保老师以近乎1个月1篇论文的速率让我感叹，感叹其创造奇迹，更感叹其见解独到，启人至深。现将其论文整理如下，以飨同行（版权归保志明教学博客所有）

 

《化学反应原理》模块中盐类的水解教学设计

《化学教学》2007/10

1 教材分析与教学设想

“盐类的水解”是中学化学的核心概念，是在水溶液中的离子平衡这一大背景下，对前两节所学的水的电离及溶液的酸碱性知识的综合运用，有一定的思维难度。

教材的内容是按这样的序列展开的：先是从实验探究盐溶液的酸碱性，认识到盐溶液并不都是中性的现象，再到分析寻找盐溶液呈现不同酸碱性的原因，了解盐类水解的本质是破坏水的电离平衡，最后是从平衡移动的角度理解影响盐类水解的主要因素和盐类水解反应的利用。

以往我们的教学也多以这样的序列展开。但实践下来一直有以下几点问题困扰教师：一是学生在学习盐类的水解之前其实已对盐溶液的酸碱性现象有所知道，如Na₂CO₃溶液呈碱性等，这往往造成他们实验探究的兴趣不大。二是这样的呈现序列容易使学生过于关注盐类水解的结果——盐溶液呈酸碱性而忽略它的核心——破坏水的电离平衡。三是尽管学生也在实验探究、分析思考，但始终跟着老师的思维在走，比较被动，学生的思维问题不易暴露，这在后续学习中会反映出来。

因此，我尝试在新课程的教学设计中变换思路，紧紧抓住某些盐的离子会促进水的电离这一核心，由学生自己构建出盐类水解的知识框架。

2 教学目标

（1）认识盐类水解的原理（知识与技能）

（2） 能从微粒间相互作用这一微观本质的角度去理解盐溶液呈现酸碱性这一宏观现象。（过程与方法）

（3）能在分析盐类水解的本质过程中感受到抓住主要矛盾分析问题的重要性。（过程与方法）

（4）能在思考分析过程中倾听他人意见，相互启发，体会到合作交流的重要。（情感态度与价值观）

3 教学过程

[引入] 我们已经知道水是一种极弱的电解质，存在电离平衡，这是有条件的、动态的平衡，当水中加入酸或碱时，会抑制水的电离，但室温下的K_W仍为10^-14。有什么办法可以促进水的电离呢？

[生] 可以考虑升高温度或减少水电离出来的H⁺或OH^-浓度。

[追问] 那有什么办法可以减少水电离出来和c(H⁺)或c(OH^-)呢？

[生] 可以加入能与之反应的离子。

[追问] 从哪些角度考虑这些离子？

[生1] 从离子反应的条件看，要反应生成沉淀、气体、水。

[生2] 其实是生成弱电解质。

[学生活动] 请大家讨论后先写出能减少水电离出来的c(H⁺)从而促进水的电离的离子，然后以离子方程式表示这一过程。

针对学生写出的离子有CH₃COO^-、CO₃^2-、SO₃^2-、ClO^-、F^-、C₆H₅O^-（选修5模块已学）、HCO₃^-、H₂PO₄^2-、OH^-等展开讨论。

[生1] OH^-虽能和H⁺反应生成水，但向水中加入碱，主要作用是抑制水的电离。

[生2] HCO₃^-、H₂PO₄^2-这些离子虽然能与H⁺反应生成弱电解质，但还能电离出H⁺，所以不一定能减少水电离出来和c(H⁺)。（因此这些离子暂时不在第1课时中讨论）

针对学生写出的离子方程式多数为CH₃COO^-+H⁺=CH₃COOH这类形式展开讨论。

[提问]（1）H⁺从哪里来？离子方程式中通常以微粒存在的主要形式来表示，那么写H⁺或H₂O哪种形式更合理？

（2）写成等号还是可逆符号更为合理，为什么？

[生1] H⁺来自于水的微弱电离，所以离子方程式中写成H₂O更为合理。

[生2] 因为CH₃COOH还会离解出CH₃COO^-和H⁺，所以写成可逆符号更为合理。

[生3] 因为方程式中前面写了H₂O，所以生成物中要补写上OH^-，反应后的溶液应呈碱性。

[提问] 这些离子方程式有什么共同的特点？

[学生讨论后小结] （1）反应都是可逆的；（2）这些反应都促进了水的电离；（3）都生成了弱酸；（4）都使溶液呈碱性。

[师] 按刚才讨论的思路，自己整理哪些微粒可以减少水电离出来的c(OH^-)从而促进水的电离。要求：（1）写出常见的微粒；（2）用离子方程式表示这一过程；（3）找出这些离子方程式共同的特点。

（因为有了前而讨论减小H⁺浓度的基础，这里学生比较顺利，很快找到了NH₄⁺、Fe³⁺、Al³⁺等，也正确写出了离子方程式，并指出这些反应共同的特点：（1）反应都是可逆的；（2）这些反应都促进了水的电离；（3）都生成了弱碱；（4）都使溶液呈酸性。）

[提问] 在刚才这些离子中没有看到如Na⁺、K⁺、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-等这些常见的阴阳离子，这些离子会不会破坏水的电离平衡？为什么？

[生1] 这些离子不会破坏水的电离平衡，因为没有生成弱电解质。

[生2] 在刚才的离子方程式中，CH₃COO^-+H₂O CH₃COOH+OH^-是不是既可以表示CH₃COONa也可以表示CH₃COOK与水的反应呢？

[生3] 应当是吧，那能不能表示CH₃COOH与水的反应？

[生4] CH₃COOH加到水里，不是呈酸性，抑制水的电离了吗？

[生5] CH₃COOH加到水里，电离出来的CH₃COO^-本来就很少啊。

[师] 很好，那也是说刚才离子方程式中涉及到的阴阳离子，代表的是盐电离出来的离子，这种盐与水生成酸与碱的反应，称为盐类的水解。

引出课题，学生很自然地接受。

[师] 请再整理一下刚才的讨论思路，围绕3个方面谈谈你对盐类水解的认识。（1）哪些盐会水解？（2）盐类水解的本质？（3）盐类水解导致的结果？

（学生多数能很流畅地表达对盐类水解的认识，都能谈到盐类水解的本质是破坏水的电离平衡。）

[师] 对刚才的内容还有没有什么疑问，可以提出来讨论。

[生1] 刚才写到的盐的水解的离子方程式中，生成物要么是弱酸与OH^-，要么是弱碱与H⁺，难道它们不会再反应吗？

[生2] 那是不是说明盐水解的反应限度比较小，弱酸与OH^-，弱碱与H⁺大量共存不行，少量共存是可以的。

[师] 在第2课时中，我们将运用学过化学平衡的知识理解水解平衡的限度，并通过实验理解水解平衡的移动。

4 教学反思

4.1 突出模块教学特点

学习《化学反应原理》模块的学生不是所有高中学生，而是对化学感兴趣并将升入大学学习理科的部分学生，因此对本模块的教学定位要高于必修模块教材和其他一些选修模块教材。本模块更突出学科思想，是对纷繁复杂的化学现象背后的共同规律、普遍原理的认识，让学生认识到不同化学现象后面的统一性，对思维要求高。因此这堂课的教学设计始终想引导学生积极主动地思维。

4.2 突出本章的学科思想

本章的标题为“水溶液中的离子平衡”，自始至终以化学平衡的思想理解微粒在水溶液中的行为，这一切都和水的电离密不可分。所以本课的处理力图围绕这一核心。突出这一核心之后，前后知识便易于贯穿了。

4.3 突出过程与方法，突出学生活动

让学生暴露思维过程是本节教学设计的最大特点。在思维的冲突碰撞过程中，学生既体验到了分析思考的乐趣，也体会到了新旧知识的关联，同时在倾听他人意见的过程中，真切感受到合作与交流的需要。知识应当是学生自己建构的，作为教师一是要相信学生有这个能力，二是要智慧地点拨几个关键之处，让学生自己发现问题，解决问题。本堂课中，我尽量留给学生思考的空间、交流的时间，把课堂还给学生。

参考文献

[1] 胡久华,支瑶,陈欣.化学教学,2006.(12):23-25

 

 

例谈新课程元素复习课中的整合性教学设计

《化学教育》2009/1

摘要高中化学新课程是分模块教学的，而元素化合物知识主要在必修1中呈现，高三复习时怎么处理？以硫酸和硝酸的复习为例，谈了在复习课中通过问题的设置，实验的安排，整合性地进行教学设计，尤其是通过巧妙地问题设计，让学生认识到化学现象后面的一般性规律及认识这些规律的途径和方法。

关键词 新课程 复习课 整合 教学设计

1 元素化合物复习课中的常见困惑

常见无机物及其应用是高中化学中极富魅力的内容。在高中化学课程标准中它主要在必修1模块中呈现，包括了常见金属及其化合物、常见非金属及其化合物、氧化还原反应、离子反应等六个方面的内容标准。在新授课的教学中，教师往往充分应用实验、探究等手段，引发学生兴趣，也能在探究的过程中，完成知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个维度的教学目标。但这一内容却成为复习课中难以处理好的“硬骨头”，实施新课程后，这一困难更为凸显，原因有以下几个方面：

①高一阶段在必修1模块中学习元素知识时，尚无多少理论内容支撑，也没有纳入到周期表中学习，因此学生会觉得元素知识学得特别散，高三复习时已遗忘得差不多。

②高三复习课中，教师往往追求知识归纳整理的“效率”，不愿再花时间做实验，认为该做的实验新授课已经做了，现在只要整理知识点，然后辅以习题训练就行。这样使得复习课特别枯燥乏味。

③学生的发展需求和情感需求得不到满足。高三学生在化学课堂中有更加强烈的对新知识的渴望，他们有进一步认识化学物质、化学世界的情感需求，而且较之高一阶段，年龄的增长使得他们的思维更加成熟，更有探究的愿望和能力。如果在元素化合物的复习课上只是一味地整理旧知识和做题，会极大地打消他们的学习热情，他们始终在一种低水平上重复学过的元素化合物知识，看不透现象后面的内在规律。久而久之则会严重影响学习效果。

因此，笔者认为，以元素化合物知识为载体，整合提升学生所学的化学知识，充分尊重和满足高三学生发展的需要，是设计元素复习课的指导思想。下面以复习必修1中硫酸和硝酸的内容为例，谈谈复习中整合性教学设计的具体实施。

2 整合性教学设计案例——硫酸、硝酸复习

2.1教学目标

（1）复习硫酸与硝酸的化学性质（知识与技能）。

（2） 复习氧化还原反应与离子反应的基本内容（知识与技能）。

（3）通过实验探究，认识化学体系中并行的氧化还原反应和复杂反应过程中的竞争性、有序性（过程与方法）。

（4）进一步认识结晶过程的竞争性、有序性（过程与方法）。

（5）能在思考分析过程中倾听他人意见，相互启发，体会到合作交流的重要。（情感态度与价值观）

2.2教学过程

问题1：硫酸铜是制备其它铜化合物的重要原料，也是一种常见的硫酸盐。

如果以铜为原料，有哪些方法可制得硫酸铜呢？写出反应的化学方程式，并评价不同方法用于工业制备的优劣。

在这一问题的讨论过程中，学生会提出铜与浓硫酸直接反应及铜先与氧气生成氧化铜，再与稀硫酸反应这样两种方案，这都是工业上制备硫酸铜的重要方法。至于评价，讨论的要点有：方法一，硫酸的利用率不高，有二氧化硫污染，（若二氧化硫能循环使用则另当别论）；方法二，表面的铜被氧化，铜的利用率不高，若过度粉碎铜屑，则氧化铜都成为矿尘扬起等等。

讨论中可进一步追问：能否利用方法二的原理，使铜在稀硫酸的溶液中被氧化呢？怎么做？工业上会采用不断鼓入空气的情况下用热的稀硫酸溶解铜制硫酸铜。为什么要用热的稀硫酸？（铜要在加热时才能与氧气反应，而且加热可提高化学反应速率）氧气在这个反应起到什么作用？（氧化剂，H⁺没有这么强的氧化性，渗透反应过程中的“竞争性”）

设计意图：借助对稀硫酸和浓硫酸差异性的复习，整合了氧化还原反应、离子反应的内容，同时也对化学反应速率的理论内容（选修4模块）、工业反应中条件的选择（选修2模块）均有所复习，更重要的是观点的提炼——在复杂的化学反应体系中，微粒间的反应是存在竞争的，有序的，这一观点在下面的教学内容还将有所加强。

