例谈克服教学中的“想当然”

钱胜

摘要：以教学中的一些实际案例说明，教师不能凭着自己对一些化学知识的片面理解，主观臆想出一些反应的现象或实验的结论，以致传递给学生不科学的信息。应当注意到化学问题的复杂性，导致了化学反应现象的多样性。本文以教学中的一些实际案例以说明教学中不应“想当然”地认为某些实验现象就应该是这样，而应当亲身实践，以达到自然科学教育的真正目的。

关键词：“想当然”；化学教学

文章编号：1005-6629（2013）7-0017-03

中图分类号：G633.8

文献标识码：B

自然科学（natural science）是研究无机自然界和包括人的生物属性在内的有机自然界的各门科学的总称。自然科学的任务在于揭示自然界发生的现象以及自然现象发生过程的实质，进而把握这些现象和过程的规律性。同样，化学作为一门基础的自然科学，也应遵循自然科学的本质属性。换言之，在化学教学过程中，所传递给学生的概念、规律、原理都应符合客观事实、经得起实践（验）的检验，这也正是化学教学义不容辞的责任所在。

然而，笔者经常从一些论文、某些一线老师的课堂教学中发现，他们不是基于事物的客观事实，而是仅凭自己已有的知识、经验、直觉，主观地设计出实验方法、臆造出看似正确的结论，把这些东西想当然地当成真理传递给学生。殊不知，这些信息将对学生后续学习造成误导，对培养学生科学的、理性的、辩证的思维带来负面的影响。所以，笔者想结合自己的教学实际和一些专业论文，举出几个教学实例，权作抛砖引玉，愿与同行共同切磋，从而共同克服教学中的“想当然”。

1 氧化铁与稀盐酸反应情况中的“想当然”

这是笔者的一次亲身经历，课堂中的尴尬场面给笔者留下了极其深刻的印象。

有一次，笔者在讲金属氧化物与稀盐酸反应时，首先给学生演示了黑色氧化铜与稀盐酸反应的实验，当溶液中呈现出绚丽迷人的蓝绿色时，学生情不自禁地响起热烈掌声，笔者兴致也高涨起来。继而引导学生类比氧化铁与氧化铜的共同点：两者都属于金属氧化物，那么氧化铁与盐酸反应又会呈现出怎样的现象呢？学生七嘴八舌地说出了一些类似于氧化铜与稀盐酸反应现象的猜测……片刻后，学生都向笔者投来期待的眼神，课堂氛围逐渐被推向高潮。笔者从容而自信地向学生展示一瓶课前准备好的氧化铁粉末，取一小药匙氧化铁粉末加入试管底部，倒入适量稀盐酸，并在酒精灯上加热试管底部以提高反应速率，同时引导学生观察实验的现象。但意想不到的事情却发生了，尽管试管中的混合物很快沸腾起来，红色的氧化铁却在稀盐酸中岿然不动，溶液的颜色也没有发生任何变化，与笔者想要预设的情形相去甚远，跟学生的期待形成了强烈反差。在学生失望的叹息声中，笔者只能自我打趣地说：“这批药品比我想象的更加顽强。药品是不是有些问题？等我课后再进行一番研究，说不一定还会有意想不到的发现。”上课前笔者并没有准备锈铁钉，这次实验表演只能以笔者的外表镇静、内心尴尬而草草收场。但笔者的疑问是：明明试剂瓶上写的是氧化铁，为什么不能与稀盐酸发生反应呢？

课后，笔者立即查阅文献才了解到：原来氧化铁有α-Fe₂O₃、γ-Fe₂O₃两种不同构型，它们的活性并不一样。普通的铁锈用稀盐酸可以溶解，而笔者在上课使用的试剂氧化铁需要用浓盐酸并加热较长时间才能出现明显的现象。看来，笔者想当然地认为只要是氧化铁就能与稀盐酸反应是一个美丽的错误。

这次经历留给笔者深刻的教训。第一，课前要认真做好各项准备，因为化学实验能否成功受多种因素影响，如实验的环境、操作的顺序、药品的选取与药品的用量等等。课前应该把实验药品和仪器准备充分，然后还应把课堂中所涉及的实验预先演示，确保实验能成功才能走上讲台；第二，应当不断地加强学习，除阅读大量各类书籍特别是一些专业论文外，还应积极思考，加深对化学问题及相关实验现象的认识和理解，以拓宽自己的知识面，逐渐提高自身的专业水准、业务修养，只有让自己成为装备有“一桶水”的教师，才能真正在课堂教学中充满教学机智、游刃有余。

