1韦仲刚2王志纲
摘要:本文主要针对如何利用比较有限的仪器、设备在有限的时间内,对学生进行基本操作强化训练,并适当延伸、拓展,再经综合探究,最终培养和提升学生的实验能力展开论述。
关键词:新课程;学生;实验能力
利用新课程,在普通高中化学教学中,如何利用比较有限的仪器、设备在有限的时间内,对学生进行基本操作强化训练,并适当延伸、拓展,再经综合探究,最终培养和提升学生的实验能力是摆在我们教师面前急需解决的问题。下面,笔者就简要谈谈自己的具体做法。
一、就地取材,追加探究内容,培养实验能力
人教版必修2实验2-4:将锌片和铜片用导线连接(导线中间接入一个电流表),平行插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象。
可以追加如下试验进行对比探究:1.将锌片和铜片分别单独放入盛有稀硫酸的烧杯里。现象:锌片上有气泡产生,而铜片没有。2.将用导线相连接的锌片和铜片同时放入同一个盛有稀硫酸的烧杯里。现象:铜片上有气泡产生。3.在上述2的导线中间接一个电流计。现象:铜片上有气泡产生,电流表的指针发生偏转。对实验现象进行分析,就可以逐步给出原电池的概念,写出电极反应式,分析电子和电流的流向,分析组成原电池的条件等(内容略)。
还可以将该实验操作做简单改变,就地取材,利用易得的生活中的常见的材料进行探究。如将稀硫酸溶液换成橘子或苹果等,将锌片和铜片分别插入分开的不同的橘子瓣中,观察现象。再将锌片和铜片插入双瓣(连接在一起)橘子进行探究,观察现象。
二、设计精细方案,多视角探究,培养实验能力
实验探究从问题情景开始,运用现象、假设和相关理论,通过定性和定量实验探究,分析现象,做科学推断,得出结论。这样,教学效果较好,学生易于理解,便于长久记忆,快速提高。
实验:将CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合,会产生蓝绿色沉淀。
1.提出问题。沉淀的成分是什么?化学反应如何进行?
2.假设与猜想。是Na2CO3溶液与CuSO4溶液发生复分解反应还是相互促进水解?还是有别的情况发生?利用已有的化学知识,提出假设或猜想。猜想1:沉淀为CuCO3。猜想2:沉淀为Cu(OH)2。猜想3:沉淀为其他形式。
3.设计实验方案。为分析沉淀的成分和组成,将所得悬浊液过滤,用蒸馏水洗涤,晾干。为快速完成试验,可以用无水乙醇洗涤沉淀、风干。取一定量固体,加热,检验产物。
实验装置如下(夹持仪器略去):
4.进行实验探究。(1)检查装置气密性的操作(本操作高中学生必须掌握):关闭K,用酒精灯微热玻璃管,若在C中液面下的导管口看到气泡,在撤去酒精灯后C中液面下的导管有一段液柱,说明气密性良好。反之,气密性不好。(2)推断:若沉淀为CuCO3,加热只有CO2,B中无现象,C中澄清石灰水变浑浊。若沉淀为Cu(OH)2,加热只有H2O,C中无现象,B中白色的无水硫酸铜变成蓝色。若B中白色的无水硫酸铜变成蓝色,C中澄清石灰水变浑浊,既有CO2又有H2O生成,沉淀就是其他形式,沉淀中有CuCO3,也有Cu(OH)2。实验结果:B中白色的无水硫酸铜变成蓝色,C中澄清石灰水变浑浊。
结论:说明沉淀中既有CuCO3,也有Cu(OH)2。(3)探究沉淀的组成:在上述装置B中盛放无水CaCl2,C中盛放Ba(OH)2溶液,B中增加的质量就是水的质量,C中增加的质量就是二氧化碳的质量。经过计算,可测定沉淀的组成。引导学生探究和解决以下问题:①C中盛放Ba(OH)2溶液,而不使用澄清石灰水的原因。学生思考、讨论,教师评点。②假定沉淀组成为:nCuCO3·mCu(OH)2。称取蓝绿色固体21.3g,实验结束后,装置B的质量增加2.7g,C中产生沉淀的质量为6.6g。则该蓝绿色固体的化学式学生可以自己完成计算。计算得:n:m=1:1,确定生成物为CuCO3·Cu(OH)2,可以写作Cu2(OH)2CO3等。
5.解释与结论。运用已有的化学知识,将观察到的现象与测得的数据加以分析、处理,并与假设进行比较,得出结论。化学反应方程式为:2Na2CO3+2CuSO4+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+2Na2SO4+CO2↑,离子方程式:2Cu2++2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3↓+CO2↑。可以看出,若将反应方程式写为:CO32-+Cu2+=CuCO3↓,是有局限的。
三、精心选题,多方案探究,培养实验能力
实验课题的选择应遵循以下原则:1.选题要浅。初期的实验课题一定要浅,要立足于教学中的基础知识,着眼基本技能,不宜太高、太难,综合性不宜太强,否则效果不佳。2.选题要巧。所谓“巧”,就是将多方面的知识巧妙地结合起来,训练学生。3.选题要新。所谓“新”,指的是实验设计要新颖,注意要把生产、生活中的一些新知识引入课题,使学生在实验设计能力方面得到提高的同时,获得解决实际问题的能力。4.选题要活。所谓“活”,主要指选题要源于基础,高于基础,绝不能是学生很熟练的实验题,要通过实验训练学生思维的灵活性和敏捷性,提高综合能力。5.方案要“优”。在实验设计中,学生可能会提出很多种方案,有的不可取甚至是错误的,有的简洁高效,有的多方案都可行。作为指导教师,要充分发挥主导作用,通过讨论、启发、引导,从而选出最佳方案。
以SO42-的检验实验为例,巧妙设计多方案,进行探究:
方案1:按新课程(人教版,下同)必修1实验1-2:滴入BaCl2溶液和稀盐酸进行实验并纪录:
试剂
分析:本实验不能排除Ag+、SO32-离子的干扰。Ag+和加入的Cl-生成白色沉淀,SO32-被硝酸氧化为SO42-,再和Ba2+结合成沉淀,所以,用稀硝酸替代稀盐酸,效果很差。
综合结论:实验室检验SO42-,用盐酸酸化后(无现象),再加入BaCl2溶液,若有白色沉淀生成,说明有SO42-。
四、紧扣概念与原理设计实验,培养实验能力
利用如下实验,探究电解质、非电解质、强电解质、弱电解质等概念。
1.如图装置,接通电源,观察灯泡亮度。现象:相同浓度的盐酸溶液、醋酸溶液、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液和氨水,灯泡的明暗程度不同。2.在醋酸中缓慢加入水,并注意观察灯泡的亮度。现象:在醋酸中缓慢加入水,灯泡逐渐变暗。
引导学生逐步理解电解质、非电解质、强电解质、弱电解质等概念以及导电、电离等原理(内容略)。
五、规范操作,有序实验,培养实验能力
化学是一门实验科学,实验也讲究艺术美。有的学生操作规范,有条不紊,神态轻松自如,实验器皿摆放有序,令观者赏心悦目。而有的学生让人目不忍睹,原因是没有养成一个良好的实验习惯。在实验教学中,要注意时时提醒,引导自省,指导教师指出错误,学生及时改正,及时清理实验台,废弃物要科学处理和回收等,努力培养良好的实验习惯。