问题2：若在铜和稀硫酸的混合物中，不通氧气，而加入某种无色液体，也能得到蓝色溶液，有些什么可能性呢？

实验探究：（1）铜与稀硫酸——不反应

（2）加入无色液体（H₂O₂）——溶液变蓝，产生气泡，

讨论分析原因，用化学方程式来解释。

讨论中突出以下几点：

(1)溶液变蓝，是什么在氧化铜？（双氧水）

(2)产生的是气体是氧气还是氢气？（可检验，或从理论是分析，铜无法将H⁺还原成氢气）

(3)是谁将氧气氧化出来的呢？（双氧水自己发生了分解）

(4)双氧水为什么加入后很快分解了呢？（可能铜或铜离子起到催化作用，也可能H⁺或SO₄^2-起催化作用）

(5)如何设计实验，证明你的猜想？（课上演示双氧水中加硫酸铜溶液，其余让学生课后完成）

(6)能否在一个化学反应方程式中体现这个实验中的看到的现象呢？（配平的系数有很多组）

(7)如果能确定下两种氧化产物硫酸铜与氧气的物质的量的关系，如1：1，能否配平出确定的系数呢？（学生完成）

设计意图：在这一问题的讨论中，除了通过实验探究让学生经历观察、猜想、验证等一系列科学过程外，还希望学生能认识到复杂体系中，发生着两个并行的氧化还原反应，它们的得失电子关系相互独立，如果我们要把它们合在一个方程式中写需要知道涉及2个反应的一些物质的量关系。这些观点的建立是高于新授课的，学生能体会到思维的乐趣。

实验探究：（3）向铜和稀硫酸的混合溶液中滴加无色液体稀硝酸。

（溶液变蓝，产生气泡，在试管口变成红棕色，是硝酸。）

这个反应中，氧化剂？写出反应的离子方程式。3Cu+2NO₃^-+8H⁺===3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O

溶液中有SO₄^2-和NO₃^-，为什么是硝酸根而不是硫酸根氧化铜呢？（硫酸根离子没有那么强的氧化性。进一步渗透反应过程中的 “竞争性”）

问题3：反应后的溶液中有SO₄^2-、NO₃^-，如果恒温蒸发水份，那析出的是硫酸铜晶体呢，还是硝酸铜晶体呢？（需要知道溶解度数据，出示数据）

CuSO₄与Cu(NO₃)₂在不同温度下的溶解度(g)

由于硫酸铜溶解度较小，所以在浓度差不多时，是硫酸铜析出，若析出的晶体中含少量的硝酸铜，可用结晶法提纯。

这也是现在工业生产硫酸铜时广泛采用的方法，向铜和稀硫酸的混合物中加硝酸，制得硫酸铜晶体。

设计意图：这一问题的讨论中，一是想让学生明白，一切要凭事实说话，比如回答析出硫酸铜还是硝酸铜晶体的问题，也是要查了溶解度数据才能有答案的。二是想让学生明白，就是在结晶过程中一样存在竞争性的问题，这是复杂反应体系中普遍存在的。

问题4：这一反应中产生的NO如何处理呢？（循环使用）

2NO+O₂===NO₂

3NO₂+H₂O===2HNO₃+NO

总的结果 2Cu + O₂ +4H⁺====2Cu²⁺+2H₂O

那么在这个反应中NO、NO₂起什么作用呢？（催化剂）

回忆催化剂的概念。催化剂在化学反应中变化吗？它参与化学反应吗？它的参与带来什么的好处呢？（使原本较难、较慢的反应分成几个较易较快的反应）

设计意图：催化剂几乎是所有化工反应不可缺少的，也是学习化学的高中生必须要认识的重要概念。如何直观地认识催化剂在反应中的作用呢？这一系列熟悉的反应的串联能很好地起到辅助作用。学生会恍然大悟：原来神秘的催化剂就是这么回事啊。

小结本课，突出了这样几个问题:

• 认识体系中并行的氧化还原反应

• 进一步理解化学反应中的催化剂

• 进一步认识结晶过程的竞争性、有序性

• 探究反应机理的实验设计

这也是在高考题中被关注过的，2004年上海高考第23题和2008年江苏高考第18题可作为课后练习题,体会这一复习内容的应用。

3 对元素复习课中的整合性教学设计的反思

3.1化学观点的渗透和建构比具体知识更为重要

学生在高中三年中所学习的无机元素知识只是沧海一粟，如果能以此作为载体，认识到物质世界的一些共同规律，以及能体会到一些发现这些规律的途径和方法，对他们来说可能是更有意义的事情。就高考试题来说，也更多是需要学生去理解了物质变化的规律来解决一些新情境的问题的。

3.2 这样的教学是否会弱化对具体知识的掌握

整合性的教学设计是在学生已经具备基础知识的基础之上展开的，基础性的复习工作应当由学生课外完成。事实上，如果高三元素化合物复习课的课堂仅仅变成整理物质性质并默写化学方程式的话，那是难以让学生兴奋和有激情的。对规律的认识更有助于牢固掌握具体元素知识。

3.3 新课程复习中模糊模块间的界限，复习“整体”的化学

新课程的新授课中是按模块分开学习的，但在复习中应针对高三学生的思维特点，整体地复习。通过复习，学生会认识到化学知识的连贯性与整体性。另外，打破原来的模块界限，在复习课中整合这些内容，也使学生能产生新鲜感，激发学习兴趣。

3.4 坚持做有教育价值的实验

既然在元素化合物的新授课中我们离不开通过实验探究认识化学物质，为什么在复习课中不坚持这样做呢？当然，这时的实验不应当仅仅是新课的重现，复习课中的实验是有教育价值的，有思考意义的实验，这是教师在进行教学设计中要花心思思考的。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部制订普通高中化学课程标准(实验).北京:人民教育出版社,2003:31-35

[2] 宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书(必修).化学1.北京:人民教育出版社,2007:97-102

（感谢金陵中学 江敏老师对本文中教学案例的指导）

 

                                        对高三化学复习课效率的反思

《中学化学教学参考》2011/9

摘要：从分析高三化学复习课的普遍现状出发，针对高三化学复习效率提出几点质疑，由此结合具体教学案例提出改善复习效率的三点策略。

关键词：高三化学复习；反思；效率

一、高三化学复习课的普遍现状

高中三年，以两年时间完成新授课，花高三一年时间复习，是国内各中学现阶段普遍的做法。通常一学年的化学复习分成三个阶段。第一阶段按课本顺序回顾整理知识点（大约4至5个月），第二阶段就高中化学的重点、难点进行小专题复习（大约2个月），第三阶段综合练习、模拟训练（大约1个月）。每个阶段都会辅以大量练习与测试，基中不少是重复性练习。

在这三个阶段中，耗时最长的是第一阶段。而以“炒冷饭”的方式进行一轮复习是常见的做法。在这轮复习中，教师通常会编写内容详尽的讲学案，帮助学生梳理已学知识，课堂上教师讲解知识点、讲解例题、组织化学方程式的默写、测验等，学生听课、填写讲学案、做练习等。这样的课堂往往没有真正的师生互动，没有化学实验，没有真实生动的“情境”。

二、对高三化学复习效率的几点质疑

以上复习的现状特别是一轮复习的现状，是师生们都觉得枯燥无趣的，但许多老师“无奈”而“认真”地做着，因为觉得那是“有效”的、“必须”的。下面是几点普遍的看法及笔者的质疑。

1． 掌握基础知识是综合应用的前提，所以发放讲学案、梳理知识点是必须的。

在掌握基本知识点的基础上才有综合应用这并没有错，但有几点值得思考：①教师对知识点的梳理、归纳能替代学生的复习吗？学生仅是填写讲学案和默写化学方程式就能有效地促进他对基础知识的理解性回顾了吗？从众多高三化学复习课堂的现状看，通常是教师准备得辛苦、讲得卖力，而学生无精打彩，多凭意志力在维持学习。教师讲得高效并不等同于学生学习的高效。学习是他人无法替代的事，学生的积极性没有调动起来，一切的高效都是“零”。②梳理回顾知识点的工作一定要在课堂上由教师帮助完成吗？作为十七八岁的高三学生，所有知识点都是学过的，完全有能力自己整理、回顾，而整理的过程也是理解知识框架及知识间联系的过程。由教师替代学生完成，看似省时高效，实则剥夺了学生思考的机会。师生共同学习的课堂，应当用于完成更有挑战性、更有价值的学习任务。

2．高中化学新课程设置的三维目标在高三复习课中是空洞的，至少知识与技能的目标应占有绝对的主导地位。

纸笔测试并配有标准答案这一评价形式确实使得强化知识点、强化习题训练的方式是有效的。但学习的主体是学生，如果没有情感的调动，没有积极的参与，何以达成知识与技能的目标呢？我们化学复习的现状是不是更多地关注了知识本身，如知识点的回顾和知识体系的完整，而忽略了学习者本身？知识本位的复习课是否该转变成人本位的复习课？

三、改善高三复习课效率的几点策略

1． 保持复习课的新鲜感——话题式教学设计

复习课的新鲜感来自于对复习内容的重组与整合，不适宜再如新授课那样按模块分开复习，如何整合？寻找一个话题，设置一系列涉及到各模块的问题应当是可行的做法。例如，以“硫酸铜的制备”为话题，设置如下问题：①工业上如何以铜为原料制备硫酸铜？②几种制备方法的优劣如何评价？③铜和稀硫酸的混合物中加入双氧水溶液，为何能得到硫酸铜？涉及到哪些化学反应？④铜和稀硫酸的混合物中加入稀硝酸，为何能得到Cu²⁺？涉及到哪些离子反应？⑤蒸发含有Cu²⁺、SO₄^2-、NO₃^-的混合溶液，可以得到什么晶体？判断的依据是什么？⑥逸出溶液的氮氧化物如何回收利用？涉及到哪些氧化还原反应？⑦如果氮氧化物都得以回收利用，硝酸在整个过程中起什么作用？以上这些问题涉及到硫酸、硝酸的化学性质，对氧化—还原反应的理解，对离子反应的认识，对结晶过程中竞争性、有序性的认识，对催化剂的理解等等。

再如，以“碳原子的成键方式”为话题，设置如下问题：①碳原子有哪些成键方式？②以这些方式成键的碳原子分别是什么杂化方式？键角是多少？③含有这些杂化方式碳原子的典型物质有哪些？其分子是怎样的空间构型？怎样结合价层电子对互斥理论理解这些分子的构型？④从甲烷到烷烃再到环烷烃，相同杂化方式的碳原子使它们的构型有怎样的关联？⑤金刚烷（C₁₀H₁₆）和金刚石中的碳原子是什么杂化方式？它们的分子构型之间有何关联？它们与环已烷的分子构型又有何关联？⑥从乙烯到苯，相同杂化方式的碳原子使它们的分子构型有怎样的关联？⑦如果以苯环作为结构单元，在平面无限延伸，得到怎样的结构？⑧石墨中sp²杂化的碳原子与它的平面结构有何关联？怎样从结构上理解石墨的导电性？⑨足球烯（C₆₀）和碳纳米管中的碳原子是什么杂化方式？如何从结构与性质上理解它们与石墨的关联？以上这些问题涉及到必修、选修3、选修5等模块的内容，既有对课本中介绍过的典型物质的回顾，也有对并不熟悉的新物质、新材料的推想，这样的话题容易激发起学生的新鲜感和学习热情，并培养学生一种立足现在看未来的眼光。

2． 复习课应超越对具体事实的认识——进行概念性思维

化学学科的具体事实十分繁杂，这也是中学生对化学学科感到学习困难的原因。过去的复习，往往更多关注对事实（物质性质、具体反应、化学概念、化学原理等）的掌握，而忽视了培养学生超越对具体事实的认识，进行深层的概念性思维的能力。高效的化学复习课，应当将教学的重心从对事实的记忆转移到在事实基础上的深层概念理解上。因为深层的理解力是今后进一步学习和发展所必须的。

例如，在研究“铜和稀硫酸的混合体系中加入H₂O₂后发生什么”这个教学环节上，我们可以观察到的实验现象是：溶液变蓝，并产生无色气体，分析这一现象可知：Cu+H₂O₂+H₂SO₄==CuSO₄+2H₂O，2H₂O₂=2H₂O+O₂↑。通常教学便到此为止，但这仅仅还停留在对具体事实的认识这一层次，超越这些事实，我们还应有怎样的深层思维？①为什么反应中不产生H₂，不是H⁺而是H₂O₂将Cu氧化？复杂的反应体系中，多种微粒具有氧化性时，实际反应则是竞争的结果。②如果要将观察到的现象在一个反应方程式中表达：Cu+H₂O₂+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O+O₂↑为什么配平的结果会有无数种？复杂的反应体系中，发生着两个并行的氧化还原反应，它们的得失电子关系相互独立，不宜合并。如果我们要把它们合在一个方程式中写需要知道涉及两个反应的一些物质的量的关系。③为什么在这个反应体系中，H₂O₂会发生分解？体系中的Cu²⁺等微粒会不会催化它的分解？产生Cu²⁺的反应会不会放热促进了H₂O₂的分解？真实的化学反应体系的情况是多么复杂啊！在这里，对反应体系中竞争性的认识，对并行反应的定性和定量化理解，多因素地综合考虑复杂体系中的问题等都是超越了具体化学事实的深层思维，它对学生今后是否能处理未知的新问题有极大的影响，应当成为一种思维习惯。