2 结晶法提纯硝酸钾实验结果中的“想当然”

最近，笔者在某专业杂志上阅读到如下一段文字：若硝酸钾晶体中混有少量氯化钠晶体，欲从此混合物中提纯出硝酸钾可采取冷却热饱和溶液的方法。学生对“冷却热饱和溶液法提纯物质”的理解比较含糊，所以可以增加一个实验，在沸水中放置一个盛有热水的大试管，然后往试管中加入上述混合物，直到固体不溶解为止。然后把大试管从热水中取出，并放在冷水中，一段时间后，试管底部有大量晶体析出，然后将晶体和液体进行分离。（此时提示一个信息：氯化钠可以与硝酸银溶液反应产生白色沉淀，学生还不知道这个反应）

取上述少量液体，然后滴加入硝酸银溶液中，发现有大量白色沉淀生成。再取上述晶体少量溶于水，然后滴加硝酸银溶液，发现没有白色沉淀生成。由此得出结论，硝酸钾晶体中混有少量氯化钠晶体时，可以通过冷却热的饱和溶液法提纯硝酸钾。

以上一段文字的不科学性是显而易见的。乍一看上述内容，似乎并不存在科学性问题，其所述方法好像也可以运用到实际的课堂教学中。的确，据推理用冷却结晶法提纯后的硝酸钾晶体中不会混有氯化钠，所以把提纯后的晶体溶于水再滴加入硝酸银溶液，如果没有白色沉淀，也就能确定晶体中不含氯化钠。而事实上，用冷却结晶的方法要完全除去硝酸钾中混有的少量氯化钠并不是一件容易的事情。笔者曾把10g硝酸钾与氯化钠的混合物（其中含有0.1g氯化钠）溶于适量蒸馏水，经过两次冷却结晶后，把所得晶体溶于蒸馏水，滴入硝酸银溶液仍然观察到有白色沉淀生成。当然，笔者不太清楚上面一段文字中所说的少量的氯化钠到底少到了什么程度，若以10g混合物为准，是指10g混合物中含有0.1g氯化钠叫做少量？或0.01g或更少的氯化钠叫做少量？但笔者所用的10g混合物中氯化钠的含量只有1%，说成是少量似乎并无不妥之处。

硝酸银溶液是检验CF的灵敏试剂，这是笔者思考的切入点。比如，在含有极微量的Cl^-的自来水中滴入硝酸银溶液仍然可以观察到少量白色沉淀生成。从相关资料中查阅到：氯化银的溶度积常数K_sp=1.8×10^-10。假定实验所用的硝酸银溶液的浓度为1mol/L（并不算浓溶液），在滴入氯化钠溶液的过程中被稀释100倍，仍然可以跟Cl^-浓度为10^-8mol/L数量级的溶液反应生成沉淀。所以，通过一次结晶就把混在硝酸钾中的氯化钠除去，以至于无法用硝酸银检验到氯化钠的存在的说法的确有“想当然”之嫌。

3 苯酚与乙醇中羟基氢原子活泼性比较实验设计中的“想当然”

对于羟基氢原子的活泼性，其电离难易程度在中学化学中最为人们所关注。相同条件下，苯酚分子里羟基上的氢原子由于受到苯环的影响变得比乙醇羟基上的氢原子活泼，表现为苯酚的溶液呈现弱酸性，而乙醇的溶液是中性的，这是无可争辩的事实。但由于苯酚特殊的物理性质，比如在常温下是固体，溶解度小，熔化后的粘性较大等特性，使得用实验方法来比较苯酚和 乙醇中氢原子的活泼性显得比较困难。

最近，有老师撰文想当然地设计出如下实验：将苯酚和乙醇分别溶于苯或四氯化碳等有机溶剂中配制成浓度相近的溶液，再分别与钠反应，通过反应速率的快慢来确定哪种物质中的氢更活泼。实验的结果是钠与苯酚的反应速率较慢而钠与乙醇的反应速率较快。然后，这位实验者得出如下结论：苯酚、乙醇跟钠的反应的有关事实不能作为判断分子里羟基上氢原子哪个更活泼的依据。

