例谈关键能力之实验探究能力的培养

曹彬

关键能力形成学科素养，化学实验探究能力是关键能力的重要组成之一。化学实验探究能力包括这五个方面：1.实验动手操作能力；2.实验条件控制能力；3.实验现象分析能力；4.实验结果处理能力；5.实验方案设计能力。

一、在做中学，切实提高学生实验动手操作能力

典型实例：（2018年浙江高考31题节选）ZnSO4·7H2O產品的纯度可用配位滴定法测定。

下列关于滴定分析，正确的是_______。

A.图1中，应将凡士林涂在旋塞的a端和旋塞套内的c端

B.滴定前，锥形瓶和滴定管均需用标准溶液润洗

C.将标准溶液装入滴定管时，应借助烧杯或漏斗等玻璃仪器转移

D.滴定时，通常用左手控制旋塞滴加溶液，右手摇动锥形瓶，使溶液向同一方向旋转

典例分析：这一题从命题人的角度看，目的是把做过实验的考生与没有做过实验、靠背实验的考生区分开来。对没有做过实验的学生来说，为什么要在旋塞和旋塞套内涂凡士林，凡士林涂在什么部位，感觉太难了。而对做过实验的考生，就很简单，涂凡士林时不能把旋塞的小孔堵住，很容易得出正确的答案为A和D。

培养策略：学生走进实验室后，有些的确不适宜学生做的实验，老师才通过演示实验等手段去展示。把化学实验室和图书馆一样面向学生开放，作为学生的一个学习活动的场所，为学生今后的发展奠定基础。

二、领悟原理，从变化、平衡等维度提高实验条件控制能力和实验现象分析能力

典型实例：（2021年江苏南通一模16题节选）葡萄糖酸亚铁[（C6H11O7）2Fe]是吸收效果好的营养强化剂，常温下易溶于水。一种制备葡萄糖酸亚铁的实验流程，第一步反应为硫酸亚铁与碳酸钠溶液混合。为制得FeCO3，反应中混合两种试剂的操作为_______。

典例分析：通过制备FeCO3这一情境，着重考查了学生的实验条件控制能力。硫酸亚铁溶液呈酸性，碳酸钠溶液呈碱性，反应1的目的，为防止Fe2+水解得Fe（OH）2，就要控制溶液的碱性不能太强，因此需要将Na2CO3溶液缓缓加入到FeSO4溶液中，并不断搅拌，以防止局部pH过高。

培养策略：创设真实的情境，着重考查学生的实验条件控制能力和实验现象分析能力。教学中注重学生学科核心素养的培养，能认识到物质发生化学变化是需要一定的条件的，变化时总是遵循一定规律的；知道化学变化有一定限度，化学变化是可以为人们所调控的。平时就要培养学生能从多个角度，动态地分析化学变化，学会运用化学反应原理去解决工业生产、生活中的实际问题。

三、综合分析，逐步提升实验结果处理能力

典型实例：（2021年江苏南通一模17题节选）过量含磷物质的排放会致使水体富营养化，因此发展水体除磷技术非常重要，常用的除磷技术有化学沉淀法、吸附法等。

（2）铁炭混合物在水溶液中形成微电池，铁转化为Fe2+，Fe2+进一步被氧化为Fe3+，Fe3+与PO43-结合成FePO4沉淀。铁炭总质量一定，反应时间相同，测得磷去除率随铁炭质量比的变化。

①当m（Fe）∶m（C）>1∶1.5时，随着m（Fe）增加，磷去除率降低，原因是________。

②当m（Fe）∶m（C）<1∶1.5时，随着m（C）增加，磷去除率也降低。但降低幅度低于m（Fe）增加时降低幅度，原因是______。

典例分析：①当m（Fe）∶m（C）>1∶1.5时，随着m（Fe）的增加，形成的微电池数目减少，溶液中的c（Fe2+）减小，造成磷去除率降低；当m（Fe）∶m（C）<1∶1.5时，随着m（C）增加，形成的微电池数目也减少，但炭对含磷粒子有吸附作用，因此磷去除率降低幅度小。

培养策略：这类归因分析题，总的难度比较大，是高考中学生最容易失分的题。在平时的教学中，老师要引导学生去分析这一类问题，让学生讨论、交流、反思、小结，避免老师给结论、学生记结论的现象发生。指导学生学会从题中快速找出有效信息，结合已学的化学原理，综合分析判断，找出最合理解释。

四、科学统筹，初步养成实验方案的设计能力

典型实例：（2021年南京盐城二模16题节选）次硫酸氢钠甲醛（NaHSO2·HCHO·2H2O）在印染、医药以及原子能工业中应用广泛。以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛， ZnSO4的溶解度随温度的变化如图2所示，请补充完整由副产品Zn（OH）2获得ZnSO4·7H2O的实验方案：将副产品Zn（OH）2置于烧杯中，___________（可选用的试剂：稀硫酸、无水乙醇）。

典例分析：硫酸溶解，100℃快速蒸发，60℃时不饱和，继续蒸发，降温结晶时注意温度范围，过滤后用乙醇洗涤。因而方案为：边搅拌边缓慢加入稍过量的稀硫酸至固体完全溶解，在100℃蒸发溶剂至出现晶膜，停止加热。在60℃时蒸发至有晶膜出现，冷却至室温结晶，过滤，用无水乙醇洗涤固体2～3次，晾干。

培养策略：实验方案设计是对学生实验综合能力的评价手段。多开展趣味性实验，趣味性实验可将教学内容与实际问题有机结合。学生实验不足，鼓励学生多进实验室，把自己一些疑惑用实验去验证、探索。