摘要：如何在“非金屬元素及其化合物”的教學(xué)中由傳統(tǒng)講授型向“實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”轉(zhuǎn)移，文章以“氯氣的性質(zhì)”淺述例說(shuō)，并期待拋磚引玉。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)法；形象記憶；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；驗(yàn)證性；探究性；微型化

文章編號(hào)：1008-0546（2016）10-0081-02 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.028

高中化學(xué)“元素及其化合物”部分的核心思想，就是通過(guò)元素單質(zhì)及其化合物性質(zhì)的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對(duì)“化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)”的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)、操作技能，觀察能力和分析問(wèn)題的能力[1]。通過(guò)結(jié)合實(shí)驗(yàn)的教學(xué)并側(cè)重于實(shí)驗(yàn)為主線進(jìn)行的課堂設(shè)計(jì)，進(jìn)而讓學(xué)生系統(tǒng)掌握“元素及其化合物”的學(xué)習(xí)方法，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶嵘c發(fā)展。

一、從事實(shí)現(xiàn)象提出問(wèn)題

筆者曾聽(tīng)過(guò)多所學(xué)校的青年教師的“氯氣的性質(zhì)”公開(kāi)課。多數(shù)老師采用的是：“物理性質(zhì)（展示氯氣以供觀色）→化學(xué)性質(zhì)（演示氯氣與氫氣混合光照、氯水的漂白等系列實(shí)驗(yàn)）→由性質(zhì)推及制法與用途”的經(jīng)典但很傳統(tǒng)的授課模式。盡管老師們都試圖突破傳統(tǒng)，如采用先實(shí)物展示，再根據(jù)其所觀察到的理化性質(zhì)加以總結(jié)歸納……但仍給人以脫不開(kāi)“以講為主的灌輸式教學(xué)”烙印之感，沒(méi)有充分利用化學(xué)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科教學(xué)優(yōu)勢(shì)。作為“旁觀者”，我想，如果根據(jù)所學(xué)元素的性質(zhì)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，甚至將實(shí)驗(yàn)貫穿于整個(gè)“元素及其化合物”的教學(xué)始終，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)思考題，那學(xué)生獲得的學(xué)習(xí)體驗(yàn)將會(huì)是更好的，他（她）的觀察、思維、探究等綜合學(xué)習(xí)的能力也定會(huì)得以提升。怎樣設(shè)計(jì)這樣的實(shí)驗(yàn)?zāi)兀?/p>

二、基于問(wèn)題的解決方法

非金屬元素氯、氮、硫等的單質(zhì)、氧化物、氫化物、含氧酸及其鹽的許許多多的物理化學(xué)性質(zhì)，都可以設(shè)計(jì)成系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)而將整個(gè)知識(shí)體系貫穿起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)元素化合物的“實(shí)驗(yàn)化”教學(xué)。下文以“氯氣的性質(zhì)”為例，示設(shè)如下：

1. “實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”思路

氯氣是活潑的非金屬氣體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，有毒，易液化，在水中的溶解度為1∶2.0，溶于水形成黃綠色的氯水，并與水反應(yīng)生成HClO（極不穩(wěn)定、極強(qiáng)氧化性、漂白性且有弱酸性）；氯氣氧化性極強(qiáng)，能與幾乎所有的金屬反應(yīng)，能與堿、還原性酸、還原性鹽等物質(zhì)反應(yīng)。Cl2與水的反應(yīng)內(nèi)容豐富，知識(shí)點(diǎn)眾多，且與水生成的HClO因具有強(qiáng)氧化性，而使有機(jī)色素發(fā)生漂白褪色，但干燥的氯氣則不能，這一現(xiàn)象會(huì)給學(xué)生留下先疑后釋的思維沖擊，從而加深對(duì)氯水成分的深刻認(rèn)識(shí)，而氯水中各成分的分析正是本課需要重點(diǎn)討論的內(nèi)容之一。所以優(yōu)化編制好實(shí)驗(yàn)的先后順序并設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)流程，會(huì)讓學(xué)生在鮮明的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的“耳濡目染”下取得良好的學(xué)習(xí)效果。

2. “實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”設(shè)計(jì)

[實(shí)驗(yàn)Ⅰ]①出示一瓶氯氣，觀色、聞味，后放入一片紅色布條，置于桌面2到3分鐘；②在靜候現(xiàn)象時(shí)完成如下實(shí)驗(yàn)：將收集有30mL氯氣的針筒吸進(jìn)10mL的水，觀察現(xiàn)象；③用酒精噴燈加熱密封有氯氣的“香蕉管”的一端，觀察現(xiàn)象。

[問(wèn)題Ⅰ]①集氣瓶中觀察到的現(xiàn)象說(shuō)明什么問(wèn)題？②據(jù)針筒中的現(xiàn)象你能得到什么結(jié)論？③怎么解釋加熱時(shí)“香蕉管”的一端卻出現(xiàn)了黃綠色的液體？

