初中化学教材中实验功能的深层次解读

1、    初中化学教材中实验功能的深层次解读    颜标峰以实验为基础是中学化学教学的基本特征。化学实验现象直观具体、形象生动，既能帮助学生了解化学科学的基本事实，又能促进化学假设和理论的形成。化学实验在化学科学认识中所处的地位十分重要，具体表现在：“化学实验是联系认识主体和认识客体的中介；是沟通认识主体和化学科学认识的桥梁；是化学科学认识从一级上升到另一级的中间环节。”在化学学习过程中，研究物质的性质及变化需要化学实验，学生观察实验现象并体验到变化的客观存在，进而由现象到本质进行分析和推理；对化学基本概念和基本理论的认识，学生更需要通过化学实验情境获取感

2、性材料，概括出事物发展的规律和本质。化学教材中选用的实验，设计得十分细腻和精巧，往往能将复杂条件进行简化和纯化，使需要认识的某种性质或关系以相对纯粹的形态表现出来。然而，在大多数时候，教师将教材中已有的实验弃之不用，或使用了实验却对其知之甚少，未能对教材中实验的功能进行充分挖掘，从而丧失了很多有意义的教学素材，这是非常令人惋惜的。质量守恒定律是初中化学里为数不多的基本定律之一，教材在展开这部分内容时选择了四个实验，笔者对这四个实验进行了相对深入的分析。一、质量守恒定律实验与化学史的关系质量守恒定律在化学史的发展过程中经历了三个重要阶段：施塔尔以草木燃烧，燃素逸出，质量减小为例，认为化学反应后质

3、量减小；波义耳煅烧金属后，发现质量增大，认为化学反应后质量增大；拉瓦锡在密闭容器内加热汞，发现化学反应前后质量不变。三位名家，三种不同的观点，穿越到现代课堂中，成了三种不同的假设。教材中并未穿插化学史料，而是以实验的形式，将三种观点呈现在教材中。当然，教材在选择实验时，将三位科学家的复杂体系都简单化，在保留体现科学家实验设计思想的同时，简化了实验原理和体系，使得需要探究的质量关系以较为纯粹的方式得以呈现。代表施塔尔观点的实验是碳酸钠与稀盐酸反应的实验，是一个有物质逃逸的实验，与草木燃烧的实验异曲同工；代表波义耳观点的实验是镁带燃烧的实验，是一个有物质吸入的实验；代表拉瓦锡观点的实验有两个，一个

4、是红磷在密闭体系中燃烧的实验，一个是铁钉和硫酸铜反应的实验。教材中选择红磷燃烧的实验来做质量守恒定律的探究，还有另一个层面的考虑。拉瓦锡经典的“12天实验”，利用金属汞测定了空气中的氧气含量，教材中用红磷取代金属汞。质量守恒定律，其实是拉瓦锡在“12天实验”中的第二个发现，教材中選择之前使用过的红磷燃烧实验做模拟，更为流畅与自然，也隐含着两个发现之间的联系。二、质量守恒定律实验与定律本体的关系质量守恒定律是指“参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和”。质量守恒定律中的关键词有化学“反应”“质量”“总和”“参加反应的”，这四个关键词的理解与突破，是教材中选择的四个实验承

5、载的重要任务。“化学反应”如何在四个实验中得以体现？教材中选择的四个实验，现象分别为红磷燃烧的火焰、镁带燃烧的发光、铁和硫酸铜反应的变色以及碳酸钠和稀盐酸反应的气泡。这些明显的现象都指向同一个结论，这些反应都是化学反应。“质量”在四个实验中体现得十分明显。四个实验在进行前后，都要将仪器及药品在托盘天平上称量。质量守恒定律中较难理解的是第三个关键词：“总和”，这个关键词在实验中主要通过探究的形式予以凸显。碳酸钠和稀盐酸反应的实验以及镁带燃烧的实验，实验前后，质量均不守恒，问题出在哪里？学生很快会发现，碳酸钠与稀盐酸实验产生的大量气体外溢，并未称量；镁带燃烧时，通过原理分析，学生会注意到，吸入的氧

6、气未称量，造成反应前后质量不守恒。如何将“不守恒”的装置改进为能够证明质量守恒定律的装置？围绕这一问题，学生深入探究，设计实验，称量反应前后的质量总和。在探究过程中，“总和”的意识不断在指导学生进行设计和改进，从而突破认知难点。“参加反应的”是质量守恒定律中最难理解的关键词，也是最容易被忽略的关键词。在改进装置后，四个实验反应前后的质量总和不变，由此，学生在思维深处已经形成了质量守恒的意识。然而，这只是实验表观的质量总和不变，质量守恒定律中强调的是参加反应的和反应生成的物质质量守恒。在这一难点的突破上，铁钉和硫酸铜反应实验的潜在作用得以充分发挥。将铁钉与硫酸铜溶液反应后的试管稍加振荡，观察到铁

7、钉表面的红色固体脱落，露出银白色的金属。一个简单的举动，引出了深入的思考，列表式分析如下：上述列表分析后，得出最终结论：质量守恒定律需要强调参加反应的和反应生成的物质的质量。理解质量守恒定律，关键在理解这四个词上；理解这四个词，关键在实验功能的发挥上。由此可见，质量守恒定律实验对定律本体重难点的突破意义重大。三、质量守恒定律实验的其他细节细节一：铁钉和硫酸铜溶液反应时，教材中用作反应容器的锥形瓶上口配了橡胶塞。这一处理主要有两个目的：1.与红磷在密闭体系中燃烧的实验呼应，提示学生注意体系的密闭性，为后续的实验改进做铺垫；2.由于铜离子水解，硫酸铜溶液显酸性，铁钉加入硫酸铜溶液后，可能会产生少量的氢气。为了实验的严谨性，实验中做了密闭处理。细节二：镁带燃烧是一个相对其他三个实验来说更为复杂的反应体系。镁带会消耗空气中的氧气，还会消耗空气中的氮气和二氧化碳，吸入的物质有多种可能，质量变化关系复杂；另外，镁带燃烧时产生大量白烟，白烟逸散到空气中，影响生成物的质量称量。多