再如，在研究“铜和稀硫酸的混合溶液中滴加稀硝酸”这一教学环节中，通常的教学会关注：①现象：溶液变蓝，产生无色气体，在试管口变成红棕色。②涉及到的离子反应：3Cu+2NO₃^-‑+8H⁺=3Cu²⁺+2NO↑+4H₂O。③尾气的吸收处理：2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO。同样，这也只是停留在认识具体事实这一层面上，可以怎样超越事实进行深层思维？①如果对反应后的溶液恒温蒸发水份，析出的是硫酸铜晶体还是硝酸铜晶体？这样的判断是要凭事实说话的，那就是这两种物质的溶解度数据，判断的结果给我们的启示是：结晶的过程也是有“竞争性”的！这是化学事实背后普遍存在的规律。②尾气处理后硝酸如果循环使用，那从整个过程看，硝酸有没有损失？如果没有损失那它的作用是什么？此时催化剂的形象便生动地登场了：实则参与反应，但整个过程前后它的质量和化学性质并没有变化。③HNO₃在溶液中实为H⁺和NO₃^—，在溶液中有稀硫酸存在的情况下，加入如硝酸钠这类的硝酸盐是否也有相同的效果？溶液中的反应是离子间的反应，这是化学反应中的微粒观！

3． 学生喜欢挑战与惊喜——课堂要引发认识冲突

复习课为什么枯燥？一是内容重复，二是问题陈旧。关键是认识问题的视角没有变化，不能与学生已有的认知发生冲突，一味回顾旧知识，自然引不起学生兴趣，所以设置认知冲突的教学环节是复习课中要考虑的。例如，还是在研究“铜和稀硫酸的混合体系中加入H₂O₂后发生什么”这个教学环节上，开始只需提出要求“观察实验现象并以化学方程式表示其中的变化”，此时多数学生会习惯性地试图用一个化学方程式表示（新授课中通常是对简单反应体系的认识，这是学生眼中已有的视角）。当他们对已写出的Cu+H₂O₂+H₂SO₄→CuSO₄+H₂O+O₂↑进行配平时，会有些不知所措，但学生也会习惯地用小系数去尝试，如：Cu+3H₂O₂+H₂SO₄=CuSO₄+4H₂O+O₂↑。不深入思考的学生会觉得任务已完成，但当他们发现其他同学还能写出如：2Cu+4H₂O₂+2H₂SO₄=2CuSO₄+6H₂O+O₂↑等不同系数的方程式时，认知冲突就发生了：以前学过的氧化还原反应只有唯一的配平系数啊，这是怎么回事？在这样的教学环节中，求知的欲望自然引发，求解之后的惊喜也会自然产生。其实这样的教学还传递给学生一种信息：认识是不断发展的，学无止境。

再如，在讨论“举例说明含有sp³杂化碳原子的物质及其分子构型”这一教学环节中，学生会列举甲烷、链状烷烃、环烷烃等实例。当要求他们搭建分子模型时，他们也会注意到因为sp³杂化的碳原子键角为109°28′，因此有了甲烷的正四面体，烷烃的锯齿状，环已烷的船式或椅式构象等，这些都与新授课中已有的认识吻合。可当他们观察环丙烷、环丁烷等的分子模型时，认识冲突就发生了：象环丙烷、环丁烷这样的小环，怎么能满足109°28′的键角呢？与几何学知识矛盾啊！在思考这一矛盾的过程中，学生自然认识到，这是几何原理与碳原子成键方式间的一种相互妥协，它导致小环的键必有所弯曲，并且环张力一定很大，易开环。在这一基础上可进一步阔视野，联想到立方烷（C₈H₈），它可看成六个环丁烷的组合，必然张力很大容易开环，如果将C₈H₈中的8个H原子取代成8个硝基，成为C₈(NO₂)₈，那它作为现今除核炸药外最猛烈的炸药将是很自然的事了！

四、对高中化学复习课的前景展望

发达国家中学化学教学中难得见到我国现在普遍存在的这类复习课，这确实与我们的评价方式密切相关。如果高考这一评价方式从形式到内容能更趋于合理的话，我们现存的高中化学复习课是否可作如下调整：

1．延长新授课时间，压缩复习课课时。新授课中的教学环节是需要充分展开的，探究更是需要时间。我们完全没有必要匆忙而草率地结束新授课而留大量时间用于枯燥乏味的复习，这样做的结果只能使学生远离化学。

2．编写适用于高三复习的“主题研究式”教材。话题式高三化学复习课虽然效果好，但话题的组织、问题的设置对一线教师来说还是困难的。如果能编写出高三复习适用的“主题研究式”教材，则可以教材专家的智慧受惠于广大高中教师，提升课堂效率。

3．组织学生编写高三复习的讲学案。复习的过程应当是知识应用的过程。组织学生承担这类原本由教师承担的工作，可使学生在做中学，在用中学，真正领悟学习的真谛。

总之，教育最终是为了人的发展，而愉快的学习体验是人健康发展，特别是终身学习、持续发展必不可少的。我们似乎更多地强调了学习的刻苦而忽略了学习的乐趣。新课程的三维目标是合谐统一的，我们无法忽略情感的体验、过程方法的理解而直奔知识与技能的目标。由于高考评价为纸笔测试，所以高三的化学复习更易让教师产生一种错觉：急切而目标鲜明地进行复习、应试，那就是高效地教学。这种急功近利的心态会让我们的学生损失太大：损失了学习的乐趣，损失了深层思维的乐趣，损失了交流倾听的乐趣，损失了动手探究的乐趣，其结果只能是欲速则不达，且对学生今后的发展危害巨大，这样的高效只能是低效甚至无效。

参考文献

［1］（美）H.Lynn Erickson.概念为本的课程与教学［M］.兰英，译.北京：中国轻工业出版社，2003：13-35.

［2］保志明.例谈新课程元素复习课中的整合性教学设计［J］.化学教育，2009，（1）18-20

 

 

 

运用实验体现概念的建构过程

——“离子反应”的教学与思考

《中学化学教学参考》2012、3

高中化学的起始课中就有不少化学概念，如必修1中的“物质的量”、“电解质与非电解质”、“离子反应”、“氧化还原反应”等。而目前较为普遍的教学现状是将概念教学简单处理成“一个定义，几点注意”的条目陈述，然后辅以大量习题训练，认为这是一种省时省力、便捷高效的教学。殊不知这一做法严重背离了概念的“本源”。概念是人们对事物本质属性的认识，是逻辑思维的最基本单元。这一特点决定了概念不是教师“讲”出来的，是学生自己通过对具体事实的体会并加以逻辑思考建构出来的，教师的作用只能是也必须是设计认识概念的教学过程，而这一过程的特点一是从表象入手，二是与思维联系。在这一过程中，化学实验通常是很好的载体，但如何用好实验是需要精心策划的。

本文以人教版必修1第二章第二节“离子反应”的教学以例，谈谈这一高中化学典型概念的教学处理。

一、 对化学反应的认识是认识离子反应的前概念。

科学概念的形成是有过程的。科学教育的意义不仅在于让学生掌握这些科学知识，更重要的是了解这些知识的产生过程，懂得这些知识的可信度——是绝对的还是可变的，这就是形成科学素养的过程。在学习“离子反应”概念之前，学生对电解质在溶液里进行的复分解反应不是没有认识的，这种认识就是学生的前概念，是“离子反应”教学设计的基础。教师要做的是让学生发现前概念的局限性，发现复分解反应并不是象他原先理解的那样是两种物质在反应，而是只有“部分”离子在反应。那么怎么才能发现这个问题呢？教学是从提问与实验开始的。

问题1：有4种物质：Ba(OH)₂、HCl、H₂SO₄、Na₂SO₄，都属于电解质（这是前一节已形成的概念），它们的溶液任意两两混合，可能有哪些反应发生？

学生能写出3个反应：Ba(OH)₂+2HCl = BaCl₂+2H₂O、Ba(OH)₂+H₂SO₄=BaSO4↓+2H₂O、Ba(OH)₂ +Na₂SO₄ = BaSO₄↓+2NaOH，然后请他们动手实验，验证一下这3个反应的发生。这里设计的问题与实验都很平实容易，意在激活学生的前认知，为下一问题作铺垫。

二、 如何通过实验让离子“看得见”？

学生在动手验证3个反应时会发现，除2个反应中有白色BaSO₄沉淀可以观察之外，Ba(OH)₂与HCl溶液的反应几乎没有明显现象，但从理论上知道反应在发生。因此，下一个问题自然产生了：

问题2：怎样让这个不易观察的反应“看得见”？

当学生还没有建立起“离子反应”概念时是不会想到要“看见”溶液中的离子的，所以教师的问题只能从他们的认知出发，先来解决实验中自然产生的问题。“自然”是概念教学中特别要重视的，因为这种“自然”就体现出学科知识本身的逻辑性和学生思维的逻辑性。学生用以往所学知识自然能想到使用指示剂酚酞可判断酸碱反应的发生，于是再次请他们实验验证：先在Ba(OH)₂溶液中滴入酚酞，重新做刚才3个反应，实验完成后填写表格：

表1 滴有酚酞的Ba(OH)₂分别与HCl、H₂SO₄、Na₂SO₄反应情况

反应物质		溶液颜色	沉淀情况
Ba(OH)2 滴有酚酞	HCl
	H2SO4
	Na2SO4

不惜花时间将3个简单的复分解反应的试管实验做两遍是有意义的。在这样的前后对比中，具体物质逐渐退场，特定离子逐渐登台，慢慢进入学生的视线了，当然还要配以教师合理的提问启发。如：酚酞的红色让我们“看到”了溶液中的OH^-，那怎么理解红色褪去这一现象？如何用化学语言表达？（OH^- +H⁺=H₂O）从元素的来源看，如何理解BaSO₄白色沉淀的生成？如何用化学语言表达？（Ba²⁺+SO₄^2-= BaSO₄↓）Ba(OH)₂与Na₂SO₄溶液的反应中，OH^-没有变化，那么Na⁺会有变化吗？理由是什么？（可以从溶液电中性的角度分析。）这些问题带着学生从实验观察的表象出发，进行富有逻辑性、条理性的思维，逐步在头脑中将概念建构起来。

在Ba(OH)₂与HCl溶液反应时，我们通过酚酞红色褪去已知OH^- +H⁺=H₂O，那么Ba²⁺、Cl^-有没有变化呢？这是个有些挑战性的问题。溶液中的具体离子虽然我们的眼睛看不见，但上节课的学习中学生见过如何知道溶液中有无自由移动的离子——通过导电性实验。因此在此重现导电性实验。如果以数字传感器来做，则更能体现出滴加溶液时导电能力的动态变化过程，但这不是重点，用传统的灯泡暗亮来观察也可。因为两种做法的思维设计是一样的，只是技术手段不同。

图1 Ba(OH)₂溶液中滴入盐酸时电导率的变化

那么到此为止，学生已初步建构起“微粒观”，认识到溶液中的这些复分解反应实质上某些离子间在反应，而另一些离子并没有参加反应。这一切都是他们亲眼“看到”的，因而真实可信，在这一基础上形成“离子反应”的概念便水到渠成，有理有据，大可不必搞成“写、改、删、查”的规则教学，那只是应试手段，并不是科学教育。

三、 如何通过实验让离子间的关系“看得见”？

还有一个新问题是刚才的系列实验中没有“看到”的。那就是Ba(OH)­₂与H₂SO₄溶液的离子反应是Ba²⁺+SO₄^2-= BaSO₄↓、OH^- +H⁺=H₂O，各自独立，还是存在关联？如果存在关联，那么怎样关联？Ba²⁺+ SO₄^2- + OH^- +H⁺= BaSO4↓+H₂O、Ba²⁺+ SO₄^2- + 2OH^- +2H⁺= BaSO4↓+2H₂O、Ba²⁺+ SO₄^2- + 3OH^- +3H⁺= BaSO4↓+3H₂O、2Ba²⁺+ 2SO₄^2- + OH^- +H⁺= 2BaSO4↓+H₂O……等若干离子方程式都能将那两个离子反应关联在一起并符合“方程式”所要求的守恒关系，那么哪个是真相呢？又要让实验事实说话了。

以电导率探头和pH计探头同时伸入Ba(OH)₂溶液，同时测定滴入H₂SO₄时两者的变化，得下图：

图2 Ba(OH)₂溶液中滴入H₂SO₄溶液时电导率和pH的变化

分析图像可知，当pH≈7时意味着OH^- +H⁺=H₂O的反应完成，当电导率近似为零时意味着Ba²⁺+SO₄^2-= BaSO₄↓的反应也完成了，而它们几乎是同时的！也就是说2个离子存在着联系，OH^-耗完时Ba²⁺也耗完，从来源看，Ba(OH)₂=Ba²⁺+2OH^-，因此正确的离子方程式只能是Ba²⁺+ SO₄^2- + 2OH^- +2H⁺= BaSO4↓+2H₂O。

