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例谈中学化学演示实验教学应关注的问题论文 以初高中化学教材中过氧化氢的催化分解反应实验为例阐述了让演示实验发挥应有的作用教师应思考的问题演示实验表现的内容、演示实验操作的方法和演示实验教学的语言 中学化学教材中有许多演示实验其内容的呈现形式一般是实验过程、方法和实验仪器、药品的文字说明以及实验装置、实验方法的图示教材呈现出来的这些内容是演示实验的简约方案不是演示实验的全部它只是帮助教师教学的一个例子是教师教学的参考教材中演示实验的过程方法不是对教师教学的限制和规定而是教师教学的样本教学实践表明如果对教材呈现的演示实验不进行加工处理而照本应用于课堂教学有些时候演示实验很难发挥其最佳教学效果或者根本达不到演示实验的目的要想让演示实验发挥应有的作用教师就需要认真思考演示实验教学中的关键性的问题演示实验表现的内容、操作的方法和教学的语言本文以二氧化锰催化过氧化氢分解演示实验为例加以说明 一、过氧化氢催化分解演示实验 在王祖浩教授领衔主编的沪教版九年级化学和苏教版高中化学教材中都有过氧化氢加入二氧化锰催化剂催化发生分解反应的演示实验 沪教版九年级化学中过氧化氢的催化分解实验如下1： 利用图29的实验装置把稀的双氧水(6%的过氧化氢溶液)从分液漏斗慢慢加入装有二氧化锰粉末的锥形瓶中收集一集气瓶放出的气体用带火星的木条伸入集气瓶中 研究表明在双氧水制取氧气的反应中加入二氧化锰能加速双氧水的分解在反应前后二氧化锰的质量保持不变化学性质也没有发生变化这种在化学反应中能增大化学反应速率但本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质称为催化剂 苏教版高中化学教材化学反应原理中过氧化氢的催化分解实验如下2： 向A、B、C、D4支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液再向试管中分别加入23滴洗涤剂向试管A中加入23滴FeCl3溶液向试管B中加入少量MnO2粉末向试管C中加入一小块新鲜的动物肝脏D试管留作比较用观察、比较4支试管中发生的实验现象并试着分析导致实验现象差异的原因 实验表明催化剂对化学反应速率有显著影响催化剂是通过降低反应所需的活化能来增大反应速率如图210所示没有催化剂参与的反应活化能(Ea)较大则反应的速率较小;而有催化剂参与的反应活化能(Ea)较小因此反应速率较大 从初高中催化剂的教学要求和教材呈现的文本材料我们可以看出同样都是过氧化氢的催化分解实验但用来说明的问题是不同的初中教材中的实验用来说明催化剂的概念即什么样的物质是化学反应的催化剂而高中教材中的实验用来说明不同催化剂对过氧化氢的分解催化效果不同和催化剂改变化学反应速率的原因因此过氧化氢催化分解演示实验在不同时期教学的角度和关注点是不同的 二、演示实验教学应关注的问题 1.演示实验的演示内容 教材中的演示实验都承载着课堂教学中知识的、技能的、方法的等多方面的教学任务课堂上演示实验要把它所承担的任务全部完成就要求在实验演示的过程中让其能展现的内容全面表现出来让学生全方位观察体验 催化剂是初中化学中的重要概念教学要求是认识催化剂的基本特征课堂教学中关于催化剂的演示实验就要能充分体现出催化剂具有的特征让学生通过现象充分体验到催化剂的特点要达到这一要求演示实验的现象就要能表现出催化剂改变了化学反应的速率而反应后物质的质量和化学性质没有发生变化让学生在观察、比较中得出对催化剂的认识过氧化氢催化分解实验的现象是知识层面的实验过程的体验和现象的观察、结论的获取是技能、方法层面的初中化学教学中通过二氧化锰催化过氧化氢的分解实验一定要让学生切实感受到催化剂具有的特征让学生在知识、技能、方法上有所收获还要为高中化学中催化剂的教学铺垫即催化剂改变化学反应速率但不能改变化学反应的方向让学生在观察比较中意识到不是加入催化剂反应才发生 高中阶段化学反应原理中催化剂的教学是初中化学学习的深入目的是让学生认识催化剂加快化学反应速率的原因和不同催化剂的催化效果因此高中化学过氧化氢的催化分解反应的演示实验就应该能从现象上表现出催化剂加入改变了化学反应的过程最终催化剂没有发生变化从而达到演示实验的教学效果 明确了实验要突出表现的内容演示实验围绕着要突出表现的内容设计让演示实验把教学需要的信息都呈现出来演示实验才是有效的做到这一点需要教师认真钻研教材研究演示实验透彻理解文本材料精心设计选择演示实验优化实验的做法 2.