全国第十届实验教学创新研讨会论文集-初探化学反应速率复习课实验情境的创设

初探化学反应速率复习课中实验情境的创设秦蕾北京大学附属中学北京市100190摘要：在化学新课程改革实验教学观念转变的背景下，初次尝试以实验带复习的教学方式，通过创设化学反应速率影响因素多重性、实效性和生活性的实验情境，帮助学生完成从理论到实践、再由实践上升到理论，最后应用理论指导实践的过渡，以期达到复习课上知识与能力的提升。关键词：化学反应速率复习实验情境的创设化学是一门以实验为基础的科学，实验是学生体验学习过程、掌握学习方法的重要手段。爱因斯坦曾经说过：“如果把学生的热情激发出来，那么学校所规定的功课就会被当作一种礼物来领受”，而实验显然是师生公认的激发学生学习热情最重要的手段之一。一、化学实验教学背景的转变（一）实验教学观念的转变“新的化学课程倡导从学生和社会发展的需要出发，将科学探究作为课程改革的突破口，激发学生的主动性和创新意识，促使学生积极主动地学习，使获得化学知识和技能的过程也成为理解化学、进行科学探究、联系社会生活实际和形成科学价值观的过程。”与旧教材相比，新教材在实验设置上出现了明显的变化，如表1所示。化学教学观念的转变中实验教学观念的转变应是重中之重！表1：新旧教材实验设置比较教材实验内容设置比较旧教材高一第四章第一节与旧教材相比，新教材缺省了实验现象、化学方程式以及对燃烧本质认识的解答，很明显地只有认真观察实验现象，分析反应实质才能回答上述问题。这个教学过程给了教师和学生更大的处理空间。新教材化学1第四章第二节（二）实验教学内容的转变人教版新旧教材实验统计结果摘录如表2，二者相比，从实验内容上看减少了大量的演示实验，大幅度增加了探究性实验（或实践活动），尝试让学生来进行实验设计。设置的实验占总课时的比例明显增多，见图1。从实验教学内容的转变中不难得出，新课程标准力求在通过实验培养能力的同时促进学生学习方式的转变。表2：人教版新旧教材实验统计教

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目旧教材新教材高一高二化学1化学2演示实验（个）36572416探究性实验(或实践活动)（个）0079实验设计（个）0011实验占总课时比例(%)图1：实验占总课时比例(%)二、化学实验教学功能的转变建构主义认为知识是学习者与客观环境的相互作用而形成的。教学设计要兼顾教学目标分析和学生建构意义情境的创设，并把情境创设看作是教学设计的重要内容。旧教材中的实验大多是教师做、学生看；或是教师教授知识后学生到实验室加以验证。随着教学改革学生学习方式的转变，实验不可阻挡地将成为学生学习化学知识的第一手材料，于是实验的功能亦随之发生变化。笔者一改理论复习以例题、习题为主的模式，大胆尝试以实验带复习的教学方式，使学生在实际情境的创设中应用理论解决问题，同时在问题的解决过程中进一步验证理论，提升对理论的再次认知。具体做法如下：（一）深挖实验的功能——化学反应速率影响因素多重性情境的创设课上设置的第一个问题是“如何减慢锌与一定浓度硫酸的反应速率”，学生应用前期学到的知识提出降温、加弱酸强碱盐如CH3COONa等，问题讨论后进入一定量的锌与一定浓度的硫酸在不同条件下化学反应速率的测定阶段，请看实验过程中化学学习情境的创设，见表3。表3：化学反应速率影响因素多重性情境的创设实验内容化学学习情境的创设创设的目的一定量的锌与一定浓度的硫酸在不同条件下化学反应速率的测定：形成与前期学习或预期的冲突：①前期学习的是常用单位时间内反应物或生成物浓度的变化来表示化学反应速率；本实验化学反应速率的测定适宜用单位时间内产生气体的体积来衡量。②预计反应速率会越来越慢，可实测结果并非如此。①化学反应速率的测定在实践中要根据情况灵活应用。②帮助学生理解在实验进行过程中多种影响化学反应速率的因素并存并不断发生变化。室温时取锌6粒与稀硫酸反应的一组数据见表4，收集气体体积随时间的变化如图2。表4：锌与稀硫酸反应气体体积与时间记录气体体积1mL2mL3mL4mL5mL6mL所用时间10s15s20s35s40s50s每产生1mL气体用时10s5s5s15s5s10s图2：锌与稀硫酸反应收集气体体积随时间变化锌与稀硫酸反应速率的测定是一个半定量的实验，学生只有通过实际操作才能获得真实的数据，只有在分析中才可以体会出影响速率因素的多重性，见表5。