高中化学教学中“实验—演绎”模式探索

陈天云

（张家港高级中学 江苏 张家港 215600）

实验教学作为化学教学的重要组成部分，在对学生的知识传授、技能训练、学习兴趣激发、思维能力培养、学科素养培育和科学态度、价值观培养等方面起着无可替代的作用。 在新课标中明确提出要突出化学学科以实验为基础的特征，更好地发挥实验的教育功能，所以说实验教学在新课程改革的推进和践行中也是尤为重要的一个方面。 目前，常用的实验教学模式有演示讲授模式、实验—归纳模式、实验—演绎模式、实验—探究模式等，其中“实验—演绎”模式在知识生成和三维目标的达成方面有着特殊的作用和效能，笔者愿意和各位同仁共同讨论之。

一、关于“实验—演绎”模式的认识与理解

“实验—演绎” 模式是将典型实验纳入论证检验习得知识或原理的一种教学范型。 该模式最大的特点是体现了师生共同参与实践、认识、再实践、再认识的发展过程，践行的是科学认识发展观和辩证唯物主义发展观。 在逐步推广演绎的发展过程中，学生的好奇心和学习兴趣会得到充分的激发，学生可以最大程度地感受知识的生成过程，其观察、动手、思维能力及分析和解决问题的能力会得到充分的提高， 与此同时，学生能够真正体验到科学的真理来自实践的检验，其创造力和科学精神会得到一定程度的提升。 该模式以“知识是无限的，能力是发展的”为指导思想，明确演绎并不是目的，使学生的知识增值、能力发展才是其真正的归宿。

二、关于“实验—演绎”模式的探索与实践

在实验教学中，笔者认真思考并实践“实验—演绎”模式，下面举两实例对该模式的教学加以说明：

［案例1］Na 置换Cu 的实验

（1）教学目标：通过Na 一定条件下置换Cu 加深理解强制弱的原理

（2）教学过程

教学程序（师生活动）

［问题］大家通过Na 与H2O 的剧烈反应对金属钠的活泼性感悟尤深， 那么，Na 可以从含有Cu2＋的盐溶液中置换出Cu 吗？

［实验］用镊子取出金属钠置于玻璃片上，用小刀切下绿豆粒大小一块并用滤纸吸干表面的煤油，投入0.1mol/L 的CuCl2溶液中。

［观察］与钠和水反应的现象基本相似，另外有蓝色沉淀生成。

［疑问］根据金属活动性顺序和强制弱的原理，毋庸置疑，Na 能够置换Cu，应该可以看到有红色固体析出的现象，事实却并非如此，这是否违背了基本反应原理呢？

［分析］钠的密度比水小，所以钠浮于表面，又因为钠与水反应是放热反应， 事实上产生的温度比97.8℃高许多，所以钠熔成了小球，且钠球所经之处液面上的水被汽化， 在汽化水和反应产生H2的共同作用下，钠球事实上就悬浮在液面上了，此时钠球实际上是和水发生反应，而很难与溶液中的Cu2＋直接发生接触反应，当然就不能从溶液中置换出铜了。 那么，产生蓝色沉淀的原因显然是由于钠与水反应生成的NaOH 与CuCl2发生复分解反应产生了Cu（OH）2。

［讨论］如果增大溶液中Cu2＋浓度，能否有Cu 被置换出来呢？

［实验］在上述实验基础上，改用饱和CuCl2溶液。

［观察］反应更加剧烈，在钠球所经之处，除有蓝色沉淀生成以外，还会有黑色固体生成，同时会有爆炸现象，在爆炸点会有亮红色固体产生。

［分析］溶液浓度越大，反应越剧烈，放出的热量使Cu（OH）2沉淀分解产生了黑色的CuO，另外由于爆炸溅起的溶液接触到钠球，其中Cu2＋与Na 发生反应，置换出了红色固体Cu。

［讨论］从含Cu2＋的水溶液中置换出Cu 较困难且不够安全，如果改变溶剂能否更好地置换出Cu 呢？

［实验］取绿豆粒大小金属钠于蒸发皿中，将固体CuCl2少量加入试管， 向其中加入有机溶剂丙酮形成饱和溶液，取该饱和溶液滴入蒸发皿至恰好浸没Na。

［观察］反应并不剧烈，液体没有飞溅，钠表面有红色固体出现。

［分析］排除了钠与水剧烈反应的干扰，采用有机试剂，保证了实验的安全性，同时确保Na 顺利地置换出Cu。

［总结］反应中一些异常现象的出现，并不是说明反应违背了基本反应原理，只要控制反应条件，排除某些因素的干扰，能使Na 顺利置换出Cu，这正是符合金属活动性顺序和强制弱的反应原理。

［案例2］沉淀转化的实验

（1）教学目标

应用沉淀溶解平衡原理解释沉淀之间的转化。

（2）教学过程

教学程序（师生活动）

［问题］在科学研究和工农业生产中，我们经常需要将一种沉淀转化为其他沉淀。 有人断言，要实现转化，一定要满足溶解能力相对较强的物质转化为溶解能力相对较弱的物质，反之则不行，事实是这样的吗？

［实验］ 向试管中加入0.5mL 0.1 mol/LAgNO3溶液，再滴加0.5mL 0.1 mol/L NaCl 溶液，振荡、观察现象；再向其中滴入0.5mL 0.1 mol/L KI 溶液，振荡、观察现象， 最后再向其中加入0.5mL 0.1 mol/L Na2S 溶液，再振荡。 （已知：在25℃时，AgCl、AgI、Ag2S 的溶解度分别为1.5×10-4g、2.1×10-7g、1.3×10-16g）