到此，通过实验更重要的是通过对实验现象的理性思维，离子反应的概念已基本形成，学生也因此体验到离子方程式书写的一般方法，其实只有一点，就是尊重反应的客观事实，实事求是地表达反应的实际情况，包括离子实际反应的计量关系。离子方程式的书写不再是规则的教学，而是对真实世界的简洁描述。

离子方程式除了简洁真实之外，它还有普适性的特点，这也是包含在离子反应这一概念中的，因此，有了下一个环节。

四、进一步比较离子方程式与化学方程式的特点与联系。

问题4：这些离子方程式还能代表哪些反应？

对于OH^- +H⁺=H₂O和Ba²⁺+SO₄^2-= BaSO₄↓这两个离子方程式，学生都能写出不止一个化学方程式与之对应，从而得出离子方程式不仅可以表示某一个具体的化学化应，还可以表示同一类型的离子反应的结论。但当他们考虑Ba²⁺+ SO₄^2- + 2OH^- +2H⁺= BaSO4↓+2H₂O所对应的化学反应时，似乎除了Ba(OH)₂与H₂SO₄的反应之外找不到其它了。也有同学想到了Ba(OH)₂溶液与NaHSO₄溶液的反应，但更多同学不同意。这里自然引发了学生进一步认识的兴趣，作为高一“离子反应”的起始课，我们也不必那么心急地给出答案，教师可将此布置成课后研究的作业，并请他们讲述得出结论的理由。从实施情况来看，学生确实动了脑筋，大部分同学的作业都表示应分哪种物质过量来讨论。总之，他们认识到离子方程式的书写不是依据教材上的那些规则，而是依据客观实际。这是科学教育应当教给学生的基本态度。

五、 几点建议

教育的最终目的是为了人的发展，而科学教育在培养人的理性思维上更是责无旁贷。概念教学如果没有了建构的过程，没有了对事实的观察，没有了理性的分析，只有书上的定义和强加给学生的注意事项，那就是不讲理的教学，与培养科学理性背道而驰。

新课程高中数学人教A版的主编寄语中说“数学概念、数学方法与数学思想的起源与发展都是自然的。如果有人感到某个概念不自然，是强加于人的，那么只要想一下它的背景，它的形成过程，它的应用，以及它与其他概念的联系，你就会发现它实际上是水到渠成、浑然天成的产物，不仅合情合理，甚至很有人情味。”这在高中化学概念中同样适用。而为学生设计出建构化学概念的教学环节是需要重构教材的，而能这么做的前提一是教学的目标要指向人的发展而非应试，二是教师要加强专业学习。

 

 

                                   理性思维帮助形成基本观念

                                ——“分散系及其分类”的教学与思考

《中学化学教学参考》2012。4

“学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标。”^[1]基本观念是在学生对核心概念和典型事实深刻理解的基础上，通过不断地抽象概括而形成的。因此，基本观念的形成需要学生主动地参与深层次的思维活动。这种思维活动就是科学理性思维。因为它有明确的思维方向，有充分的思维依据，能对事物或问题进行观察、比较、分析、综合、抽象与概括。而在化学学科中，基本观念的形成更与理性思维有着天然的联系。因为化学是在分子原子水平上研究物质的，而理性思维属于代理思维，它是以微观物质思维代理宏观物质思维的。因此，在化学课堂教学中借助化学概念帮助学生形成化学基本观念的过程，就是帮助学生深入理解化学本质、发展理性思维能力的良好契机。在课堂教学中教师应先于学生进行基于具体事实、核心概念的观念性理解，对具体知识进行选择性使用，把它们作为形成基本观念的教学素材。教师需要精心设计便于课堂开展的探究活动，设置充满理性思考的问题，才能使学生主动参与深层次的有学科特色的理性思维活动。

当前，不以理性思维来建构化学概念，以习题教学代替概念教学的现象比较普遍。因此，如果所教概念不是高考考查的重点（如“胶体”、“分散系”等）时，很多教师在教学时便因无题可做而无话可说，潦草处理，更谈不上以理性思维来帮助形成化学观念。本文以人教版必修1第二章第一节中“分散系及其分类”的教学以例，谈谈这一高中化学 “非重点”概念的教学处理。

一、 为什么我们的视角从纯净物转向了混合物？

课本中的“分散系及其分类”这一内容是在“分类”的背景下呈现的。让学生不解的是“物质”的树状分类图中纯净物的类别下枝繁叶茂、内容丰富，而混合物的类别下孤孤单单，以往的化学课专注于纯净物的研究，可是真正在生活中遇到的却大多是混合物。如果混合物仅仅是纯净物的机械相混，性质的简单叠加，那的确没有必要作为研究对象。那么研究分散系这类混合物的意义何在？研究胶体的意义何在？教学中如果对这一问题避而不谈，似乎缺少了思维上的逻辑性，过于突兀。“为什么要研究这一课题”常常是进行科学研究的第一步就必须要回答的问题，因为理性思维的特点就是“有据有理”，充满逻辑性。因此，明白“为什么要研究这一课题”也是理性思维的起点。本课的教学便是从引发学生对这方面的思考开始的。

问题1：怎样才能让混合物混得均匀？

在我们生活中，混合物比纯净物更为常见，而且我们经常还需要制造混合物，比如烧菜时既放糖又放盐。（演示蔗糖、食盐固体混合。）能混得均匀吗？为什么？怎样才能混匀？为什么加水后搅拌就混得十分均匀？

这里，从学生熟悉的生活现象出发，引发对混合物的思考：怎么才能混匀？希望学生透过宏观现象，看到微观本质，这就是以微观物质思维代理宏观物质思维的理性思维。学生联想到是由于水作了介质（连续相），将糖和盐分散成极小的分子、离子等微粒（分散相），才会混匀的。正因为混得十分均匀，体系十分稳定，所以这一混合体系才有了作为一个整体研究的必要性。这就是分散质粒子小于1nm的溶液分散系统。

此时可向糖盐水溶液中继续加入泥沙，通过观察大颗粒悬浮及下沉的现象，联想到粒子大于100nm的浊液是不均匀、不稳定的，因而也没有研究的必要性。这样，从思维的连续性来看，介于两者之间的胶体系统便自然出现了。它的较均匀、较稳定也是学生们所能预测的。而它作为一个系统整体的独特性正是我们所感兴趣的和需要认识的。生活中经常需要制造胶体这种分散系统，如豆浆、油漆、有色玻璃等，一是希望得到均匀、稳定的混合物，二是希望应用这一混合物整体的独特性质（如纳米材料）。因此，引导学生将视角从纯净物转向混合物，关注到分散系统是有意义的，它有助于学生形成更广阔的看待物质世界的视角。

二、 怎样理解胶体与具体物质的关系？

在根据分散质粒子大小界定胶体的概念后，接下来通常的做法就应当是认识胶体的性质。而目前教材上要求学生了解的胶体的主要性质只有丁达尔效应。从知识目标看，这很容易达成，告知便可，无从探究。那我们接下来教学的着眼点在哪里呢？课本上以“科学探究”的栏目呈现了制备Fe(OH)₃胶体的实验，以丁达尔效应区分Fe(OH)₃ 溶胶与CuSO₄溶液的实验，过滤分离胶体与浊液的实验，但这似乎并没有能“探”出什么究竟来，反倒引起高一学生许多疑惑：Fe(OH)₃在初中认识时不是沉淀吗？怎么又变成了胶体？如果FeCl₃溶液与H₂O能制得Fe(OH)₃ 胶体，那Fe(OH)₃ 怎么不和生成的盐酸反应？因此，实际教学中不顾学生的认知现状，一味盲从教材是不妥当的。没有充足证据、没有充分理由就下结论是与理性思维相悖的。教师需要依据对学生的了解，重新设计富有理性思维特色的、有教育价值的教学活动，帮助学生形成看待物质世界的新眼光。基于上述考虑，安排了如下的教学活动。

问题2：能否利用食盐水和酒精制得胶体？

这是个开放性的问题，答案自然要试了才知道。教学中给学生提供浓食盐水、无水酒精等药品，让学生自由探究。学生们都知道要将两者混和在一起，至于如何混和，滴加顺序、滴加剂量等，那就各有各的想法和做法了。实践下来，学生们的实验方案和结果果然是各不相同，有些因滴加得过多过快，使得大量固体NaCl析出，有些因较好地控制了滴入量（2~3mL无水酒精中滴入1滴浓食盐水），并充分振荡，得到了NaCl胶体。这里，“丁达尔效应”只是检验是否得到胶体的工具。

这是个很有意思的教学环节。学生们探究时的“混乱”、“五花八门”，正是教师希望看到的，因为“科学探究”本身就意味着尝试，尝试就意味着成功与失败并存。而在接下来的相互交流中学生们会自觉地从自己与他人的成功或失败中反省原因，深入思考。这是一种理性的思考，它以自己的实验现象以及他人实验现象作为证据，在大脑中进行逻辑推理（因为成功失败的情形都有，推理的证据则更为充分），这是“润物细无声”的科学理性教育。同时，他们在这一过程中看到了NaCl溶液、NaCl胶体、NaCl浊液，这些现象应当对他们有所触动：NaCl不总是形成溶液嘛！这里已经为后面理解胶体与具体物质的关系，形成三种分散系间存在联系的基本观念埋下了伏笔。

问题3：能否利用NaCl溶液和AgNO₃溶液制得AgCl胶体？

如果说从NaCl溶液到NaCl胶体已经开始引发学生对胶体与具体物质间关系的思考的话，那从熟悉的AgCl浊液到AgCl胶体便是进一步将这种思考引向深入。课堂提供给学生饱和NaCl溶液、0.01%NaCl溶液、2%AgNO₃溶液、0.01%AgNO₃溶液。同样，让学生自由探究。选择哪种浓度、多少剂量、何种顺序，一切都是试出来的。很明显，有了前次经验后，学生们大多学会了有意识地去控制AgCl颗粒大小了。这种“有意识地控制”显然也是理性思维的结果。他们发现低浓度、小剂量、慢慢加，可以较好地得到AgCl胶体。

经历了以上两个探究环节后，教师再提出“怎样理解胶体与具体物质的关系”这一问题便是水到渠成。胶体只是物质的一种存在状态，而不是哪个物质的固有的状态。物质的性质不仅与物质的结构有关，还与物质的存在状态有关。这些已经是属于观念层面的认识了，这些观念是隐藏在具体的化学事实背后的，即使教师把上述结论板书出来讲给学生听，那它还只是“知识”，没有成为学生的“观念”。因此这一认识必须也只能是学生自己“探”出来、“思”出来的。理性思维帮助他们形成观念，他们通过对具体事实进行思维加工后，再经概括整合升华出来才能获得上位的观念性认识，教师的作用只能是设计充满理性思维的活动与问题。

三、 不同分散系之间存在联系吗？

世界是普遍联系的，这是哲学层面的基本观念。那么在分散系的教学中，我们有机会从化学的视角形成这一基本观念吗？机会其实就在简单的实验中。在学生制备NaCl胶体、AgCl胶体的探究活动中，总能找到一些留有NaCl浊液、AgCl浊液这些“失败”产品的试管，从上至下照射这些上层为清液、下层为沉淀的试管，发现只有中间部分丁达尔效应最为明显。振荡试管，形成明显的浊液，再照射时也能观察到光路。这一现象说明在浊液这一分散系中也是存在着胶体颗粒的。如何从微观角度理解这一现象？Ag⁺和Cl^-相遇生成AgCl分子，许许多多的AgCl分子在溶液中聚集最终得到大颗粒，表现为AgCl浊液，而聚集的过程就一个颗粒不断“长大”的动态过程。既然存在着颗粒的生成与长大，那各种大小的颗粒同时共存便不难理解（见附图）。三种分散系之间是存在联系的，因而也是可以相互转化的。我们可以控制条件，使颗粒主要“长成”我们需要的大小。

附图 AgCl颗粒在溶液中生成与长大示意图

这是一个再次寻找证据进行理性思维的过程。通过简单的实验以及对实验现象的深入思维，我们体会到分散系之间的联系与转化，这是多么生动直观！化学的基本观念如微粒观、联系观、变化观等就是在这些思维活动中不断地形成、修正和完善的。

四、 分而又合，合而又分，分散系中各成份保持其独立性。

以上对胶体的认识更多是关注了胶体分散系作为系统整体的独特性，那么作为混合物，其中的各成份不是还应保持其独立性吗？这一点是不是也该让学生有所认识呢？毕竟，“混合”并不等同于“化合”。本节教学中教师演示了固体酒精的制备与燃烧。将2~3滴饱和醋酸钙溶液滴入10mL无水乙醇中，即可制得果冻状的固体酒精，这属于凝胶。将其置于石棉网上，可被点燃，燃烧后剩下了白色的醋酸钙固体。通常，教师只将其作为趣味实验进行演示，但这没有很好地挖掘出实验的教育功能，其根本原因在于没有围绕实验设计出渗透理性思维的问题。什么在燃烧？什么被剩下？这样的问题虽然简易答，但会引发学生的深入思考：凝胶中的乙醇保持着原有的能燃烧的性质，而醋酸钙不能燃烧，因此剩下。胶体中的各成份还是保持着各自的独立性的。这是对分散系认识的进一步加深，初步形成对分散系分而又合，合而又分的观念性认识。

五、 几点反思

所谓化学基本观念，不是化学知识，也不是化学知识的简单组合，它是学生通过化学学习在头脑中留存的，在考察它周围的化学问题时所具有的基本的观念性的东西，也可以认为是学生获得的对化学的总观性的认识。当具体知识逐渐被遗忘之后，基本观念将长久相伴，影响人的理解、判断、决策。因此教学中帮助学生形成正确的化学观念的重要性不言而喻。遗憾的是，在如今的教育大环境下，化学基本观念因为难以进行纸笔考查而难以进入化学教师的视野。能在考卷上书写出来的答案，就算是属于观念层面的，也可能只是学生的“知识”而不是头脑中的真正“观念”。如果能在教学中对理性思维的给予真正关注，就不会会简单化地将“观念”变成新的“知识”教给学生。因为与理性思维相适的，是批评地力求充分证据的思维方式。虽然''证据''不可能完全客观，但理性思维对此可以进行反复批判、分析、验证、纠错，找到一定条件下最充分的理由或依据。因此，虽然''充分''和''证据''并非无疑，然而批评地力求充分证据的理性思维方式，与依靠权威、信仰、偏见、情绪，以及杂乱无章的思维方式仍有根本的区别。这种批判求真的过程正是理解科学本质，形成科学观念的过程。

参考文献

［1］宋心琦，胡美玲.对中学化学的主要任务和教材改革的看法［J］.化学教育，2001，（9）.

