利用实验重构气体压强知识的复习课

徐婷婷 王萍 谢宁 王丽丽

摘要： 气体压强问题是高考中的重要知识点。高考复习时经常采用“分类总结+练习强化”的复习模式，效果并不好。本设计在“分类总结+练习强化”气体压强知识的基础上，引入学生实验操作的实践环节，促进学生实践感知与理论知识的连接，帮助学生建构分析气体压强这一类问题的思维模型，达到对压强问题更深层次的理解，提升学生思维品质。

关键词： 气体压强; 高考复习; 思维模型

文章编号： 10056629（2019）1007603      中图分类号： G633.8      文献标识码： B

复习课是一种对已学知识进行二次加工，从而促进所学知识系统化和结构化，提高学生认知水平，发展学生思维能力的课型。对学生的学习起着总结、深化和提升的重要作用[1]。一般的高三复习课，更多关注知识总结的全面性和练习强化的深度，而忽视学生思维能力的发展。以气体压强问题的考查为例，其在近五年不同地区的高考化学实验题中均有呈现。这类问题在实验背景下重点考查学生对气体压强问题本质的理解，以及运用原理解决实际问题的能力。多数教师在复习中为此类知识设计专题，采取“分类总结知识点+练习强化实验题”的方式进行复习。虽然学生在初中物理中已经学习过压强的相关知识，在化学实验中也有过初步的应用，但由于问题的灵活性，学生仍感觉复习效果欠佳。究其原因，是学生对该知识的学习仍旧基于浅层次的记忆、相似题型的复现和提取，缺乏自身对知识的感知和深层次加工。因此，在复习中加入学生实验环节，帮助学生建立气体压强问题的认知模型，提高其思维品质，不失为高三复习课的一种尝试。

1 实施“分类总结+练习强化”

1.1 气体压强知识的分类总结

首先对化学中所涉及的气体压强问题进行分类总结，王涛等[2]在“化学实验中的气体压强问题”一文中，将中学与气体压强有关的问题总结为喷泉实验原理、气密性检查方法、测量气体体积、液体倒吸的原理及防治。经过对比，本文将气体压强常考问题分为如下三种类型。

（1） 装置的气密性检查

图1是化学实验中常见的6种装置，根据装置本身的特点不同，检查气密性的方法不尽相同，但原理相似。

（2） 倒吸的原理及应用

所谓倒吸是由于装置内形成了负压，外界大气压将液体压入装置内的现象。利用倒吸原理，根据实验的具体要求有时需要产生倒吸，如图2中的e装置，氨气溶于水产生喷泉现象;有时又需要防止倒吸，例如图2中的a与b装置;有时利用此原理平衡装置气压，譬如图2中的c装置。

（3） 平衡气压

平衡气压表现在定量测定气体体积时，常常用到排液量气装置（见图3），也可能是类似图4这样的平衡气压装置。

1.2 设计练习反馈强化

在进行题型总结之后，以近五年高考题中的气体压强考题设置练习，进行强化（见表1）。

将以上题目设计成一个气体压强问题的定时小练习。从学生完成情况来看，2017年全国Ⅱ卷中长直玻璃导管的作用回答得很不好，很多学生并未想到“平衡气压，防止压强过大”这个层面;2015年广东卷中对于现象的描述和原因的解释都有很大的问题，主要原因是没有想清楚原理;而2013年大纲卷中对于气密性的检查，主要是忽略了操作上的一些关键细节，如关闭分液漏斗的活塞以及停止加热后的现象。由此可见，学生对气体压强的认知还停留在记忆的层面上，面对不同的情境不能灵活运用。究其根源，是对气体压强原理本质的认识没有准确到位。基于此，在高三复习中，又设计了如下两大环节予以推进。

2 提供真实实验情境，建立多感官联系

实验是通过学习者亲身经历而建构知识的有效手段，因此，复习中加入了学生实验环节。提供基本仪器，让学生组装气密性检查的三种装置、防倒吸装置和平衡气压装置，让学生在气密性检查、防倒吸和收集气体的操作实践中，观察并直观感受气体压强的变与不变所导致的不同实验现象。

通过动手实践，学生发现了以往在做习题时遗漏的重要细节，也纠正了认知上的误区。

认知一： 利用微热法（见图1）检查装置气密性时，学生往往会忽略撤去热源后的现象。认为只要微热试管时导管口有气泡，装置气密性就是良好的。通过实验发现，松手后导管口的确有一段稳定水柱。所以一定要结合微热加压以及撤去热源减压之后两方面的现象共同证明装置的气密性是否良好[3]。

认知二： 利用液面差（见图1）检验气密性时，很多学生一直对“向长颈漏斗中加水，下端形成一段稳定水柱”百思不得其解，无法想象如何会形成稳定水柱。在实际操作之后，学生对该装置气密性的检查印象就很深刻，理解比较透彻。

认知三： 分液漏斗内的气压平衡（见图1）。夹紧止水夹后，若未打开分液漏斗上方玻璃塞，凹槽与瓶颈上的小孔也未对齐，打开下端活塞后液体不能顺利流出。这些语句，学生会背诵，却总是迷茫。利用实验，他们反复尝试，也深刻体会到要从分液漏斗中放出液体必须使液面上方压强与大气压一致。

认知四： 定量测定气体体积（见图3）。反应结束后U形量气管左端液面低于右端液面。在读数时应注意： （1）装置冷却至室温以后再读数;（2）上下移动碱式滴定管使U形量气管两端液面相平。这两步操作是为了保证气体体积是在常温常压下测定的。通过实验学生学会了调平左右两端液面的具体方法： 若液面左低右高，应将碱式滴定管缓慢向下移动，反之，则应向上移动。在实验之前学生对于该方法是完全模糊的。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。这一实验环节的加入，让学生深刻体会到决不能在题目中研究实验，而应该在实践中体验。

有了例题的总结和实验的亲历，对气体压强原理的学习是否达到了理解的程度呢？布鲁姆教育目标分类学认为，对于原理性的知识，评价其理解的达成，可以通过评价学习者能否解释、推论、比较这些内容而实现[4]。而这一过程，借助气體压强问题进行分析模型的抽取，效率是事半功倍的。

3 利用思维模型的建立达到理解意义上的学习

以心理学对原理性知识（程序性知识）建立的学习模型为蓝本，教师借助问题，将学生的关注点聚焦到整体学习过程的回顾上，在回顾中让学生进行比较、抽取，从而建立气体压强原理分析的思维模型（见图5）。

在建立分析压强问题的思维模型后，学生回顾练习、实验，将具体问题上升为一类问题，将一类问题形成解决的模式，不断往复。此时他们再次解决实验问题时头脑中的思维清晰了许多，答题就更加准确。化学实验中的气体压强问题是非常灵活多变的，但只要把握住问题的本质即装置中的压强变化，问题就可迎刃而解。为此，借助练习、实验、构建“化学实验中的气体压强问题”模型，是解决这一类问题的好方法。基于此思路形成的教学模式沿用至其余专题的复习中，则将事半功倍。

参考文献：

[1]万延岚， 卢巍. 对化学复习课的重新审视与思考[J]. 化学教学， 2013，（5）： 10～13.

[2]王涛， 莘赞梅. 化学实验中的气体压强问题[J]. 化学教育， 2009，（1）： 51～53.

[3]邵青. 谈化学反应装置气密性检查的误区与方法[J]. 中学教学参考， 2017，（11）： 71～72.

[4]Bloom， B. S.，（Ed.）. Taxonomy of educational objectives： The classification of educational goals： Handbook I， cognitive domain [M]. New York： Longman， 1956.