化学反应速率教学中探究实验的设计与实践，本文主要内容关键词为：化学反应论文,速率论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
“化学反应速率”安排在人教版高中必修2第二章《化学反应与能量》第三节第一课时。笔者在教学实践中，经过教学设计、上课、反思及再设计，较好地将探究实验融入其中。现将教学设计及思考介绍如下。
一、“化学反应速率”及其教学价值
“化学反应速率”主要讨论了化学反应速率的概念内涵、定量表述、影响因素的探究及对实际问题的解释。本课时内容的重点为化学反应速率的定量表达及影响因素的探究。
化学反应的快慢问题在初中、高中必修和高中选修中各有涉及。必修2中化学反应速率的学习实现了概念本身从定性到定量的提升，为选修4从微观角度认识反应速率相关问题做了铺垫。可以说该课时内容对整个章节或概念本身的学习都起到了承上启下的作用。
本节内容的教学价值在于帮助学生对化学反应速率的理解从定性描述上升到定量表述，通过实验的观察和分析，切实感受到温度、催化剂对反应速率的改变作用，能够应用温度、浓度、催化剂等调控反应速率并解释相关现象。同时让学生在学习过程中感受以事实为依据得出结论的科学精神和从实验得出结论的科学态度。
二、学生的学习基础与发展
基于对初高中教材的研究和学生的调研发现，学生知道化学反应存在快慢问题，能够定性地描述反应的快慢，如爆炸反应瞬间完成，食物腐败需要数天等；能够从某些明显的现象上比较反应的快慢，如不同金属与稀盐酸或稀硫酸反应单位时间内生成气泡的多少；能够说出某些影响反应速率的因素，以及改变反应速率的具体实例，如
加快
的分解等。但对反应速率的准确表达和各种影响因素对改变反应速率的规律方面还不够准确系统，如对于催化剂的影响往往只关注到了“加快”反应进行等。学生的这些困惑或误区来源于初中阶段没有对反应速率及其影响因素的系统讲解。必修阶段对反应速率的学习，将散落在学生大脑中的知识串联起来，形成由定性到定量，由感性到理性的提升。此外经过义务教育及化学1科学探究实验的培养，学生能够完成单因素影响的实验探究，而对于多个影响因素同时存在的实验探究如何处理是学生面对的一个有待突破的难点。
三、以探究性实验促进概念学习的教学活动设计
（1）教学整体思路
学生已具备一定的学习基础，要激发学生兴趣，理解化学反应速率在实际应用中的重要性及其影响因素的最好办法，莫过于让学生在实验过程中亲身体验化学速率不同带来的影响，观察改变反应条件调控反应速率的结果。为此，本节课的总体教学思路如表1。
（2）探究性实验设计教学的主要环节
①以实验小竞赛为载体，引入概念
本课以实验小竞赛作为引入。其目的在于让学生一开始就直接感受到化学反应快慢，感知学习化学反应速率的意义所在。各组活动情况如下：
第一组：（金属为Mg）反应迅速进行，冒出大量气泡，操作有点儿忙乱，但最终最先收集到了一试管纯净
，此时反应几乎进行完全。
第二组：（金属为Zn）反应较快，操作从容，较快收集到一试管后，反应仍在进行。
第三组：（金属为Fe）反应较缓慢，待以上两组完成实验时只收集到了半试管（后期温度升高造成速率加快，如果学生观察到该情况可留作课后思考题）。
教师：如果实验室选择一种金属制备，以上三种金属选择哪种更合适？为什么？
学生：用Zn。因为Mg与稀硫酸反应太快，不易控制，而Fe的反应又太慢。
教师：好。在解决以上实际问题的时候，同学们最关心的问题是什么呢？
学生：化学反应进行的快慢。
教师：好，这就是我们这节课要讨论的问题。