［观察］一开始产生白色沉淀，然后转化为黄色沉淀，最终变为黑色沉淀。

［分析］AgNO3溶液与NaCl 溶液反应， 生成AgCl沉淀；当向体系中滴加KI 溶液时，溶液中的Ag＋和I-结合生成了更难溶的AgI，由于溶液中Ag＋浓度减小，促进了AgCl 的溶解， 最终AgCl 全部转化为AgI。 同样，由于Ag2S 的溶解度比AgI 的溶解度更小，因此向体系中滴加Na2S 溶液时，AgI 转化为Ag2S。

［疑问］那么，沉淀的转化与溶解度大小有必然的联系吗？ 是否一定要满足溶解能力相对较强的物质转化为溶解能力相对较弱的物质？

［实验］ 向试管中加入2mL 0.2 mol/LBaCl2溶液，再滴加2mL 0.2 mol/L H2SO4溶液，振荡、静置，倾去上层清液；继续向试管中加入2mL 饱和Na2CO3溶液，振荡、静置，倾去上层清液；向沉淀中滴加稀盐酸，观察现象。

［观察］开始有白色沉淀生成，滴加盐酸后有部分沉淀溶解且产生气泡。

［分析］开始生成BaSO4沉淀，加入饱和Na2CO3溶液后，部分转化成了BaCO3沉淀，滴加盐酸后BaCO3沉淀溶解同时产生CO2气体。 具体解释如下：根据常温下Ksp（BaSO4）＝1.07×10-10，那么加入Na2CO3溶液后，此时溶液中BaSO4是饱和的，所以1.03×10-5mol/L；根据常温下溶解度S（Na2CO3）＝21.5g（此时饱和Na2CO3溶液密度与水接近）， 所以c （CO32-）≈1.67mol/L；那么c（Ba2＋）·c（CO32-）＝1.72×10-5＞Ksp（BaCO3）＝2.58×10-9，即沉淀BaSO4能转化为BaCO3，同时促进了BaSO4的溶解；同理，虽然BaSO4比BaCO3更难溶，但是如果用饱和Na2CO3溶液进行多次处理， 可以实现把BaSO4完全转化为BaCO3。

［总结］ 沉淀的转化并不一定是溶解能力相对较强的物质转化为溶解能力相对较弱的物质，本质上要应用沉淀溶解平衡原理来分析和解释，关键只要满足难溶物在溶液中离子积Q（c）＞Ksp即可以实现转化。

三、关于“实验—演绎”模式的实践后反思

1. 对知识的生成过程体验更加深刻：该模式中实践、认识、再实践、再认识的发展过程，实际上正是伴随着知识的生成过程，也是学生完成体验的过程。 学生在实践中深入体验，在体验中达成认识，在认识中理解知识。 通过案例1 的教学，学生对金属钠的活泼性以及如何控制条件置换铜的认识是全面而深刻的。在案例2 的教学中， 学生通过对实验中疑问的解决，充分体验了沉淀之间的转化归根结底要应用沉淀溶解平衡原理解释。

2. 思维能力得到充足的发展：随着演绎的层层推开，学生的思维也紧跟着步步深入，尤其是推演和分析思维能力得到了很好的锻炼发展。 案例1 中从“钠为何不能从水溶液中置换出铜”到“思考如何从不同角度改变条件最终置换出铜”， 学生不仅体验了成功的快乐，而且思维推演能力得到了提高。 案例2 中从实验中提出问题，又通过实验解决了问题，演绎了应用沉淀溶解平衡原理解释沉淀之间的转化，学生的分析思维能力得到了发展。

3. 学科素养和科学精神得到很大的提升： 通过“实验—演绎”模式，学生的观察、动手、学科思维方法等学科素养得到了培养， 如让学生体验案例1、2中强制弱的原理和沉淀溶解平衡应用于沉淀转化的原理，培养了学生严谨的思维习惯和治学态度，同时也有利于学生形成科学认识发展观和辩证唯物主义发展观。

4. 该模式的适用范围：“实验—演绎”模式主要是采用典型实验来论证习得知识或原理，所以该模式主要适用于元素化合物知识和化学反应原理内容的教学，通过实验演绎有助于学生加深理解知识和相关原理。

5. 实验现象与理论指导相结合：“实验—演绎”模式的目的是充分运用理论指导实验，在学生现有理性认识的基础上对认识进行发展、提高，同时利用实验反过来又检验相关理论。 不通过指导学生观察实验现象将无法真正懂得讲解的化学知识；相反，学生只是一味感知外在现象，忽视理论的指导作用，学习就背离了发展概念和把握规律性知识的过程，对于学生智能的发展显然是无益的。

［1］ 范杰． 化学实验论［M］． 太原：山西科学技术出版社，2001

［2］ 王祖浩． 化学反应原理 ［M］． 南京： 江苏教育出版社，2009：89－92

［3］ 梁亚凤． 注重实验过程构建有效课堂 ［J］． 中学化学教学参考，2011，（9）：16－17

［4］ 保志明． 对元素化合物实验教学功能的思考 ［J］． 中学化学教学参考，2012，（6）：20－21

［5］ 黄稀宏． 金属置换反应的完美终结—钠如何置换出铜［J］．中学化学教学参考，2013，（5）：51