创新环境下化学实验复习的新策略,本文主要内容关键词为:化学实验论文,环境论文,新策略论文,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。
实验是化学的基础,实验题是高考理科综合化学试题的典型题型之一。它的命题素材“课内课外、相互融合”,知识覆盖“不同模块、灵活自如”,研究手段“定性定量、可分可合”,实验方法“验证探究、不断提升”,能力要求“起点低、落点高”。这一切给高考化学实验的命题提供了广阔的空间,强化了实验试题“信度高、区分度大”的选拔功能。所以,研究高考化学实验的新创意,把握高考化学实验命题的新视角是提升学生的化学实验素养与复习效率的一种有效方法。
一、“一看”老课程模式下化学实验考查的新创意
我省从2000年开始的“3+X”高考中,理科综合的化学实验考查在继承“考操作、考运用、考规范”的基础上,出现了两个阶段性创新变化。
从2001年制取简易装置的原理分析与该装置适用范围判断、2002年
喷泉实验的改进、2003年
制备方法的改进到2004年电解饱和食盐水,可归纳为创新变化的第一阶段。该阶段的命题方式离开了“3+2”模式下实验装置的成套式与组合式,较多出现了重要、典型实验的独立装置(制
喷泉、电解饱和食盐水等实验)或简单组合装置(制
的实验),考查内容也相对单一地呈现为物质制备(制
、制
)或物质性质(
的溶解性、离子的放电难易)的再认识。它的显著特点是对典型课本实验的再现、改进或迁移,它选取的实验考点典型但覆盖面较小,考查的能力要求灵活但主题相对狭窄(从本质上分析较多地呈现了压强变化引发的实验变化)。
从2005年含NaCl杂质的纯碱质量分数的测定、2006年可作供氧剂的证明到2007年水煤气主要成分为CO和
的验证,可归纳为创新变化的第二阶段。它的命题方式从实验装置看又出现了“3+2”模式下的成套与组合式,考查内容综合了“制取、除杂、吸收”(纯碱质量分数的测定)、“制取、除杂、收集、性质证明”(
可作供氧剂的证明)、“制取、除杂、性质证明、产物检验”(水煤气成分的证明)等。它的显著特点是:考查素材广泛联系生产、生活实际,纯碱、过氧化钠、水煤气均为生产、生活中广泛运用的重要物质,它体现了化学实验考查学以致用的思想;考查内容强调综合性,多次出现了制取、除杂、性质证明的组合模式;能力要求广泛而深刻,简述纯碱质量分数测定的新方法,证明
可作供氧剂的化学试剂与实验用品选择,验证水煤气的主要成分为CO和
的实验装置组合与化学试剂选择等均体现了该阶段实验考查对考生实验设计能力的新要求,对定量实验的误差分析、对定性实验中实验结论判据的分析又提出了对考生实验评价能力的新要求。
二、“二看”新课程模式下化学实验考查的新创意
从2007年开始,首轮参加新课程实验的山东、广东、海南、宁夏以及后续进入新课程实验的江苏等五个省区都进行了新课程模式下高考化学实验命题模式的新尝试。纵观两年来的九套试题,不难发现:与老课程模式下,理科综合化学实验题随时间变化出现两个阶段性的变化所不同。新课程模式下,化学实验的考查在体现“化学实验的学科思想、化学实验的基础地位、化学实验的选拔功能”的前提下,更多地呈现了“一纲多本、不同地域、各有侧重”的多元发展新趋势,以下所选两题可从一个侧面说明这一观点。
2007年广东化学卷第26题:羟基磷灰石是一种重要的生物无机材料,其常用的制备方法有两种:
三种钙盐的溶解度随溶液pH的变化如上图所示(图中纵坐标是钙离子浓度的对数),回答下列问题:
(1)完成方法A和方法B中制备的化学反应方程式:
(2)与方法A相比,方法B的优点是______。
(3)方法B中,如果溶液滴加过快,制得的产物不纯,其原因是______。
(4)图中所示3种钙盐在人体中最稳定的存在形式是______(填化学式)。
(5)糖黏附在牙齿上,在酶的作用下产生酸性物质,易造成龋齿。结合化学平衡移动原理,分析其原因______。
要回答问题(2),机械地观察问题(1)完成的两个反应是较难下手的,必须迅速“启用”统摄思维:对化工生产,我们通常要考虑的是在“工艺简单、条件适宜、产物纯净、原料易得、操作安全、对环境友好”条件下单位时间的产率。由此,我们就能发现方法B比方法A的优点是“工艺简单、唯一副产物为水”。
2008年宁夏理综卷第27题:为测试一铁片中铁元素的含量,某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次平行实验测定结果的平均值):
方案一:将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中,测得生成氢气的体积为580mL(标准状况);
请回答下列问题:
(1)配平下面的化学方程式(将有关的化学计量数填入答题卡的横线上):
(2)在滴定实验中不能选择____式滴定管,理由是____;
(3)根据方案一和方案二测定的结果计算,铁片中铁的质量分数依次为____和____;(铁的相对原子质量以55.9计)
(4)若排除实验仪器和操作的影响因素,试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。
①方案一____(填“准确”“不准确”“不一定准确”),理由是________;
②方案二____(填“准确”“不准确”“不一定准确”),理由是________。