演示实验的演示方法 演示实验的操作方法需要精心设计安排否则演示实验只能成为课堂教学的点缀让学生看些热闹、有些新奇而已很难达到预想的结果 对于二氧化锰催化过氧化氢分解的实验按照沪教版九年级化学教材中的方法进行演示实验学生只是感受到过氧化氢接触到二氧化锰产生了大量的氧气其它的可以说一无所获实验中并没有现象能说明催化剂改变化学反应的速率、反应前后质量和化学性质都没有发生变化学生也只能被动接受MnO2是双氧水分解的催化剂的观点对MnO2催化双氧水分解后的质量和化学性质没有发生变化是半信半疑MnO2是加快了双氧水的分解速率还是使常温下本没有进行的过氧化氢的分解反应发生了?MnO2有没有发生反应?MnO2的质量有没有改变?固体物质还是不是MnO2?这些方面的问题对学生认识催化剂的概念和分析物质是否是催化剂产生着影响按照苏教版高中教材中的实验方法进行教学演示学生同样是只能看到过氧化氢在不同物质存在的情况下生成氧气的速率加快了且加快的速率不同也没有感受到催化剂改变了化学反应的过程而最终质量和化学性质都没有发生变化演示实验的形式不同了但与学生在初中从实验中得到的体验没有什么不同仍然是被动的接受催化剂改变化学反应过程的结论 从沪教版九年级化学教材关于催化剂的演示实验本身来看虽然不能把催化剂全部的特点显现出来但实验的方法得当也可以减少学生理解催化剂的困难我们可以这样来实验演示： 首先用一支试管取2mL6%的双氧水让学生认真观察双氧水中产生的细小的气泡感知过氧化氢在没有加入二氧化锰前就可以发生分解但速率很慢;然后向锥形瓶中加入二氧化锰时让学生体会到加入的量很少;连接装置后通过分液漏斗滴加过氧化氢既让学生观察产生气体的速率加快和感知气体的收集检验上还要在气体收集满瓶和检验后锥形瓶已不在产生气体时再向锥形瓶中滴加过氧化氢锥形瓶中又产生气体反复这样的操作几次通过加入少量二氧化锰使大量过氧化氢分解让学生体验二氧化锰没有在过氧化氢生成氧气时消耗而是一直存在并发挥着催化作用这样一来学生对二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂的认知就变得顺理成章了 苏教版高中教材化学反应原理中关于催化剂的演示实验要体现出教学需要的现象需要对实验的方法进行必要的加工改造过氧化氢分解的催化剂有很多经过实验研究我们发现FeCl3溶液对过氧化氢分解的催化作用十分明显更重要的是借助FeCl3溶液催化过氧化氢分解实验中出现的现象可以把催化剂在反应过程中的变化表现出来帮助学生完整地认识催化剂的催化原理 课堂教学时比较了不同物质的催化效果后再引导学生观察FeCl3催化过氧化氢分解的实验首先让学生观察FeCl3溶液的颜色学生看到FeCl3溶液呈黄色接着在试管中取2mL黄色的FeCl3溶液然后用胶头滴管向FeCl3溶液中滴加数滴5%的过氧化氢溶液学生可以观察到试管中产生了大量气泡并且在产生气泡的过程中溶液变为红色当试管中的气体逸出液体平静下来后液体又恢复为黄色再用胶头滴管向试管中滴加5%的过氧化氢结果又出现了上述的实验现象学生观察到这样的实验现象自然明白FeCl3作为催化剂参与了化学反应改变了反应过程化学反应速率加快但最终FeCl3没有变化 我们可以看出演示实验的做法对提高演示实验的教学效果是十分重要的同样的演示实验不同的做法学生的收获不同 3.演示实验的教学语言 笔者除了设计了合适的演示实验的操作方法之外在演示实验的教学过程中还要有恰当的指导性语言的引领才能启发学生思考演示实验中教师的每一个表情、动作、操作、步骤的用意让学生去发现演示实验要揭示的问题在演示实验的教学中获得知识、领悟方法演示实验中的引导性用语一般是针对实验内容和实验要得到的结论设计的、富有启发性、引导性的问题或陈述语演示实验教学的指导用语应该围绕演示实验解决的问题设计要有针对性富有启发引导作用 在进行初中化学催化剂的教学时二氧化锰催化过氧化氢分解的演示实验可以设计下面的引导性语言、问题： (1)仔细观察或轻轻摇动盛有过氧化氢的试管观察你看到什么现象?该现象说明了什么问题? (2)将过氧化氢滴入锥形瓶后有什么现象出现?能试着猜想产生这种现象的可能的原因? (3)过氧化氢反复多次滴入锥形瓶时你又有什么发现?对此发现的认识? (4)通过上面的实验能看出二氧化锰在过氧化氢分解中的作用? 高中化学催化剂的教学时二氧化锰催化过氧化氢分解的演示实验可以设计下面的引导性问题： (1)请认真观察实验中出现的现象并对它们加以描述 (2)在初中催化剂学习的基础上对此现象你有怎样的感悟 (3)FeCl3溶液中多次滴加过氧化氢的现象这种现象说明了什么 (4)通过这些实验你对催化剂加快化学反应的速率有什么见解? 教师演示实验操作和现象配合教学过程中