［2］毕华林. 走向生本的教科书设计［M］.济南：山东教育出版社，2006：191-198.

 

 

 

对元素化合物实验教学功能的思考

《中学化学教学参考》2012。6

摘要：元素知识部分安排的实验，固然有着使学生获得感性认识的重要功能，但更重要的它是科学教育的重要组成部分，伴随着科学实验的科学思维过程是更有教育价值的教学内容。因此充分展示元素知识实验的思维过程，才能充分体现元素化合物实验的教学功能。

关键词：元素化合物实验；科学思维；教学功能

元素化合物知识是化学1模块教学内容的主要组成部分，也是中学化学的重要内容。相对于化学概念及原理，元素知识显得具体而感性，因此教材中安排了大量实验，希望教师能充分运用实验，帮助学生形成对物质性质的认识，增强学生观察和分析问题的能力。鉴于中学生的知识背景和课时限制，这些实验少数是探究性，大量是验证性的。目前的普遍现状是，对于验证性实验，教师即使不是照方抓药，也较多关注在如何改进做法及用量使现象更明显，如何改进实验装置以减少污染，如何强调实验规范使学生更能应对考试等。这已在某种程度上偏离了实验教学的方向。“一个化学实验，不论是演示实验还是教学实验，都可以归纳为作为实验对象的物质体系（若目的在于探究化学变化过程，也可以称作化学体系）；适当的仪器装置和必要的安全措施；合理的实验步骤和规范的操作技术。虽然三者不可或缺，但是从学科教育的角度来评价，应当认为它们的重要性是不等同的，而且是依次递减的。” ^[1]

笔者认为，元素知识部分安排的实验，固然有着使学生获得感性认识的重要功能，但更重要的它是科学教育的重要组成部分，伴随着科学实验的科学思维过程是更有教育价值的教学内容。科学教育要帮助学生形成的是理性思维。这种思维有着明确的思维方向，有充分的思维依据，能对事物或问题进行观察、比较、分析、综合、抽象与概括。因此充分展示元素知识实验（即使是验证性实验）的思维过程，才能充分体现元素化合物实验的教学功能。

一、 对实验目的的思考是体现实验教学功能的前提。

人教版必修1第四章第四节中有浓硫酸和蔗糖制成“黑面包”的经典实验。怎么做这个实验取决于为什么要做这个实验。这是一个能综合体现浓硫酸的吸水性、脱水性和强氧化性的好实验。我们对比一下苏教版必修1提供的做法：取 2g蔗糖，放入大试管中，加入约5mL浓硫酸，迅速搅拌，然后塞上带玻璃导管的橡皮塞，将玻璃导管的另一端插入盛有品红溶液的试管中，观察实验现象。这么做显然更在意产物SO₂的检验及减少对环境的污染。但从借助实验增强学生对浓硫酸的感性认识、培养学生观察分析能力来看，前者因为有明显的“上涨”现象而具有强烈的视觉冲击力。因此教师愿意做“黑面包”实验，而且愿意研究改进配方以期待课堂的演示效果更好。但学生能理解教师的这番良苦用心吗？有冲击力的实验现象能引发学生对浓硫酸性质的深入思考吗？教师能否将自已试验最佳效果的过程展示给学生？因为这原本就是伴随着科学思维的科学过程。

表1 蔗糖与浓硫酸反应的对比实验

实验序号	药品及用量	实验现象对比
1	蔗糖20g，浓硫酸15mL	逐渐变黑，“黑面包”上涨至烧杯口。
2	蔗糖20g，浓硫酸15mL，水2mL	迅速变黑，“黑面包”上涨超过烧杯口10cm。
3	蔗糖20g，浓硫酸15mL，水200mL	蔗糖溶解，不变黑。

通常的做法是只做实验2，因为照实验2的药品配方做有着最震撼的效果。但这试出来的好效果是不是弱化了这个实验的教学功能呢？看看对比做3个实验的教学效果：先做实验1，学生关注到的是浓硫酸的脱水性。再做实验2，学生关注到了浓硫酸的强氧化性——与碳反应产生大量气体，并开始思考2mL水的作用——这引发了学生对浓硫酸吸水性的关注。加上实验3，学生心领神会：这一切都是“浓”硫酸的性质而不是“稀”硫酸的性质！

教师在课堂上演示元素性质的实验，不单单是为加深学生对物质性质的印象，更不是为展示自己的实验才艺，科学实验是培养学生思维的良好机会。从这个目的出发，我们才能将实验做得更具科学性。

二、 应围绕实验提出符合理性思维的问题。

理性思维是一种建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式，它的特点就是“有据有理”，充满逻辑性。在真实的实验现象的基础上进行逻辑分析，得出结论原本是科学学习的正常过程，而在如今应试气息浓郁的大环境下，学生有时会为迎合书本与老师说出缺乏独立思考的结论。教师在实验教学中应积极追问，引发学生思考。

如钠与水的反应，因太多的教辅都喜好将实验现象小结为“浮、熔、游、红、响”等几个字，学生往往不假思索地附和。但钠变成小球是易于观察到的现象，要描述为“熔成小球”便是要经过理性思维的。课堂上曾和学生有过这样的对话：

师：钠为什么会变成小球？

生：因为它与水反应，外面的钠被消耗了，均匀地被消耗。

师：（演示）切一块钠的小方块投入水中，迅速成小球在水面游动。

生1：是尖角处消耗的多，所以最后被“削”成小球了。

生2：好象不是被“削”出来的，似乎特别圆而且光滑。

师：不是被“削”出来的话，会不会是自己“撑”出来的？荷叶上的露珠为什么是个小球？

生1：表面张力……难道钠成液体了？

生2：是成液体啦！我用手指捏它了，又热又粘！

（学生都戴着医用乳胶手套做实验。）

希望学生观察钠在水中“熔成小球”从而认识到钠的熔点低，这往往是教师的一厢情愿。通过肉眼看到那个银白色的小球，就知道是“熔”出来的，这是需要理性思维的。如果课堂上不顾学生的认知与思维，将“熔”字轻易端出，则没有充分发挥实验的教学功能。

再如，人教必修1第三章第二节实验3-10：“在2支试管里分别加入5mLFeCl₂和5mLFeCl₃溶液，各滴入几滴KSCN溶液，观察现象并记录。”含有Fe³⁺的溶液遇KSCN溶液时变成红色，这无需质疑，但正如教材中图3-19中照片所示，一是颜色红黑难辨，二是状态是沉淀还是溶液难以观察。如果在未能观察清楚的情况下将“显红色”一笔带过，这样的实验教学就显得草率。因此，实验后要追问：是红色吗？还是黑色？是沉淀吗？还是溶液？引发学生再次动手，稀释后观察。在已经探明了是红色溶液的基础上，教师还可再补充演示：用试管取2mLFeCl₃溶液，然后全部倒掉，加2mL水于试管中后，观察到近乎无色的溶液（说明Fe³⁺浓度已很小。）再滴加KSCN溶液，得到鲜明的红色。这些问题和操作就是一种科学态度和科学方法、科学过程的展示，它比知道“Fe³⁺遇KSCN显红色”这一知识点更有教育价值。

三、 将简单试管实验进行整合，更能体现科学思维。

山东科技版必修1中关于硝酸的性质安排了3个实验：1观察浓硝酸 2浓、稀硝酸分别与铜的反应 3浓、稀硝酸分别与铁的反应。通常是的做法是将这3个实验逐一做来，逐一观察分析，书写化学方程式。但硝酸的这几个实验除了让我们了解硝酸的性质（不稳定性、强氧化性）外，还有没有其它的教学功能呢？浓、稀硝酸与铜会发生不同的反应，可是浓稀之间有明显界限吗？反应中由浓到稀不是逐渐变化的过程吗？基于对实验教学功能的考虑，有这样一些具体做法：

1．实验1中着重引导学生对久置浓硝酸呈黄色的观察。结合浓硝酸的受热分解实验，感受到NO₂气体是可以溶解于浓硝酸中的，因为本来在学生的认识中，NO₂遇水则会反应，不太敢想象还有“溶有NO₂呈黄色的水”。对这一实验现象的观察一是引起对浓硝酸易产生NO₂这一特性的关注，二是为后面理解铜与浓硝酸反应得绿色溶液埋下伏笔。

2．实验2引导学生对浓硝酸反应渐变性的观察。如图1所示，插有细铜丝的滴管吸入少量浓硝酸，观察到：①绿色溶液从铜丝上漫延开来，②滴管内产生了红棕色气体，③气体积累到一定量后，将绿色溶液压出滴管，铜丝与溶液分离，反应停止。这3个现象是按先后顺序逐一发生的。配合这些观察，教师应有序地提问和进一步实验，促进学生的理性思考：①绿色溶液是什么？红棕色气体是什么？②硝酸铜溶液是绿色的吗？（展示硝酸铜晶体与硝酸铜溶液）③NO₂气体为何能溶解在硝酸铜溶液中？（说明溶液中还存在大量未反应的硝酸，使得NO₂很快溶解达到饱和，然后才会逸出，先见到绿色溶液再见到红棕色气体也说明了这一点。）④演示：挤出绿色溶液后，加水，得蓝色硝酸铜溶液。这个蓝色溶液中除了有硝酸铜还有什么？（还有稀硝酸。）⑤演示：将蓝色溶液重新吸入滴管。可观察到平缓反应，不断产生无色气体。这里，在对浓硝酸实验现象的分析思考过程中，自然引发了稀硝酸与铜的反应，并能清晰对比出产物的不同，反应剧烈程度的不同。更重要的是，这个将浓、稀硝酸与铜反应整合在一起的系列实验让学生看到了反应的动态变化过程，比起孤立地做更能展示出科学思维过程。

3．实验3的主要目的是希望观察到浓硝酸能使铁钝化。铁比铜活泼，铜都能与浓硝酸如此剧烈地反应，那铁与浓硝酸反应岂不该有更壮观的现象？这是学生的心理预期。因此如果能先将铁置于硫酸铜溶液中表面置换出铜，然后将其放入盛有浓硝酸的试管，便能很好地对比观察这两种金属与浓硝酸反应的不同了。表面的铜会迅速和浓硝酸反应，溶液出现绿色，一旦银白色的铁全部暴露出后，反应便嘎然而止，形成鲜明对比。这样组合的目的是为了和学生的前认知形成认知冲突，这种认知冲突会极大引发学生深入思考的兴趣，这便是形成新认知的起点。

图1 铜丝与浓硝酸反应

因此，将简单试管实验进行整合，重要的是思维的整合，而不是仪器装置的整合。元素知识部分有大量的试管实验，需要观察的可能就是物质A与物质B的反应，无需复杂的装置和复杂的操作，教师可能会因为简单而疏于思考，未能更好体现实验的教学功能。

总之，科学实验是科学教育的重要组成部分，也是科学思维的重要来源。然而实验现象往往是显性的，“肉体之眼”可以观察，但科学思维是隐性的，真正有洞察力的观察需要的是“心灵之眼”，教师应当明确科学实验需始终与理性的科学思维相伴。

参考文献

［1］宋心琦.化学实验教学问题［J］.中学化学教学参考，2011，（11）.

