中国现代教育装备
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 实验室建设  
抓住实验意外现象 提升实验教学效益
来源:《中国现代教育装备》杂志 时间:2020-4-28 16:07:38
  [导读]对高中化学“铁的腐蚀”实验中出现的“意外现象”进行了分析,并给出了科学的解释;结合这一实验教学案例,对提高化学实验教学的有效性提出了思考与建议。

  一、“铁的腐蚀”实验教学片断

  在近期举办的一节高中化学公开课—苏教版《高中化学(选修)》教材《化学反应原理》一节中的“金属的电化学腐蚀”部分,课堂上开展了一次“活动与探究”[1]。

  向还原铁粉中加入少量的炭粉,两者混合均匀后将其撒入内壁分别用氯化钠溶液和稀醋酸润湿的两支具支试管中,再按图1连好实验装置。几分钟后,打开止水夹,观察比较导管中水柱的变化和试管中的现象,并思考下列问题:①向还原铁粉中加入炭粉的作用是什么?②两个实验的现象有何差异?产生差异可能的原因是什么?

  该实验预设的实验现象及实验结论主要是:a中小试管内导管里的液面上升,说明用氯化钠润湿的试管中发生铁的吸氧腐蚀;b中小试管内导管里的液面下降,说明稀醋酸润湿的试管中发生铁的析氢腐蚀。

  执教者按照预设的教学流程,有条不紊地进行着新课,但实验环节出现了意外情况:铁在稀醋酸中出现的腐蚀现象与教科书上的描述明显不同—小试管内导管里的液面没有下降反而有所上升。

  对于这个实验异常情况,听课教师无不期待执教者能够抓住意外现象,利用教学机智,呈现一场精彩的教学示范课。然而,执教者却无可奈何地说道:“稀醋酸润湿的试管连接的导管里液面应该下降,现在出现液面上升,实验失败了,可能是药品中含有其他物质造成的”。授课教师的一句话,就将“实验意外”略过了。

  接下来,执教者仍然按照预设的正常现象,对析氢腐蚀和吸氧腐蚀发生的反应进行分析,即:在用氯化钠溶液润湿的试管里,负极(铁粉)反应式是Fe+2e-=Fe2+,正极(炭粉)反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-,再先后发生Fe2++2OH-=Fe(OH)2和4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3这两个反应;最后,Fe(OH)3分解产生铁锈。由于反应过程消耗了氧气,因而造成导管内液面上升。在用稀醋酸润湿的试管中,负极(铁粉)反应式是Fe+2e-=Fe2+,正极(炭粉)反应式是2H++2e-=H2↑;由于反应过程中生成了氢气,因此导管内的液面下降。

  二、“铁的腐蚀”实验意外现象分析

  三、对“实验意外”的教学思考

  四、结语

  对于课本实验,很多一线教师着眼于“标准实验现象”,千方百计使其符合教科书的编排要求,这无可非议;但是,教师对实验中可能出现的“意外情况”“异常现象”还是要有足够的意识准备,不能有意忽视甚至敷衍搪塞。其实,有些现象看似“意外”实则在情理之中,化学发展史中就有很多这样的案例,因而才有了新的发明和创造[5]。

  在化学实验教学中,当某个化学实验出现了不同于预设的实验现象时,这正是开展实验研究的良好素材与契机,因此教师要有自觉研究意识以及问题意识;往往一些貌似不起眼的意外情况中,可能就隐藏着更深刻的理由和因素等待挖掘,长此以往,中学化学一线教师才能在课堂实验中游刃有余地应对新变化、解决新问题,从而落实立德树人的根本任务。

  参考文献

  [1] 王祖浩,吴星,刘宝剑,等.普通高中课程标准实验教科书•化学•化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社,2009:22-24.

  [2] 北京师范大学,华中师范大学,南京师范大学.无机化学•上册•第4版[M].北京:高等教育出版社,2002:422-426.

  [3] 朱鹏飞,马宏佳,杨飞.有关钢铁吸氧腐蚀酸性条件的研究[J].教学仪器与实验,2013(7):30-32.

  [4] 李允.教学机智:充满教育智慧的行动[J].当代教育科学,2007(Z1):44-46.

  [5] 李德前.由蜡烛熄灭“异常”引发的思考:兼与何灿华老师商榷[J].基础教育课程,2008(7):34-35.

孟彦 江苏省徐州市第五中学

李德前 江苏省徐州市西苑中学


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