表5：锌与稀硫酸反应影响速率因素分析影响速率的可能因素引起变化的原因单一因素变化对反应速率的影响温度反应放热增大浓度随着反应进行浓度降低减小锌粒表面积随着反应进行锌粒表面积减小减小通过实验不但帮助学生复习了化学反应速率的常用表达方式，温度、浓度、反应物的表面积等对反应速率的影响，更重要的是对化学反应速率及其影响因素进行了实践性的丰富，帮助学生切实感受到了影响化学反应速率因素的多重性。（二）开发辅助教学的实验——化学反应速率影响因素实效性情境的创设课上设置的第二个问题是“用NaNO2固体和硫酸配制亚硝酸溶液时会产生红棕色气体，已知：2HNO2H2O+NO+NO2，请同学想办法解决这个问题。”学生应用前期学到的知识提出降温、加压、减小硫酸浓度等措施，请看实验过程中化学学习情境的创设，见表6。表6：化学反应速率影响因素实效性情境的创设实验内容化学学习情境的创设创设的目的①压强对冷的亚硝酸溶液的影响：②相同条件下温度改变对亚硝酸溶液的影响形成与前期学习或预期的冲突：①前期学习的是压强增大气体反应速率增大、压强减小气体反应速率减小。实验观察到的是压强增大，气泡减少；压强减小，气泡增多。②预计降低温度、减小硫酸浓度、增大压强三项措施均可减少红棕色气体的产生，但是实验室中配制溶液时浓度为指定值，增大压强很难做到。①巩固所学：压强只对有气体参与的反应速率有影响。在可逆反应2HNO2H2O+NO+NO2中只有逆向才有气体参与。②分析压强变化对可逆反应正、逆反应速率的影响，解释实验现象。③在通风橱中针口朝下，拔开针筒胶塞，使液体流出，请学生观察冷的亚硝酸溶液温度升高后的现象，体会温度对反应速率的影响。教学中压强是影响反应速率因素的难点，旧版教材设置的压强对2NO2N2O4反应速率影响的实验，气体颜色在压强改变前后的变化很难观察；其次压强只对有气体参与反应的速率有影响，而这一内容教材中一直没有直观的实验予以说明。本实验情境的创设不但有效解决了旧版教材中遗留的问题，而且帮助学生在实验情境中体会到了学习的难点所在，起到了加深复习的作用。通过实验①、②不但证实了加压和降温均可以减少配制亚硝酸溶液时产生的有毒气体，而且从实际操作层面来看，在实验室中可行的方案只能是降温，于是该实验情境的创设又将理论复习推向了应用于实践的高度——化学反应速率影响因素的实效性。（三）回归化学于生活——化学反应速率影响因素生活性情境的创设课上设置的第三个问题是“讨论总结化学反应速率影响因素的实质，预测其它的可能因素。”请看问题解决过程中化学学习情境的创设，见表7。表7：化学反应速率影响因素生活性情境的创设实验内容化学学习情境的创设创设的目的AgBr感光实验：深化对化学反应速率影响因素的认知：①讨论总结化学反应速率影响因素的实质②预测除温度、压强、浓度、表面积外其它影响化学反应速率的可能因素③做AgBr感光实验，在实践中进一步验证理论①在众多影响因素中寻找共性——有效碰撞机会的改变②在预测的过程中应用理论指导实践③使学生通过AgBr感光实验切实体会到化学与生活的密切关系此实验情境的创设很好地体现了新课程标准中：“注意从学生已有的经验出发，让他们在熟悉的生活情景中感受化学的重要性，了解化学与日常生活的密切关系……。”正所谓化学源于生活又服务于生活，希望我们能开发出更多回归化学于生活的实验！综上所述，本节复习课中创设的实验情境与知识学习、能力提升间的关系可表示如下：三、复习课实验教学的反思（一）学生问卷调查结果学生对授课内容评价的统计结果见表8。数据显示，全班同学一致认可设置实验可以激发学生学习的兴趣，只是程度略有不同，其中认可程度高的同学所占比例为84%；全班同学一致认为本课设置的实验情境可以完成化学反应速率的复习提高，其中认可程度高的同学所占比例为82%；全班同学对以类似形式完成理论复习的期望程度为89%，高于前两项调查结果，由此可见通过创设实验情境来进行化学反应速率的复习得到了授课班学生的普遍认可。表8：学生对授课内容的评价：（全班共44人）程度评价内容高一般低（1）对设置实验激发学生学习兴趣的认可程度36人+1人7人+1人无（2）对设置实验情境来完成化学反应速率复习提高的认可程度36人8人无（3）对以类似形式完成理论复习的期望程度39人5人无说明：（1）中+1人为某学生分别选填了好和一般两项内容。（二）教师授课体会实验与理论学习最大的差别在于实验的实践性，在实验过程中可能会出现许多不同于理论的现象，它的出现是“错误”还是“成果”都需要师生通过深入的分析思考和继续的实践