 

 

 

                  从尊重与丰富学生认知的角度设计教学

                 ——必修模块“化学能与热能”的教学与思考

                       中学化学教学参考 2012/8

摘要：以必修模块“化学能与热能”的教学为例，教学设计时着眼于学生已有的认知，尊重他的认知，适当地去丰富他的认知。以此来理顺教与学的关系，让学生成为学习的主人。

关键词：学生认知；生活世界；科学世界；化学能与热能

在“教”与“学”的关系中，“教”是为帮助“学”而存在的。而在怎样帮助学生学的问题上是存在两种教学思路的，一种是着眼于学生的无知，于是迫不及待地用我们已掌握的学科知识去填补他的无知；另一种是着眼于学生已有的认知，尊重他的认知，适当地去丰富他的认知。也就是说，前者关注学生不会什么，而后者关注学生已经会了什么。虽然教学的最终目的是要帮助学生从无知走向有知，但当我们从尊重与丰富学生认知的角度去设计教学的时候，我们才能真正理顺教与学的关系，让学生成为学习的主人。

本文以必修模块“化学能与热能”的教学为例，谈谈对这一问题的思考与实践。

一、 将学生的生活世界作为教学的起点

人教版必修2中的“化学反应与能量”一章让我们对化学反应的认识从关注物质变化到关注能量变化。而对化学反应有热量变化的问题学生们并不陌生，在初中化学中他们已从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在高中必修模块的教学中我们当然可以从初中所学引入，可以从燃料的燃烧、能源危机、神七升天等话题引入，但这些似乎都还不足以体现 “化学能与热能”的重要意义。对学生来说，对自已身体的兴趣应当甚于对环境的兴趣，教学从一开始就试图抓住学生的兴趣点。结合图片，提出问题：人、哺乳动物和鸟类都是恒温动物，为什么从生物进化的角度来说，恒温动物要比变温动物更高级些？人体的正常体温为 37℃，一般高于环境温度，因此在环境中不断在散热，为什么还能保持体温？植物有体温吗？植物的体温哪里来的？这些问题都来自于学生的生活世界，由它们引导学生走向科学世界。课堂实践表明学生们对这些问题是很有兴趣的，他们谈到人体、动物、植物都有呼吸作用，会放出热量供生理活动需要；谈到酶的催化作用对温度敏感，恒定温度时酶能很好发挥作用；谈到变温动物需要冬眠，少吃少喝也少活动，这样热量低产出也低消耗；谈到呼吸作用都是营养物质的缓慢氧化……从这样的交流中我们发现，学生对化学反应的热效应还是有不少前认知的，接下来的教学只需要让学生对这类问题的认知更丰富、更深刻。

二、 通过系列问题将学生的认知引向深入

既然已经认识到动植物体内的缓慢氧化是放出热量的，那从思维的逻辑性来看，下列问题的提出便顺理成章：①其它不在生物体内发生的氧化还原反应也会放出热量吗？举例说明。②非氧化还原反应会放出热量吗？举例说明。③化学反应会吸收热量吗？举例说明。这些问题的意图在于帮助生将头脑中已有的化学反应按不同类别组织整理起来，这些问题尊重学生已有的认知并丰富了他们认知的角度。

接下来便需要将学生的认知引向深入了。依然通过问题：你为什么认为煅烧石灰石、氯化铵分解等反应是吸热反应？学生的回答是很有意思的，有人认为这些都是分解反应所以吸热（言下之意，化合反应才会放热）。有人认为这些反应需要加热，所以是吸热反应。当教师在课堂上更注意倾听而不急于表态的时候，学生的思维是很活跃的。他们自发地讨论起来：双氧水分解也是分解反应但是放热，看来吸热与反应的基本类型并无特别关联。铜与浓硫酸的反应需要加热，可这是个放热反应，看来需要加热并不意味着反应就得吸热。不过对于吸热反应一定要加热才能发生，学生们倒是一致同意的，因为他们举不出反例。此时教师便需演示Ba(OH)₂·8H₂O固体与NH₄Cl固体或是NH₄HCO₃粉末与盐酸的吸热反应实验了。这些实验的效果都十分明显，它们丰富了学生头脑中的反应实例——原来吸热反应也有不需要加热的。

在此基础上，新的问题自然产生：既然吸热放热与反应是否需要加热并无必然联系，那是由什么决定的呢？吸热反应吸收的热量到哪里去了？放热反应放出的热量又来自哪里？这些问题只需提出便可引导学生在他们已有的认知中寻找答案。因为质量守恒、能量守恒的概念已在学生们的初中化学、物理课程的学习中基本建立。当他们意识到能量并不能凭空产生和凭空消失的时候，便已明白反应热是贮存在反应前后的各种化学物质中的，化学反应的过程也是能量存储和释放的过程。至于反应的热效应在数值上相当于反应物的总能量与生成物的总能量的差值，这一定量关系也是在以上认识的基础上可由学生自己得出的结论。

由宏观现象到微观本质是化学研究的思路。只需提醒学生关注到化学学科的这种研究特点，便自然引发学生对反应热微观本质的思考，而这一定是与化学反应的微观本质是联系在一起的。看上去，像“化学键的断裂和形成正是化学反应中能量变化的主要原因”、“可由键能数据计算出理论上的反应热”是需要教给学生的新内容，但教学实践表明教师只需用问题引起学生对微观的关注，他们便会搜索出头脑中原有的关于“化学反应是分子分为原子、原子重新组合”、“原子间强烈的相互作用称为化学键”等这些已有的认知，并将这些认知进行再加工、重组，从而自己得出以上结论。而如果我们不本着尊重学生已有认知的态度来设计教学，不仅自己教得累，学生学得更累。

三、 通过问题再从科学世界回到生活世界

如果说教学进行到这里学生已对化学能与热能之间的内在联系与相互转化有了基本了解，那接下来我们要做的就是进一步丰富学生关于反应热的认知，并帮助他们从科学世界回到生活世界，以科学理性的眼光重新审视原来的生活现象。关于反应是否需要加热与反应的热效应并无必然联系这一点学生已有所认识，但反应过程的“加热”是用来干什么的，这始终是学生的一个疑问，因为学生们见过太多需要加热的反应了。这个问题还为将来选修模块中进一步认识反应的活化能埋下伏笔，因此有必要展开讨论。

在人教版必修2的教材中有幅“对比水能、化学能变化对比示意图”，教学中可借助其中一幅充分提问展开讨论：

图1将水由低处抽向高处需提供能量 图2 化学反应过程中的能量变化

①这幅图（图1）中如果以水面高低来示意反应物、生成物的总能量，能否将其改成反应过程中能量变化示意图？

②这幅能量变化示意图（图2）所代表的化学反应是吸热反应还是放热反应？为什么？如果反应进程反过来呢？

③在图2中哪部分可代表热量变化的具体数值呢？它由什么决定？（它只由反应物的总能量与生成物的总能量差值决定。）

④在图1中将水由低处运向高处要先翻一座“山”，如果反过来将高处的水运送到低处，也需要翻过这座“山”吗？（都需要。）

⑤在图2中正、逆向反应也同样需要翻“山”，上山的过程中要消耗能量吗？这个能量用来干什么？（消耗的能量用于断裂化学键。）

⑥这座“山”的山峰高低能改变放热、吸热的情况吗？与放热、吸热的数值有关吗？那它与什么有关？（与放热、吸热无关，只与断裂化学键的难易程度有关。）

⑦如果爬山的能量靠外界加热来获取，那“山”低些说明什么？（只需略微加热就能引发反应，甚至室温下也能反应。）

在教学中，对一个教学资源（如一幅图片）的充分使用往往比对多个教学资源泛泛而谈要好。因为前者才能更深入引发学生的思考。讨论到这里，可提醒学生关注生活中燃料燃烧的放热反应。有了刚才的深入讨论，学生们看待这些生活中常见反应的眼光自然有了不同，他们突然发现，这些反应虽然都放热，但都是要有“门坎”的，那就是要先爬一座“山”，需要周围环境提供能量——即需要“点燃”。师生共同畅想了一番如果没有这个“门坎”，世界会是什么模样。大自然能给人类留下这么多的燃料，也同时为这些燃料的燃烧设置了“门坎”，这是自然界多么神奇的地方！

四、认识是不断发展的——为将来的学习留下悬念

科学教育的重要意义不仅在于获得知识本身，还在于理解获得知识的途径、方法以及理解知识是变化发展的。因此有悬念的教学才能为学生将来进一步认知留下空间，悬念也应当成为丰富学生认知的一部分。教学到最后，提出2个问题供学生进一步思考：①爱因斯坦早已提出质量与能量是相互联系的（E=mc²）,所以自然界的守恒统称为“质能守恒定律”，既然如此，那我们今天是不是就不能再说化学反应前后“质量守恒”了呢？②既然自然界能量是守恒的，不会消失，只会从一种形式转化为另一种形式，那为什么还要提倡“节约使用能源”呢？

教学实践表明，教学以这样悬而未决的问题结束是很让学生着迷的。课后他们争论不休，通过“教”来引发“学”的目的达到了。也许在今后的选修模块或物理课程的学习中，他们才能明白自然界还有熵的变化，才能明白光速数值的巨大在联系质量与能量关系上的意义，也许他们并没有机会学习选修模块，这些问题他们会始终心存疑惑，但这都没关系，能感受到知识的浩瀚与自然的神奇也是极有意义的事。

总之，立足于丰富与放大学生认知的教学过程，是让学生主动学习与发展的过程，是一个积极并富有成就感的过程；而立足于消除学生无知的教学过程，是教师外在强调与告之的过程，是一个消极而又艰难的过程。学生在受教育过程中，不断发现自己认知能力与优势，这是令人奋进的；而学生一次又一次地面对自己的无知与不足，是令人沮丧的。

参考文献

［1］周彬.课堂密码（第二版）［M］.上海：华东师范大学出版社，2012：168-173.

 

 

以学定教1——必修模块“化学反应限度”的教学与思考

《中学化学教学参考》2012。9

在“教”与“学”的关系中，“教”是为帮助“学”而存在的。没有了学生的学，教师的教就失去了存在的意义；而没有了教师的教，学生其实还可以通过自学等方式完成学习。不管我们制定怎样的教学目标，最后都是要通过学生的学才能真正落实的。因此，我们的教学要着眼在如何激发学生的学习热情，培养学生的学习能力，维护学生的持久学习上。

从教的角度来看化学反应限度，它是理解化学反应的一个重要维度，是建立“平衡观”的起点。必修模块的化学反应限度，又不同于选修模块的化学平衡，它只是让学生归纳出一些简单结论，而不进行理论分析。从学生学的角度看，它是较难理解的，因为它的表象“静止”与本质“运动”看似矛盾实则统一。对于这类分跨必修与选修的理论内容，教师通常感觉很难处理，不讲化学平衡“等、定、逆、动、变”的特点怎么能把化学反应限度讲清楚呢？不多做几道“下列特征是否是反应达到化学平衡状态的标志”的题目这课还有什么好上的呢？上述做法都有些操之过急，“平衡”是种观念，从“学”的角度看，是一点一点“悟”出来的，是需要有个建构过程的，因此教学中组织起充分的讨论十分重要。

讨论的思路是从“对限度一词的理解”到“对一些熟悉的存在限度的过程的理解”到“对化学反应限度的认识”。

一、对“限度”及 “存在限度的过程”的讨论

什么是“限度”？学生的七嘴八舌未必是字典上的定义，但可以帮助大家打开理解这一问题的思路。学生谈到“受限制”、“受制约”、“只到一定程度”、“不能完全”、“心有余而力不足”等等，这种看似和化学没有直接关系的讨论不是在浪费时间，学习正是从这里开始发生的，因为思考已经开始了。

接下来讨论的话题引向一些熟悉的存在一定限度的生活现象。比如物质溶解和液态水气化。请描述这些过程是如何达到限度的，并思考这些过程共同的特征。教师提问的时候往往喜欢跳过“描述”而直接问“特征”，殊不知学生在看似啰里啰嗦描述的过程中，才能真正进行他们自己的归纳和概括。直接提问“特征”，课堂气氛往往僵硬，学生一下子不知道说什么，先请他们“描述”，大部分学生都会有话可说，说多了，关键词自然而然就出来了：固体“溶解”的同时也会“结晶”，液态水“气化”的同时也会“液化”，即同时存在着两个可逆的过程。“存在可逆过程”是达到限度的必要条件之一，还有什么？学生茫然。教师需要加以引导。结合图片或实物提问：有盖水杯中的半杯水正在气化吗？上方空气中的水蒸汽正在液化吗？水面为何不会变化？如果打开杯盖呢？为何敞口久置后水会变少？气化与液化的过程不是仍然存在吗？一瓶啤酒中溶解有许多CO₂，啤酒瓶上方的空气中有CO₂吗？为什么酒中溶有的CO₂不会都跑光？将啤酒倒中杯中，冒出大量气泡，这杯啤酒中溶有的CO₂会跑光吗？结合这些实例以及问题，学生明白了：原来还需要“封闭体系”。那么在封闭中的可逆过程达到限度时有什么特征呢？仍然结合“物质溶解”和“液态水气化”的例子讨论。教师心中有数，这个特征有宏观“静止不变”和微观“运动变化”两个方面，那么在提问时应当先问学生“我们能看到什么”，再问学生“我们能想到什么”。学生的回答也许表述不是特别清楚：“我什么也看不到。”其实他的意思应当是：“我看不到什么变化。”课堂讨论中教师应当以其专业的敏锐性瞬即把握并肯定学生回答中的正确因素，并适当地修正补充。良好的课堂学习生态很大程度上决定于教师对学生回答的专业性回应。