我们不去讨论如何用实验来证明苯酚与乙醇酸性强弱，但上述实验过程的科学性是值得质疑的。通常我们所说的酸碱性，是指物质在水溶液中的酸碱性，对于苯酚与乙醇酸性强弱的比较也不例外。水作为一种作用强烈的“拉平试剂”，使得像HCl、HNO₃等的水溶液呈现出强酸性，几乎无法比较等浓度的稀盐酸和稀硝酸的酸性强弱；而在乙酸作为溶剂的溶液中HCl、HNO₃却都变成了弱酸，且酸性的强弱为HCl>HNO₃。所以，以上操作中想当然地选用苯和四氯化碳等非极性的有机物作为溶剂，已经破坏了比较苯酚与乙醇酸性强弱的前提，后面的讨论也会因为实验前提的不科学性，而失去讨论的意义。

物质的化学活性与热力学有关，化学反应的速率属于化学动力学的范畴，不应简单地将动力学的实验结果得出热力学的结论。所以，对于笔者提出的问题还有待更有说服力的实验加以证明。

4 吸热反应实验设计中的“想当然”

根据元素周期律，钙元素和钡元素及它们的同类化合物具有很多相似的理化性质。的确，在很多化学反应中，氢氧化钙与氢氧化钡具有相似的性质，甚至有些时候可以互换使用。比如在检验二氧化碳的实验中，如用氢氧化钡溶液替代石灰水也会取得同样的实验效果，氢氧化钡在常温下的溶解度比氢氧化钙大使得实验现象更加明显。正是由于同处于ⅡA族的相似性，使得分离钙、钡、镭的化合物成了一项十分繁杂的工作。当年居里夫妇，正是用尽了各种办法才把镭与钡、钙的化合物分开，而得到100mg氯化镭。

但如果把这种相似性想当然地推广，似乎并不能取得预想的效果。《化学2》（人教版）在讲述化学能与热能的相互转化中，用Ba（OH）₂·8H₂O（20g）与NH₅Cl（10g）混合反应取得了良好的实验效果，对学生感性地认识吸热反应提供了极佳的实证。但有的老师根据元素周期律来推导，由氢氧化钙和氢氧化钡的相似性，想当然地把氢氧化钡换成熟石灰，结果注定以失败而告终，而失去了演示实验应有的教学价值。其实，物质问相互反应而吸收热量现象普遍存在，尤以Ba（OH）₂·8H₂O与NH₄Cl反应的吸热效果最好。笔者从一些老师对吸热反应的研究成果中节选出以下表：

注：温度≈室温20℃左右，温度的测定与使用的温度计（直径不同）以及试剂用量有关。

氢氧化钡与氢氧化钙本身的差异性，导致大相径庭的实验结果。所以，在这个实验中的“想当然”带给笔者的教训也是深刻的。

不可否认，由实验知识总结规律，进而再指导实验，是当代科学发展的一条道路。但同时我们应当充分认识到化学反应本身的多样性、复杂性、多变性。特别是在中学阶段，我们所引导学生认识到的化学反应往往只是这些反应所呈现出来的最表观、最主要的反应特征，而到目前为止，对于许多最常见、最基础的化学反应，人类尚无法弄清其反应的机理。因而，教师在课堂教学中不应盲目地进行物质间的类比，正如北师大的知名教授吴国庆教授所讲：“化学本身是有规律的，而化学中的不规律比规律更加普遍，这正是化学的魅力所在。”我们也不应只凭自己的所谓的经验和主观想像设计出一些实验，正如伟大的革命导师恩格斯告诫我们：“单凭观察所得的经验，是决不能充分证明其必然性的”。同样，笔者想说单凭想象或不依靠理论知识，而得出的结论是决不能充分证明其必然性的。所以，看似简单的实验我们也应当抱着“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的科学态度去加以实证。教学过程中应该以理论知识为基础，实验现象为依据，反应本质为准绳，克服教学中的想当然。我们应当成为具有坚实的专业基础、具有精通教材的功底、具有深厚的教育教学素养的教师，只有这样才能成为苏霍姆林斯基所讲的故事中，那位只用一刻钟就能上出一堂令人叹为观止的课的人。