选择Mg、Zn、Fe与稀硫酸反应作为活动素材是基于学生对金属与稀硫酸反应很熟悉，能够通过收集到相同体积的氢气需要的时间长短不同判断反应快慢，这种直接的感受迅速将学生的关注焦点集中在了化学反应快慢的问题上。反应速率的判断依据方面，“气泡的多少”是学生生活经验的感受，确切地说应该是“单位时间内气泡的多少”，但是很多学生往往容易忽略掉“单位时间内”这一重要的指标，不利于化学反应速率这一概念的形成，因此才设计为收集相同体积（一试管）的氢气。
②探究温度和催化剂对反应速率的影响
以双氧水分解为素材，对教材中的实验做了再设计。将催化剂对反应速率的影响放在了温度之前，这主要是考虑到学生知道可以催化双氧水的分解，但对
溶液做催化剂并不熟悉，并且在温度对催化剂的影响中使用的催化剂是溶液而不是，不知道原因，学生存在一些疑问。另外在实验设计上诸多因素影响着
分解。如何处理多个影响因素同时存在的问题呢？这也是必须思考的问题。为此，利用变量控制法，设计空白对照实验以增强实验探究的科学性。
第一，不同催化剂对分解速率的影响探究。
教师：影响双氧水分解的主要影响因素有哪些？
学生：温度、催化剂、浓度等。
教师：溶液和均能催化分解。除催化剂外其他的影响因素应如何处理？为什么？
学生：其他条件均相同，这样可以避免其他因素不同对速率产生影响。
教师：（给出实验条件）室温下，在两支大小相同的试管中，装入2mL 5%的溶液，分别放入溶液和。
教师：要探究以上两种物质是否能催化的分解，还应补充什么实验？
学生：室温下，取一支同样的试管，加入2 mL 5%的溶液，不加催化剂，与以上实验同时反应进行对比。
教师演示实验，学生观察并记录结果如表2。
对于该实验结果，很多学生得出结论为：“催化剂加快了反应速率”或“催化剂改变了反应速率”。以上表述均夸大了实验的结论，原因是学生将原有的知识或是听到的结论生搬硬套，而不是依据实验本身的事实得出的结论。较为严谨的表述应该是：“在其他条件都相同的条件下，溶液和可以催化双氧水的分解。”而对于以往我们认识的催化剂可以改变反应速率的说法是基于大量实验总结得到的结果。这样的讨论在知识学习的同时让学生体会到了实事求是的科学态度，这是科学研究中的重要品质之一。
第二，温度对反应速率的影响。
通过以上实验探究，学生对变量控制和空白实验有了一定的认识，温度对化学反应速率的影响实验可由学生分组设计并完成。为帮助其完成实验，笔者先提出几个问题。
教师：请同学们思考探究温度对过氧化氢反应速率的影响是否需要加催化剂？应该加哪种催化剂？为什么？
学生分组活动，实验方案展示如表3。
学生：反应需要催化剂，因为不加催化剂时在室温下和冰水中均观察不到气泡。如果加的话，加热、冰水、室温下双氧水的分解均很快，难以比较。选择溶液能够较好地克服上述问题。
教师：好。实验设计中“其他条件均相同”也需要考虑到有利于结果的观察。
教师：该实验能得出什么结论呢？
学生：温度升高，加快了分解，温度降低，减慢了分解。
以上设计的实验活动激发了学生的学习热情，在变量控制和空白对照实验等方法支持下完成的探究实验实现了对学生原有知识的验证和整合，具体的实验现象使学生对温度、催化剂等因素对反应速率的影响规律有了更加系统、准确的理解。实验结果的讨论也使学生更加重视实验本身，感受和培养了实事求是的科学态度。由此可见，探究实验在这节课的教学中发挥了重要的作用，也正是基于实验的支持较好地实现了“三维目标”的教学任务。
化学反应快慢的影响因素为什么采用了实验和思考与交流两种方式进行教学？为什么把催化剂和温度两因素设计成实验？诸多影响因素中人教版教材为什么将“神奇的催化剂”设计为科学视野？个人认为这与在实际应用中温度和催化剂对调控反应速率的重要作用有关。