至于我们为什么能看到“静止”而想到“变化”，这里既有逻辑推理，也有实验支持。可逆的两个过程发生的条件都还存在，理应继续进行这两个过程，只能理解为正逆速率相等了。另外饱和硫酸铜溶液中投入一块缺角的胆矾后，晶体质量不变而形状变化也支持了微观上有“变化”的结论。这里也可请学生画出“速率—时间”图像，并进一步提问：温度升高后，溶解的限度会怎样变化？杯中的水面会怎样变化？为什么？不惜花时间反复理解不是化学反应的“限度”，是从学生已有的认知出发，打牢理解“化学反应限度”的基础，是磨刀不误砍柴工，其实将来所谓化学平衡的“等、定、逆、动、变”的五字特点已经暗含在这些讨论中了。

二、对“化学反应限度”的讨论

可以开始讨论化学反应的限度了。如果问什么样的化学反应才能达到一定限度？学生几乎并不费力就能回答一是可逆反应，二是在封闭体系中进行。可问题是学生觉得可逆反应是很有限的，只有合成氨、SO₂与H₂O反应等少数几个例子。那么，化学反应的可逆性是普遍存在的如何让学生认识到？如果没有意识到这点，建立“平衡观”的意义就会大打折扣了。这个问题仍然要舍得花时间讨论。

师：石灰石与盐酸反应制取CO₂气体，是否为可逆反应？为什么？

生：不是，因为强酸不能制弱酸。（学生想法高度一致）

师：（在针筒中演示这一反应，针孔敞开。）可以看到大量气体，然后反应逐渐减缓，最后停止，可是仍有石灰石在。为什么会这样？

生：盐酸逐渐变稀，反应速率变小，最后盐酸消耗完了，就没有CO₂了。

师：（再次在针筒中演示这一反应，针孔敞开。）这次我少放些石灰石，多放些盐酸，反应到最后不冒气泡了，是什么原因？

生：石灰石消耗完了啊。（集体不屑，认为这个问题弱智）

师：（又一次在针筒中演示这一反应，用手堵住针孔。）可观察到气泡也逐渐变少，最后消失，（然后敞开针孔），又产生大量气泡。这回不产生气泡是因为哪种药品用完了？为什么？

生：石灰石和盐酸都没有用完，因为后来又有气泡了。

师：那为什么刚才会不冒气泡？

问出这个问题后的讨论相当有趣。学生的第一反应是“因为堵住了针孔，CO₂被压回去了”。可是如果继续追问：压回到哪儿去了？如果压到水里去了，水中CO₂的含量会怎样变化？再结合演示CO₂传感器测得溶液中CO₂的浓度基本不再发生变化了，他们终于悻悻地放弃了这个想法。于是接下来有学生提出“还是CO₂被压回去了，压到水里后与水反应生成碳酸了”。初听貌似合理，可很快有学生想到这样水中溶解的碳酸浓度会不断增大，最终还是会分解成CO₂逸出，因此这种解释也不合理。在学生的相互讨论中，可以听到有人小声在议论也许反应也在逆向进行，但教学实践中发现学生大都不敢大声说出，因为他们实在太深信这个反应的不可逆性了！当最后他们走投无路时，不得不承认这个反应此时也在逆向进行，正逆反应速率相等，导致各物质的量不再变化。而当认识到这点时，他们显然都惊叹于原来这个反应也有可逆性啊，化学反应的可逆性、化学反应限度的问题是普遍存在的，当然前提依然是封闭体系。教学实践中笔者还很高兴地看到学生的独立思考意识已经逐渐在建立，有学生对上述解释并不十分满意，他们认为压强增大了，怎么会没有气体的溶解限度增大呢，事实上他们确实很敏锐，在真实的化学反应的化学平衡中，常常同时伴随有气体溶解平衡、沉淀溶解平衡等等。

课堂讨论是要花时间的，有时候教师会因为担心学生说得“乱七八糟”而不愿“浪费”这个时间；真正的课堂讨论当然会是开放的，有时候教师会因为担心超出预设不好控制而不愿去组织讨论。而如果从“学”的角度来思考，讨论是多么有意义！

 

 

 

以学定教2

——必修模块中“化学反应速率”的课堂讨论

《中学化学教学参考》 2012、10

什么是化学反应速率？“化学反应速率可用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，其常用单位是mol·(L·min)^-1或mol·(L·s)^-1。”无论是哪种版本的高中化学必修2教材，都会这样简单明晰地给出“化学反应速率”的概念，以至于教师在教学中也常会过于简明直接地告之这一概念。但任何概念都有其产生的背景，任何定义都有其规定的合理性，教学中如果不让学生充分认识到这些，只顾自己“教”，则难以让学生信服，他们自然不会乐意“学”。

如何让学生认识到需要产生这一概念，并且需要这么去定义？这是师生共同讨论后达成的共识。讨论的思路是从“快慢问题”到“对速率的认识”再到“对化学反应速率的认识”。

一、 对“快慢”及“速率”的讨论

“说说你认为有快有慢的事儿”，这是个任何一位学生都能讲几句的问题。他们会谈到物体的运动，体重的增长，甚至学习成绩的提高等。那么有快慢之分的事件共同的特征是什么呢？学生们自然想到“变化”，有变化的事情才会有快慢，快慢是“比”出来的。以这些低起点、发散性强的问题导入新课的好处一是在于它让大家都有话可说，二是在于它让大家可以说不同的话，这样，一种宽松平等的课堂气氛很快形成。当然，这些看似与化学离得很远的问题也不是无病呻吟，人们在科学世界中建立起的“速率”概念正是源自于在生活世界中对这些现象的认识和思考。

“在物理课上，我们以哪些概念来表达快慢？区别是什么？”学生们会谈到“速度”与“速率”，谈到前者既有大小又有方向，后者只有大小，物体在运动过程中方向可能时时在变，使用“速度”则可更清楚地描述物体运动。学生们还会谈到“平均速度”与“瞬时速度”的差别。“平均速度指某时间内物体运动的位移与所用时间的比值，瞬时速度指运动物体在某一时刻时的速度。”刚开始学生们会机械背诵物理课上学到的概念，但在讨论中他们会认识到不管是“平均”还是“瞬时”，实质上都符合v=Δx/Δt，只不过Δt的大小有所不同，瞬时速度是Δt趋近于零时的情况，也就是说，定义速度大小的时候，分母都是时间变量。那么，接下来自然要追问：“分子上一定是位移的变化量Δx吗？”搜索头脑中对“速度”已有的认知，学生们想起物理课上还介绍过“角速度”，v=Δθ/Δt。无论是线速度还是角速度，速度定义中都是“单位时间内的变化量”，至于这个变化量是用“Δx”还是“Δθ”，那要看具体问题的需要，这是可以变动的。

二、 对“化学反应速率”的讨论

化学反应有快慢之分，因此也需要有概念去表征。那么借助物理学科中已有的概念是很自然而且也是必然的事。需要讨论的是：使用“速度”还是“速率”呢？使用“平均”还是“瞬时”的速度或速率更有意义呢？在讨论中，学生们很快意识到：化学反应的方向只有正向或逆向，并没有许多种，没有必要使用“速度”这一矢量，使用“速率”这一标量已经够用。研究化学反应速率的目的还是为了了解和控制化学反应，了解和控制反应物的消耗量和生成物的生成量。这总是在一段时间内完成的，因此“平均速率”在化学上更有意义。

至此，对化学反应速率这一概念的认识到了最关键的一点：定义单位时间内什么量的变化合理呢？这是一个最有“化学”意味的问题，使得“化学反应速率”与其它各种“速率”区别开来，因此也最值得花时间与学生讨论。举出Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑这一反应为例。问：“你认为可以用单位时间内哪些量的变化来表示这个化学反应的速率？”学生们谈到很多，如锌粒质量的减少，H₂SO₄浓度的减少，H₂SO₄物质的量的减少，ZnSO₄浓度的增加，ZnSO₄物质的量的增加，氢气的质量增加，氢气的体积增加，氢气压强的增加等等。最后，他们一致认为上述物理量中任何一个都是可以用来表示这个反应的速率大小的。

针对这一认识，教师做了以下演示实验。A、B两支试管对比，A试管中加入1粒锌粒，B试管中加入2粒锌粒，A、B两支试管同时分别加入5mL1 mol·L^-1硫酸溶液和10mL1 mol·L^-1硫酸溶液。在相同时间内，观察到B试管中产生气体明显多于A试管（各滴入2滴肥皂水以便于观察氢气的量）。“你认为哪支试管中反应速率快？”“当然是B试管了！”这是学生们的第一反应。但是随后他们便有了更深入的思考：两支试管中的反应应当一样快啊，它们的差别只是药品用量按比例缩放，并没有其它差异。可为什么会感觉B试管中反应快呢？因为是以氢气的体积变化来判断反应快慢的。如果以锌粒的消耗量来判断反应快慢呢？也会得出同样的结论。那以什么来判断这个反应的速率才会得出两支试管中一样快的结论呢？硫酸浓度的减少。为什么选上了“浓度”？因为硫酸的浓度是处处相等的，不会因为量多量少而变化，而质量、体积、物质的量等这些量是可以加和的。（学生们已经在尝试用自己的语言去描述“强度量”和“广度量”了。）至此，大家意识到，在溶液的量一定时，通过质量、体积等的变化来测定反应速率是可以的，而作为化学反应速率的定义，以单位时间内反应物或生成物“浓度”的变化来表示显然更为合理。

学生们已经学习过的浓度表示有质量分数、物质的量浓度等，以什么浓度来表征方便呢？这个问题对大家来说已不太困难，既然与化学反应相关，化学方程式各物质前的系数是可以代表物质的量的关系的，那自然“物质的量浓度”是表达化学反应速率的首选。

在初步建立了化学反应速率的概念之后，举了一道例题：“一定条件下在密闭容器中合成氨气。若起始时氮气与氢气的浓度分别为1mol·L^-1 和3mol·L^-1，2秒后氮气的浓度为0.8mol·L^-1，请分别以氮气、氢气、氨气的浓度变化表示这个反应在2秒内的速率。”这是一道常规的例题，但课堂上用它并不仅仅在于巩固刚刚建立的概念。针对学生得出的r (N₂)=0.1 mol·(L·s)^-1，r (H₂)=0.3 mol·(L·s)^-1，r (NH₃)=0.2 mol·(L·s)^-1，需要提出这样的问题：3个数据并不相同，是不是说明氢气反应最快，氮气反应最慢，氨气反应得不太快也不太慢？这就涉及对反应的理解了：氮气必须与氢气在一起才能发生这个反应，只能说是相同时间内氮气消耗得最少，不能说反应慢，因为只有一个反应，自然是一种快慢。但显然，以不同物质表达同一反应的化学反应速率数值是可以不相同的，而且符合化学方程式中系数之比。有了这样的讨论环节，学生还是受到启发的，下课就有学生来问：虽然可以用不同物质来表示同一个化学反应的反应速率，但数值不同用起来岂不是很不方便，如果都除以系数，不就都是一个值了吗？显然，他们已经产生了用新的表达方式来定义化学反应的速率的愿望，而且有了解决方案：r≡(1/v_B)Δc_B/Δt。

科学结论都是理由的，学习科学是要讲过程的。哪怕是个很小的概念，也饱含着人类长期思考的智慧，同时也一定存在着人类认识上的局限。这些都是科学教育中最值得展现给学生的精华所在，在我们的教学中不应随意丢弃。

 

 

 

不考的知识也有教的价值

——“原电池”的教学与思考

《中学化学教学参考》2013。9

摘要：以“原电池”教学内容为例，阐述了其中未曾作为过考点的知识也有教的价值，值得引起教师关注。建议教师不要只把眼光盯住要考的那些知识点，只见树林不见森林，那可能会损失许多有教育价值的知识。

关键词：原电池；考点；教育价值

目前的教学中有种不良倾向就是考什么就教什么。过程与方法、情感态度与价值观由于不太容易通过纸笔测试考查，因此难被真正落实。即使就科学知识本身而言，那些高考热点、重点自然成为了课堂的主角，而那些从未被考过的知识、甚至与考试热点表面上有所冲突的知识则难以被教师关注。这些知识就没有教的价值吗？本文以“原电池”的教学为例，谈谈对此的思考。

一、过于关注碎片化的考点知识可能忽略了整体性的理解

电化学是高中化学的核心知识。新教材分必修和选修两个层次，有序地呈现了“化学能与电能的相互转化”这一内容。原电池为高中电化学理论中的重要组成部分，从高考考查内容来看，往往落在原电池装置的判断、电极的判断、电极方程式的书写等内容上。因此教学中教师常见的做法是以铜锌原电池为例，说明原电池的工作原理，然后再介绍一些其它氧化还原反应设计成的原电池，总结原电池的构成条件，大量练习电极反应的书写。

以上这些知识对原电池这一内容来说有没有缺失？如果以一句话来概括原电池核心内容，“原电池是将化学能转化为电能的装置”这句话化学教师都能脱口而出。再思考那些考点，是不是都落在“化学”能上？落在对一个氧化还原反应的拆分上？那么，“转化”呢？“装置”呢？“电能”呢？它们间的关系在我们的教学中是不是缺少关注？笔者认为抓住“能量的转化”这一自然界的统一性规律比纠缠在电极反应的书写上更有价值。可以分层次有序提问，引发学生思考。

1.举例说明能量的相互转化?

