演示实验在普通化学教学中的应用及思考

张 婧，张 帅，张 奎，王双寿，叶明富，3

（1.常州大学材料科学与工程学院，江苏常州 213164；2.安徽工业大学化学与化工学院，安徽马鞍山 243002；3.安徽蓝格利通新材应用股份有限公司，安徽芜湖 241206）

1 普通化学及实验课程

1840年爆发鸦片战争，持续上百年的闭关锁国状态被打破。伴随西方的自然科学与社会科学不断涌入，形成了“西学东渐”全新局面，掀起了轰轰烈烈的洋务运动，近代高等教育也由此拉开序幕。我国近代化学先驱徐寿（1818—1884年）和英籍傅兰雅（John Fryer，1839—1928年）等合作翻译了大量的近代西方科技著作，化学方面译有《化学考质》（定性分析）、《化学求数》（定量分析）、《化学鉴原》（无机化学）、《化学鉴原续编》（有机化学）等十余本教材。在此大潮下General Chemistry 被引入我国高校课堂，囿于当时知识水平等原因，先贤们将其定名为“普通化学”并沿用至今。这个翻译其实并不合理，一门学科中的课程不应有“普通”与“独特”之别，盖因“General”中文意思不是“普通的”而应是“概括的”，即“General Chemistry”正确译法当为“化学概论”，“化学概论”是一门化学绪论课[1-2]。盖因“普通化学”此译名沿用已久，因此不再更改，知晓“普通”意为“General”就可以。

目前《普通化学》是国内外高校众多专业学生的一门基础课[2-6]，为了适应社会发展和科学技术进步，《普通化学》课程的内容也在不断调整。在20世纪末美国曾成立了专业团队来研究“General Chemistry”教材建设与教学等相关问题，我国在教育部（原教育委员会）高等学校教学指导委员会的组织指导下，也组织过相仿的调研活动。经集体商讨，对大学生《普通化学》课程的基石性与必须性的认识得到深化，同时明确了原有《普通化学》课程中主要存在的一些毛病。解决这些问题有赖于教学实践经验的进一步累积，但高等教育界已达成共识，继续将《普通化学》列为大学理、工、农、医等众多专业教学计划中的必修公共基础课。

《普通化学》课程较全面、系统地向大学生传授近现代化学的主要基本原理和基础知识，其课程内容涵盖并涉及有机化学、无机化学、高分子化学、分析化学、物理化学等领域的基本知识。21世纪高新技术在学科领域相互渗透、相互交叉日趋强化，希望通过本课程的学习，广大学生应明晰化学变化基本规律及其分析方法，同时清楚实现、驾驭化学反应的基本方法；初步领略当代化学相关二级学科[无机化学、有机化学、高分子化学、分析化学（含仪器分析）、物理化学等]的发展动向，提高各专业学生将化学的知识、技术、规律、方法应用到相关工作中的能力，学生的创新思想和创新能力得到培养，以期推动科学技术的发展，为人类的进步作出贡献。

作为一门实验科学的基础课程，普通化学实验是《普通化学》有机组成部分[7-8]，它是训练学生自行操作、观测、分析总结、撰写实验报告等能力的关键步骤。实验主要目的在于：①理论教学的重要概念和理论得到验证、巩固、充实及提高，并使理论知识得以具体化，同时能把握使用这些化学理论需要的条件、范围和方法，知晓化学变化的多样性、复杂性；②学生正确掌握化学实验操作技能，实验操作正确方能得到可靠的数据及结果，后者又是正确结论的根本依据；③培养学生独立思考、独立工作的本领；④培养学生科学工作的习惯和态度。工作习惯科学是做好化学实验的基本要求；科学工作态度是指实事求是的作风，忠于所观察到的客观现象，如果发现实验现象和理论不符，应检查操作是否正确或所应用的理论是否合适等。

普通化学及实验为大学理、工、农、医等众多专业教学计划中的必修公共基础课。本课程教学目的是为众多专业大学生今后学习提供基本的化学基础，近现代化学基本理论、基本知识和基本技能被他们掌握，从而对形形色色的物质世界有系统全面认识，有助于他们今后学习相关理论和各专业知识、理会新的科技成果，同时有助于学生树立正确的学习、研究方法和科学自然观，辩证唯物主义世界观得以确立。

2 演示实验

如表1所示，课堂演示实验是一种符合认知规律的行之有效的教学手段，被众多课程广泛采用。化学是一门中心的、实用的、创造性的学科。化学中每个概念、理论的发现都离不开牢靠的实验基础。实验是化学的根基所在，演示实验同样也是化学教学不可或缺的一部分[9-12]，历史证明其非常有利于培养杰出人才。学生在获得生动直观形象的感性基础上，更好地理解和掌握物质化学性质及其变化规律，抽象的理论和概念也得以形象化，同时培养学生的观察能力、分析归纳能力及逻辑思维能力，这是演示实验的主要任务[11]。化学演示实验导入传统的教学体系中，大幅提高了学生的学习兴趣。形象生动的演示实验费时不多，但极大提高了化学课堂教学效果。

表1 部分学科演示实验教材

普通化学及实验教学是一项复杂的系统过程，包括课堂讲授、讨论课与习题课、非正式考试或单元测验、课堂演示实验、实验室教学及期末考试等诸多教学环节。教师操作和讲解现象明显的化学演示实验，可以打破传统化学实验的时空限制，学生直接观察主题突出的化学现象与化学规律，可有效促进学生对教学内容的理解，同时启发学生思考并培养学生探索和创新精神，激发学生学习普通化学兴趣，助力课程教学。