依據(jù)學(xué)生的反應(yīng)或引導(dǎo)或追問(wèn)，最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，讓學(xué)生得到氯氣的諸多物理性質(zhì)（色、態(tài)、味、溶解性和常溫下的溶解度以及易液化等性質(zhì)）包括干燥氯氣無(wú)漂白性的結(jié)論。

這一階段，教師實(shí)際上無(wú)須講述太多，因?yàn)楝F(xiàn)象“鮮活”，學(xué)生大多會(huì)輕松有效地完成氯氣物理性質(zhì)及部分化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)。

[實(shí)驗(yàn)Ⅱ]①打開(kāi)放有色布條的氯氣瓶塞，滴水將布條潤(rùn)濕，注意觀察現(xiàn)象；②將“實(shí)驗(yàn)Ⅰ”針筒里的溶液分別滴加到盛有AgNO3、NaHCO3、淀粉-KI溶液、品紅溶液的四支試管中，觀察現(xiàn)象。

[問(wèn)題Ⅱ]①的現(xiàn)象說(shuō)明什么問(wèn)題？你是怎樣推理到這一結(jié)論的？

②中分別觀察到什么現(xiàn)象？其對(duì)應(yīng)的離子方程式如何書(shū)寫(xiě)？通過(guò)分析說(shuō)明氯水中含有哪些分子，哪些離子？

[說(shuō)明]由于此處設(shè)計(jì)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，所以應(yīng)該分門(mén)別類地對(duì)每一組實(shí)驗(yàn)取得的現(xiàn)象進(jìn)行討論、分析、研判，由此推理得出氯水中所含的各種成分，特別是與淀粉-KI溶液形成藍(lán)色時(shí)，I2到底是被何物質(zhì)氧化而來(lái)？而品紅褪色又是誰(shuí)的功勞？這些都是本課的關(guān)鍵之處。

通過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，基本上完成了氯氣物理性質(zhì)的觀察與總結(jié)，氯水成分的分析與推理，而所有這些都是以眼見(jiàn)為實(shí)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展現(xiàn)在學(xué)生面前的，對(duì)照實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析以及由此得到的結(jié)論也是學(xué)生親自體驗(yàn)并自行完成的。

[實(shí)驗(yàn)Ⅲ]①展示一倒置燒瓶（告知學(xué)生：這是課前制得的一滿瓶飽和氯水，倒立水槽中并在陽(yáng)光直射下二小時(shí)以上）。②將燒瓶中溶液取出，分別滴加到硝酸銀溶液、藍(lán)色石蕊試紙、CaCO3粉末中，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

[問(wèn)題Ⅲ]①倒置的燒瓶底部有一較大的無(wú)色氣泡，通過(guò)觀色確定不是氯氣，則可能是什么氣體？如何驗(yàn)證你的推測(cè)？②中的現(xiàn)象表明溶液中含有Cl-、H+，還有其他物質(zhì)存在，它能使藍(lán)色石蕊試紙褪色，可與CaCO3反應(yīng)，這些物質(zhì)可能是什么？如何證明你的猜測(cè)？

事實(shí)上問(wèn)題②的提出是在原有問(wèn)題基礎(chǔ)上的再深化，是為深入探究HClO的強(qiáng)氧化性、漂白性和酸性弱于H2CO3而設(shè)計(jì)的。那么怎樣檢出氯水中加入CaCO3后HClO的濃度提高了呢？這是整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中比較困難的部分?？梢詥l(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證：理論上可以將新制氯水和加入了CaCO3粉末后的新制氯水，同時(shí)在陽(yáng)光下照射，觀察其冒氣泡的快慢程度，進(jìn)而推斷出HCl、H2CO3、HClO三者的相對(duì)強(qiáng)弱。但現(xiàn)象的對(duì)比會(huì)因光照強(qiáng)度、觀察環(huán)境、等待時(shí)間等因素的不同而存在一定的不確定性。討論以上問(wèn)題時(shí)學(xué)生或熱烈或冷場(chǎng)，作為老師要時(shí)刻關(guān)注并積極調(diào)控學(xué)生的情緒。

另一思路是，借助傳感器（這要視學(xué)校條件而定），引出如下“可視化”的實(shí)驗(yàn)：

[實(shí)驗(yàn)Ⅳ]用兩只小燒杯，取新制飽和氯水25mL，一支加入2g左右的CaCO3粉末后，攪拌靜置，一支不作變化。連接好電腦與H+濃度傳感器，分別測(cè)定溶液中c（H+），投影測(cè)定曲線。結(jié)果表明與CaCO3反應(yīng)消耗了溶液中大量的H+；再換成檢測(cè)HClO含量的余氯傳感器（煙臺(tái)東潤(rùn)儀表有限公司DRCL-99 極譜型余氯檢測(cè)儀），結(jié)果表明加CaCO3的試管中HClO的濃度增大了。

[問(wèn)題Ⅳ]上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)論說(shuō)明什么？為何消耗了酸反而換來(lái)了HClO濃度的增大？