学生在物理课上已经接触过不少能量的形式，如机械能、动能、势能、热能等，也已经知道“能量不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式。”（热力学第一定律）化学课堂上以这一物理课问题开始旨在让学生将视角伸向能量及其相互转化。热力学第一定律揭示了各种运动形式之间的统一性，那么化学能可以转化为其它形式的能量便是这种统一性的表现。

2.化学能可以转化为哪些能量？如何理解这些能量转化?

化学能可以转化为热能，这是学生在学习原电池之前已有的认识。之所以有放热反应和吸热反应，理解的根本还在微观，宏观表现出的能量变化是分子原子的微观层面上能量变化的累加。让学生能联系宏观与微观应当是化学学科独有的眼光。有了这一认识角度之后，再去思考化学能向电能的转化便迅速有了方向——那类有电子转移的氧化还原反应，因为电子的定向移动形成电流。

3.化学能怎样才能转化为电能？

这一问题是原电池教学的核心问题——原电池的工作原理。在目前的教学中，教师多采用分析铜锌原电池的装置让学生理解“如何转化”。但是为什么需要一个装置？这一问题并未回答，甚至没有引起学生关注。课堂上笔者向学生演示向盛有稀硫酸的烧杯中倒入锌粉，产生大量气泡的同时烧杯中产生大量水雾。此时这一初中时便已熟悉的反应引起了学生的思考：显然，这个反应迅速发生，反应同时化学能转化为热能。而理论上这是个有电子转移的氧化还原反应，应当可以转化为电能，可为什么没有转化为电能呢？怎样才能转化为电能？热能与电能都是能量的表现形式，为何转化的时候有差异？这些问题从未考过，不是高考考点，但学生们一旦关注到了，兴趣很大。

讨论下来，学生们认识到，从微观层面看，电子有序地从Zn原子转移到H⁺上，但由于Zn粉与H⁺混杂在一起，宏观上看，电子并没有有序地定向移动，因此没有形成可使用的电流（这也为选修模块讨论盐桥作了铺垫）。那么，热能是什么？大量分子的无规则运动。电能是什么？电荷的有序定向移动。由此看来，两种能量的品质是不同的，前者混乱，后者有序。前者的熵值大，后者的熵值小。因此，转化的自发性当然有差别。自然界中任何形式的能都会很容易地变成热，而反过来热却不能在不产生其他影响的条件下完全变成其他形式的能，从而说明了这种转变在自然条件下也是不可逆的。这就是热力学第二定律。它告诉我们能量转化过程的方向性。因此，化学反应在发生的时候，转化为低品质的热能是很容易的，不需要装置，而转化为高品质的电能是困难一些的，需要装置。装置设计的重点在哪里？将氧化与还原分开，让电子的运动宏观上有序。

以上这些问题并没有成为过考试题，因而在教学中很少被关注。而能量的守恒与转化、能量的转化方向等等，都是自然界中的“大”问题，对问题的关注有助于学生有更广阔的视角认识自然界，了解自然界的统一性。

二、过于关注僵化的考点知识可能忽略了本质上的理解

实际教学中教师为帮助学生解决那些“判断下列装置能否够成原电池”的考题，倾向于带领学生总结构成原电池的条件：(1)需要活动性不同的两个电极；(2)需要有自发的氧化还原反应；(3)需要有电解质溶液，并构成闭合回路。是否妥当呢？

1.需要活动性不同的两个电极吗?

人教版必修2的“科学探究”栏目中希望学生得出不同电极才能构成原电池的结论，而恰恰是真实的实验让学生疑惑颇多：使用同样材料的电极时电流计怎么也会有所偏转?

因此教学中可补充3个实验：

氢氧燃料电池。先以两根相同的石墨棒为电极，在12v直流电压下电解水(加入少量硫酸钠以增强导电性)1分钟，然后撤去电源，换接灵敏电流计，指针偏转，氢气的电极为负极。

浓差电池。以两根相同的石墨棒为电极，分别插入盛有不同浓度硝酸银溶液的两只烧杯中(以盐桥连接两烧杯)，接入灵敏电流计，指针偏转。因为根据能斯特方程，对于半反应：Ag++e-=Ag，银离子的浓度越大，电极电势越大，因此，当两个不同银离子浓度的Ag+/Ag电对连接起来，将因两极电极电势不同而产生电流。在外电路(金属导线)上，电流将向从银离子浓度较小的电极(负极)流向银离子浓度较大的电极(正极)。

水果电池的另一种演示。按人教版必修2中的“实践活动”制作水果电池，若两个电极都用相同的铁钉，电流计指针不偏转，但其中一个铁钉插入水果中的深度慢慢发生变化时，指针发生偏转。

通过观察这些补充实验，学生自己会总结出：电势差才是构成原电池的根本。而两极电势的差异不光指电极材料本身，还包括电极所吸附的化学物质，电极所处的溶液环境，电极接触溶液的面积等等。

2.电极需要与电解质溶液发生自发的氧化还原反应吗?

学生对这一问题的认识是有波折的。通过对铜锌原电池的观察和分析，学生认为电极材料需要与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。通过对氢氧燃料电池的观察和分析，他们明白了不一定是电极本身也可以是电极上吸附的物质参与反应，但还是要有能自发进行的氧化还原反应。可是当他们完成了人教版必修2的“科学探究”栏目(以果汁为电解质溶液)和“实践活动”栏目(制作水果电池)时，他们都又发生了疑惑：金属棒都能与果汁发生氧化还原反应吗?

此时可补充实验：分别以铁钉、石墨棒为电极，以氯化钠溶液为电解质溶液，连成闭合回路。学生们都认为不能构成原电池，理由是铁不会和氯化钠溶液反应。可事实恰相反。分析下来，学生会明白：是水中的溶解氧参与了正极反应。O₂ + 4H⁺ + 4e^- = 2H₂O，ψ₀ = +1.23v，而常见的较不活泼金属银，Ag⁺ + e^- = Ag，ψ₀ = +0.80v，所以众多金属都能发生吸氧腐蚀！结合能量的守恒与转化，如果没有体系中自发进行的氧化还原反应，确实是不能够成原电池的。

3.一定需要电解质水溶液吗?

学生们接触课本中的原电池都有电解质的水溶液作为离子传递的通道，因此会在头脑中形成构成原电池一定要有电解质的“水溶液”这一概念。其实不然，可在教学中介绍两种电池。

标记为Li-ion的锂离子电池。这在手机、笔记本电脑等电子产品中已广泛使用。它的负极材料的组成是C₆Li，是金属锂和碳的复合材料，放电时锂氧化为Li⁺，电解质为能传导Li⁺的有机导体或高分子材料。这类电池性能稳定，电池电压可达3v，可反复充电。因为有活泼金属Li，因此需要无水环境。

电解质为固体的真正的“干电池”。锂碘电池可作为代表。它的负极是金属锂，正极是I₃^-的盐，固体电解质为能够传导锂离子的LiI晶体，可将放电时负极产生的锂离子传导到正极与碘的还原产物I^-结合。这种电池电阻很大，电流很小，但十分稳定可靠，例如作为内植心脏起搏器电池可使用十年。

三、过于关注结论性的考点知识可能忽略了知识间的逻辑关系

有盐桥的装置是在选修模块中对原电池工作原理的再认识。从考查方式来看，对盐桥的考查还是落在能否构成原电池的装置判断上。如果过于强调结论性的知识，往往会出现学生只要看到装置中出现盐桥，就会判断它是个原电池装置，而对它的工作原理、优势、产生的来龙去脉并未十分清晰。这样，“盐桥”就成了一个孤立的知识点，对“理解自然界”这一科学课程的大目标没有太大的帮助。因此，有些内容即使考不到，如果对学生增进学生的理解力、培养学生的理性思维有帮助，是可以进入高中化学的课堂教学的。教学中笔者围绕以下问题展开对盐桥的认识：

1.原电池中为什么会有电势差？

在必修课程的教学中，已经揭示出原电池产生电流的本质是两极存在电势差，是电势差驱使电子在两极间发生转移，发生氧化还原反应。但在学生的认识中，往往还会认为是氧化还原反应导致电势差，是氧化还原反应导致了电子在两极间发生转移。例如，他们会认为铜锌原电池中是由于有Cu²⁺得电子，Zn才会失电子，而Cu不会在Cu²⁺中失电子，所以产生了电势差。因此，要借助于图1装置讨论：这个装置中两极间有电势差吗？

图1 实验装置：这个装置中两极间有电势差吗？ 图2 原电池中为什么会有电势差？

结合图2，引导学生认识到：在金属和溶液的接触面上，水分子与晶格表面金属离子作用，部分金属溶解而进入溶液，溶液中的金属离子也可以沉积到金属表面。Zn如此，Cu也是如此。Zn - 2e^- Zn²⁺，Cu - 2e^- Cu²⁺，只是因为Zn比Cu活泼，失电子能力强，因此两极间存在电势差。

2.为什么图1装置不能产生电流？

既然图1装置存在电势差，那为什么不能使电流计的指针偏转？学生们最先的反应往往还是“没有形成闭合回路”。听上去也没错，但如果按这一思路继续讨论下去的话，只要是座“桥”，沟通两烧杯即可，不一定是要“盐”桥。另外，形成通路的最省事做法是将两烧杯合二为一，那盐桥的优势也没有说清楚。因此，教师还是要向学生追问：既然电势差是形成电流的根本，那现在有电势差，为什么没有形成电流？让学生思考后认识到：关键是这里没有形成“持续”的电势差！为什么不能持续？由于电荷的不均衡。左边烧杯中将会有正电荷的积累（Zn²⁺增加），右边烧杯中将会有负电荷的积累（Cu²⁺的减少），这会消除原本的电势差异。因此，解决电流问题的关键在于保持两烧杯中溶液的电中性，维持电势差。

3.如何形成待续的电势差？

讨论到这里学生们都很兴奋，因为他们对原电池的认识还是能统一到“电势差”这一根本上来的。他们提出了保持两烧杯中溶液电中性的各种方案，有学生甚至设想了这样的情境：左右手各拿一支滴管，不间断地、匀速地向两烧杯中分别滴加Cl^‑与Na⁺。学生们认为这种方案理论可行，只是实际上做不到，因为还没见过单纯是Na⁺的溶液，而且人工滴加没有自动滴加省事。于是，问题自然来了：一份电中性（同时含有阴、阳离子）的溶液，如果分别与两烧杯接触，能否做到“自动地”向左边加阴离子、向右边加阳离子呢？学生突然发现，这是可以的，电场力可以让阴、阳离子“自动地”向两边迁移！于是，盐桥自然现身了，那个U形管、琼脂只是辅助设施，并不重要。

4.盐桥的优势在哪里？

学生已经认识到，对于铜锌原电池的两种装置，有没有盐桥其本质都是一样。那盐桥的优势在哪里呢？这个问题无需教师多费口舌，只需将两种装置演示过后的锌片展示给学生看：前者锌片上覆盖了红色的铜，后者锌片上保持光洁。显然，前者的直接接触反应既导致电势差的减小，又导致反应放热损失了能量（又加深了前面的认识：化学反应转化为热能是直接的）。而盐桥装置避免了这些问题。

考试评价是一线教师和学生都绕不过去的话题，但教师如果只把眼光盯住要考的那些知识点，只见树林不见森林，那可能会损失许多有教育价值的知识。尤其是如果新授课的教学就围绕考点而展开，高一开始就直奔三年后的高考卷而去，将带给学生乏味、机械、模糊的科学学习，其结果是适得其反。

参考文献

[1] 北京师范大学等.无机化学上册[M].北京:高等教育出版社,2002.367~373.

[2]美国科学促进协会.面向全体美国人的科学［M］.北京：科学普及出版社，2001：169-178.