论，引导学生动脑思考、仔细观察、并动口阐释，提供给学生检验其概念理解程度的机会。
演示教学设计应当兼顾学生预测与讨论，才能够真正发挥实验教学的学习成效。教师在与学生的讨论中，体会学生的学习困难，提供实时的引导，让演示教学成为诱导学习、刺激思考的互动媒介。同时也发现部分学生在观察学习中，已有的知识、理念很大程度会决定他们的观察结果。如果不加引导，学生往往“捡了西瓜，丢了芝麻”，忽略了一些细微的实验现象，就不能全面地理解一个化学反应，学生的认识基本上还会停留在原有的水平上。因此，教师在教学实践中应当设计包含预测——观察——解释环节的化学探究教学案例，引导学生有效地观察，让学生感觉到已有概念的不足，进一步通过解释观察到的现象，学到可以理解的、合理的和有用的新概念，逐步学会用新的认识去解决问题。
三、设计探究性的演示教学
化学是一门基于实验的科学，哪怕是极其细微的变化和不同也可能会隐藏着重大的发现。学习化学需要具备敏锐的观察能力，才能够从实验现象中获取有效信息。所以掌握化学反应的最基本方法就是学会在实践中观察现象，对现象进行分析、推理，而不是简单地记忆大量的化学反应式和实验现象[4]。大多数情况下，一个化学反应式只反映了一个变化过程的基本内容，例如金属Zn和CuSO4溶液的化学反应，教科书上只给出一个化学反应式：
Cu2++Zn=Cu+Zn2+
只有认真、仔细地观察金属Zn和CuSO4的置换反应，才会发现实际情况要复杂得多，在这个看似简单反应体系中不仅仅涉及到了氧化还原反应，还存在着水解反应和沉淀反应等等。下面以该置换反应为例，讨论在教学过程中如何设计探究性的演示教学，引导学生学习、进行观察。演示实验中用到1mol/L的CuSO4、CuCl2溶液分别标记为A和B，同时准备BaCl2、AgNO3、HCl、H2O2、KSCN溶液和金属Zn片。课堂教学按下列步骤展开：
1.向学生展示装有A溶液的烧杯，学生根据金属离子水溶液的颜色判断其为Cu2+溶液；用滴管取适量该溶液加入试管中，滴加BaCl2溶液，学生会观察到试管中生成白色沉淀；然后滴加HCl，白色沉淀不溶解。综合上述观察到的现象，学生回答A溶液为CuSO4溶液。
要求学生写出Ba2+和SO42-沉淀反应的离子方程式，然后提出问题：体系中为什么形成BaSO4沉淀？引导学生一起讨论溶解度、过饱和溶液的概念。
2.向学生展示装有B溶液的烧杯，学生观察到溶液颜色为浅绿色，部分学生想当然地判断为Fe2+溶液，也有部分同学提出可能是CuCl2溶液。首先引导学生思考如何鉴定溶液中是否存在Cl-？学生提出解决方案：取适量B溶液到试管中，滴加AgNO3溶液。教师采纳学生们的建议，选取一位同学进行上述操作，其余学生进行观察。学生会看到试管中生成白色沉淀，认识到B溶液存在Cl-。接下来，让学生分组讨论如何鉴定溶液是否存在Fe2+？学生们想到利用氧化剂把Fe2+氧化成Fe3+，再加入KSCN溶液，观察是否有颜色变化。按上述讨论的结果进行实验，学生们没有观察到血红色的颜色变化的实验事实，最终放弃了Fe2+溶液的判断，认可B溶液中的溶质为CuCl2。
在这个环节结束后，教师总结、分析步骤1和步骤2所涉及的化学反应，并向学生解释实验现象的记忆是必要的，但是需要把这个看法拿到实践中去检验，根据观察到的现象进一步分析、判断。
3.接下来，在CuSO4溶液（A溶液）中插入金属Zn片，学生观察到溶液的蓝色变浅，金属Zn片表面有颗粒状固体析出。引导学生在时、空两个维度进行观察：在实验初始阶段，溶液中的Cu2+浓度高（溶液的颜色深），被金属Zn置换的铜析出速度快，分散成的颗粒较小，呈现黑色。随着反应的进行，溶液颜色慢慢褪去，意味着溶液中的Cu2+浓度下降，反应速度变慢，在金属Zn片表面形成一些粗颗粒的铜，呈现出棕红色。教师此时要继续引导学生仔细观察，还会发现在金属Zn片上铜的周围有气泡产生，然后让学生思考其原因。
在这个环节，引导学生通过颜色变化注意溶液中Cu2+的浓度会影响金属铜的析出速率，思考化学动力学的概念。同时提醒学生不要忽略Cu2+和Zn2+的水解作用，那么当金属Zn片和其表面沉积的Cu组成Cn-Zn原电池时，会使酸性溶液中的H+在铜电极上析出H2。
4.经过上述的教学互动，让学生亲身体会观察的“门道”，在观察实验时注意捕捉时间和空间上的变化。学生们观察实验、讨论现象的积极性就会调动起来，继续认真观察烧杯里的现象。有的学生会注意到溶液中会有少量浅蓝色沉淀生成；最后溶液颜色完全褪去，在烧杯底部还会发现不少的白色沉淀。
结合步骤3观察到的析氢现象，教师向学生解释在同一反应体系中发生的实验现象之间必然存在相互联系。组织学生进一步讨论溶液pH值的变化情况，经过分析、判断，得出在反应体系中会有Cu(OH)2和Zn(OH)2沉淀生成。
从学习成效的角度看，本演示教学设计达到以下几点课程目标：1.演示实验中设计不同难度的问题，教学活动有序渐进，对于不同学习程度的学生都有表现的机会，调动学生参与观察的主动性。2.避免学生直接套用记忆回答问题，克服“见而不思，思而不悟”的习惯，学会在实践中观察现象，进行推理思考。3.引导学生整合学过的化学概念，全面理解观察到的实验现象。要求从现象和现象的联系中寻找答案，获得新认识的扩展。
总的说来，演示教学引导学生进行观察的教学策略，应注重培养学生主动地探究学习行为[4]。学生在享受正确解决问题的成就感时，认识到还有努力的空间，有助于化学概念的理解和扩展，并且成为继续探究学习化学的动力。因此，在教学活动中系统训练学生的观察能力，不仅能够达成学习化学知识的目标，而且可以培养学生探究式学习的能力，甚至学会主动从化学角度去了解日常生活中相联系的科学——科技——社会问题，提高自己学习化学的兴趣。
参考文献
[1]白春礼化学：发现与创造的科学[J].中国科学院院刊，2011，26，（1），1-10。
[2]黄斌如何培养学生的实验观察能力[J].中学教学参考，2012，20，95
[3]金松实如何发挥化学演示实验在教学中的作用[J].中国校外教育，2013，14，102。
[4]沈斌关于化学教学中观察能力的培养方略[J].数理化学习，2014，6，30。