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和問(wèn)題討論目標(biāo)明確，指向的都是氯氣性質(zhì)的核心知識(shí)點(diǎn)，作為“氯氣的性質(zhì)”的教學(xué)，其主要的核心內(nèi)容在本設(shè)計(jì)中幾乎都得以體現(xiàn)，而且現(xiàn)象與結(jié)果直觀可靠。

3. “實(shí)驗(yàn)化教學(xué)“效果

課后一周，筆者在所教的兩個(gè)平行班（“實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”班與“常規(guī)教學(xué)”班）做過(guò)一次比較性小測(cè)試（4大題共50分限于篇幅，此處不再列出題目）結(jié)果如下：

對(duì)比實(shí)驗(yàn)與采集的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)4舍5入全部取整）如下：

數(shù)據(jù)表明，將元素單質(zhì)或化合物呈現(xiàn)的某些性質(zhì)巧妙地設(shè)計(jì)成表征性、驗(yàn)證性或探究性實(shí)驗(yàn)，對(duì)元素化學(xué)的學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，其作用和效果都是不錯(cuò)的。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則

上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)于“氮的氧化物、氫化物（氨氣）及其鹽、氮的含氧酸及其鹽”；“硫的氧化物、氫化物、含氧酸（硫酸、亞硫酸等）”的教學(xué)也有一定借鑒作用，關(guān)于元素化學(xué)“實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)須注意如下幾點(diǎn)：

（1）要根據(jù)所學(xué)元素的知識(shí)，認(rèn)真思考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)的先后和所要達(dá)成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)，切忌僅僅為了熱鬧好玩吸引學(xué)生眼球而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和問(wèn)題設(shè)計(jì)。

（2）由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的現(xiàn)象綜合而復(fù)雜，除在實(shí)驗(yàn)及課程的設(shè)計(jì)上要認(rèn)真謀劃外，對(duì)可能會(huì)耗時(shí)較多的實(shí)驗(yàn)，可做前期的準(zhǔn)備工作，例如先配好溶液，搭好裝置等；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展示時(shí)應(yīng)該盡可能將現(xiàn)象完整明顯地呈現(xiàn)給每位同學(xué)，以便學(xué)生通過(guò)現(xiàn)象，依據(jù)創(chuàng)設(shè)的問(wèn)題去尋找結(jié)論或結(jié)果。

（3）根據(jù)不同元素的特點(diǎn)，還可以進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，采用“微型化”實(shí)驗(yàn)等，讓學(xué)生參與其中，既給了學(xué)生更清晰的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，又在大大滿足學(xué)生的參與欲望的同時(shí)，提升其動(dòng)手能力。

（4）課堂上能通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決說(shuō)明的問(wèn)題，那就少講或不講，能做的實(shí)驗(yàn)就不要以實(shí)驗(yàn)視頻代替，能親自體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)就不必以課本結(jié)論為據(jù)……總之要將“實(shí)驗(yàn)化”充分發(fā)揮、充分挖掘！

四、課堂實(shí)踐的點(diǎn)滴反思

“實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”在學(xué)生掌握與記憶“元素化學(xué)”知識(shí)時(shí)是有優(yōu)勢(shì)的，常言道“百聞不如一見(jiàn)”也說(shuō)明了這一點(diǎn)。同時(shí)“實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”對(duì)于提升學(xué)生觀察能力、思維能力、思維的品質(zhì)皆有其優(yōu)勢(shì)，如此，就值得去推行去嘗試，因?yàn)椤敖逃褪巧L(zhǎng)，其本質(zhì)是人的發(fā)展，也就是說(shuō)，教育的過(guò)程就是發(fā)掘人的天性、潛能以及潛在價(jià)值的過(guò)程[4]。”

“實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”的優(yōu)點(diǎn)是在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，可以將整個(gè)元素及化合物的知識(shí)巧妙地穿插在所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)習(xí)者去觀察、發(fā)現(xiàn)、分析、討論、概括直至進(jìn)行探究性嘗試，培養(yǎng)學(xué)生多渠道獲取知識(shí)及信息加工的能力，讓學(xué)生逐步掌握學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)的一般方法，這正是“實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”的優(yōu)勢(shì)所在[5]。

參考文獻(xiàn)

[1] 人民教育出版社課程教材研究所化學(xué)課程教材開(kāi)發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教科書(shū)·化學(xué)1（必修） 教師教學(xué)用書(shū)[M].北京：人民教育出版社，2007：38-43

[2] 江蘇省教育考試院. 2013江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測(cè)試（選修科目）說(shuō)明[M].南京：江蘇教育出版社，2013：32

[3] 北京師范大學(xué)，華中師范大學(xué)，南京師范大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室.無(wú)機(jī)化學(xué)下冊(cè)[M].北京：高等教育出版社，2003：456

[4] 林格. 教育是一種大智慧 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2007

[5] 李虎山.“金屬元素及其化合物”的“實(shí)驗(yàn)化教學(xué)”方法初探[J]. 化學(xué)教與學(xué)，2014（12）：33～34，46