3 演示实验在普通化学中的应用及思考

化学演示实验是一种学生学习知识技能、教师展示教学内容的渠道与方法，与课堂教学紧密结合，必然事半功倍[9，11-16]。譬如在讲解酸碱平衡相关内容时，设计了同离子效应实验[14]：在250 mL 烧杯中注入150 mL 氨水（NH3•H2O，浓度为0.05 mol/L），滴入5 滴酚酞（0.1%乙醇溶液），搅拌后溶液显粉红色（弱碱性）；将此溶液一分为二，其中一杯作为参比，往另一杯溶液中加入2~3 g 乙酸铵固体，搅拌加速溶解，此时因溶液中OH-浓度降低（NH3·H2ONH4++OH-，同离子效应，平衡向左移动），pH 降低，溶液从粉红色变成无色。在250 mL 烧杯中加入150 mL 乙酸溶液（浓度为0.10 mol/L），滴加10滴甲基橙水溶液，搅拌后溶液此时显橙红色。将该溶液一分为二，其中一杯作为参比，往另一杯溶液中加入2~3 g 乙酸铵固体，搅拌加速使其完全溶解，溶液由橙红色变成黄色，这是因加入NH4Ac 导致Ac-浓度增加（HAcH++Ac-，同离子效应，平衡向左移动），抑制了乙酸的电离，使溶液的pH 值升高。该演示实验直观地体现了同离子效应。又如在讲解沉淀溶解平衡相关内容时，设计了如下沉淀生成与转化演示实验：向烧杯中加入20 mL 浓度为0.1 mol/L 硝酸铅溶液，搅拌条件下逐滴加入碳酸钠溶液（浓度为0.10 mol/L），直至白色沉淀（PbCO3）不再增加，用倾泻法洗涤该沉淀数次，然后将其转移至滤纸上。在试管中加入10.0 mL 硫化钠溶液（浓度为0.10 mol/L），取刚制备的白色PbCO3沉淀加到此Na2S 溶液中，搅拌后发现白色的PbCO3沉淀逐渐变成黑色的PbS沉 淀（PbCO3溶 度 积 为4×10-14， 故Pb（NO3）2+Na2CO3→PbCO3↓（白）+2NaNO3；又PbS 溶 度积 为7×10-29，PbS 溶 解 度 远 小 于PbCO3溶 解 度，故在Na2S 作用下，PbCO3沉淀转变为PbS 沉淀：Na2S+PbCO3（白）→PbS ↓（黑）+Na2CO3。该演示实验简洁明了地说明了沉淀的生成、溶度积与沉淀转化的关系。又如在讲解配位化学相关知识点时，设计了如下演示实验：向四支试管中各加入20 mL 硫酸铜溶液（浓度为0.10 mol/L），向第一支试管中滴加数滴氢氧化钠溶液（浓度为0.10 mol/L），即生成浅蓝色的Cu（OH）2沉淀（2NaOH+CuSO4→Cu（OH）2↓（浅蓝）+Na2SO4）；向第二支试管中滴加数滴氯化钡溶液（浓度为0.10 mol/L），立即生成白色BaSO4沉淀（CuSO4+BaCl2→BaSO4↓（白）+CuCl2）；再向第三、第四支试管中加入浓度为8.0 mol/L 氨水溶液，直到溶液变成深蓝色（CuSO4+4NH3•H2O →[Cu（NH3）4]SO4（深蓝色）+4H2O），此时再向第三支试管中滴加数滴氯化钡溶液（浓度为0.10 mol/L），此时仍立刻有白色BaSO4沉淀生成（[Cu（NH3）4]SO4+BaCl2→[Cu（NH3）4]Cl2+BaSO4↓（白）），向第四支试管中加入数滴氢氧化钠（浓度为0.10 mol/L），此时无沉淀产生，这是因为该溶液中Cu2+浓度极小，NaOH 不足以与之反应产生Cu（OH）2沉淀（[Cu（NH3）4]2+Cu2++4NH3）[14]。该演示实验非常有助于学生了解配合物的组成以及它与普通盐类的区别。又如在讲解化学反应速率和化学平衡相关内容时，设计了如下演示实验：在试管中加入15 mL 饱和Ca（OH）2溶液，然后往溶液中通入CO2气体，即产生白色CaCO3沉淀（Ca（OH）2+CO2→CaCO3↓（白）+H2O）；继续通CO2气体，则CaCO3沉淀溶解转化为Ca（HCO3）2（CaCO3↓+CO2+H2O →Ca（HCO3）2）；再 将Ca（HCO3）2溶 液 加 热 至 微沸，又会析出白色的CaCO3沉淀（Ca（HCO3）2→CaCO3↓+CO2↑+H2O），借此清楚地说明了化学反应的移动及可逆反应。

引入具有时代性、趣味性和科普性的演示实验，利于巩固并加深对普通化学课程的理解，同时利于开阔广大学子的视野，激发他们主动参与进来，同时有效促进他们深入思考所观察到的化学现象，培养学生依据化学理论与规律来分析、解决实际问题的综合素养，从而进一步提高广大学子科学探索和研究的水平，有效培养他们的创新能力。

4 结束语

普通化学及实验是理、工、农、医诸多专业必修课，课时偏少、受众多、内容丰富是普遍存在的共性问题。普通化学教学过程中引入演示实验，是一种实践与理论相结合的教学模式。初步实践结果表明所采取的措施较好地实现了课程的教学目的，活跃了课堂氛围，学生学习兴趣得到调动，有助于培养学生的创新思想、创新思维和创新能力，课程的教学质量得到显著改善。