从题可知,该题体现的又是另外一种特点,它考查的知识属于立足课本的核心知识,考查的内容除涉及规范操作等内容外,更多强调了对开放性实验方案的评价,它的思维能力既在正向考查也在逆向考查,实验结论不但要能定性描述也要会定量处理,这对考生的思维深、广度均提出了较高的要求。
三、“三析”创新环境下化学实验复习的新策略
我省是已结束第一轮新课程实验省区中开设《实验化学》模块的地区之一,这就客观地增加了我省高考实验化学的内涵,如何搞好化学实验复习,笔者认为,应寻找一些新环境下的新策略。
(一)要以考试说明的新要求来把握实验复习方向
新的课程目标、新的模块教学,就必然会有新的实验考查思想与实验考查内容。如:老大纲对化学学科的能力要求是测试考生所应具有的观察能力、实验能力、思维能力和自学能力。新大纲在能力要求上则表述为“接受、吸收、整合化学信息的能力,分析和解决(解答)化学问题的能力,化学实验与探究能力”。用朴素的语言,笔者对新大纲的能力要求理解为“学习化学知识的能力,运用化学知识解决理论问题的能力,运用化学知识和实验手段探究、解决实际问题的能力”。从中可以发现,新大纲对实验能力的要求比老大纲有了明显的提高,以此来把握实验复习的方向,才能有效提高实验复习的针对性。
(二)要以梳理构建模块知识的新网络来夯实实验复习基础
笔者在我市的一次期末调测中命制过一道试题:
下列说法错误的是:______(填序号)
①重铬酸钾()酸性溶液可用于检验汽车驾驶员是否酒后开车。
②用纸层析法可分离市售水彩中颜料成分。
③用溶液一种试剂就可鉴别
和NaCl溶液。
④分解实验中用
或CuO作催化剂,两者完全相同。
⑤摩尔盐制备过程中,用少量酒精洗涤产品,主要是洗去晶体表面附着的水。
⑥以酚酞作指示剂,用NaOH标准溶液测定食醋中的含量时,若滴定终点没有控制好,即NaOH滴加过量,通过反滴食醋不能补救。
测试结果该题的难度系数为0.45,这完全是一个基础性的检查题,难度系数却达0.45,原因是什么?其实就是我们的现实教学中过分凸现了对实验探究功能的挖掘,相对轻视了对双基知识的落实。在探究能力培养上,不少教师分别从“定性探究、定量探究;正向探究、逆向探究;定向探究、发散探究;独立探究、联合探究”等多角度进行了剖析,但对双基知识的落实就缺少这一课,最后造成学生对《实验化学》基础知识掌握缺乏系统性。所以,实验复习中,在强调重点、强调探究实验的探究功能的同时,有必要对《实验化学》教材出现的七个相对独立的专题实验所涉及的基础知识与基本实验技能加以系统梳理与构建并与必修模块、有机化学模块、化学反应原理模块作好有机衔接。
对《实验化学》模块,从基础知识层面出发,涉及的络合反应就有等,按照同一思路,我们亦可对其他一些“沉淀反应、酸碱反应、氧化还原反应、有机反应”加以分类梳理。从基本技能层面出发,《实验化学》比老教材新增的操作有“抽滤(减压过滤)、热过滤、层析分离、标定、电子天平使用”等,保留的经典操作有“取样、溶解、蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥、萃取、分液、滴定、检漏、加热、吸收”等,通过这些规律性的有序构建、有序储存,学生在运用时才能有序提取。
(三)要以吸收整合新课程模式下实验考查的新特点来提升实验复习效率
浙江省的理科综合实验考查是在新课程实验的大背景下进行的,它肯定会有自己的独创性,但也一定会继承老课程实验考查的优良传统并吸收、整合已结束第一轮新课程实验省区对实验考查尝试的精华。纵观近几年的高考试题,有不少创新与特色是值得我们关注与学习的。
1.变换角度,推陈出新
同样一个防倒吸的装置,可通过在直导管口连接倒置的三角漏斗加以实现,也可通过设置安全瓶来实现,亦可直接使用直导管不接倒置的三角漏斗但保持持续通气状态来实现(2007年上海化学卷第26题、2008年全国理综卷Ⅰ第28题),还可通过直接使用直导管但添加难溶介质阻止压强差的产生来实现(2007年江苏化学卷第10题)。若是蒸馏装置,则可通过延长冷凝导管长度,增加液面差的距离来实现(2008年江苏化学卷第15题)。
同样是实验步骤的呈现,可通过具体的文字表述来呈现,也可通过形象的装置图连接来呈现,新课程高考中又多次出现了通过工艺流程图来呈现。对通过工艺流程图来呈现实验步骤,粗略一看是前述二者的总和且表现得更简明、更扼要一点,其实,它比文字表述或实验装置图连接表述法更隐蔽、更抽象,各流程中用的是什么仪器、哪些步骤设置了加热装置、各导管进出口的高低等等信息都需要考生通过联想去挖掘。所以,流程图呈现有易的一面,也有难的一面。
对实验数据的呈现也一样,新课程实验省份中多次出现了通过图或表的形式来呈现,对用图或表二种形式来呈现实验数据,尽管在不同模块的教材中已有所触及,但表比图更抽象,图的规律性要发现它、总结它较直观,而表的规律性就需要确定合理的比较项来加以分析与推论。
2.强调真实,关注细节
一个实验要成功,整体方案必须科学合理,而整体是由每一个细节组合而成的,只有保证每一个实验细节的科学合理,才会呈现整体的科学合理,基于此,新课程实验高考中,大量出现了关注实验细节,关注操作真实性的新亮点。
2008年广东化学卷第21题对铁的氧化物中铁元素价态的探究实验中,第一步要求用加热法除去溶解于硫酸中的氧气(关注科学性),第23题中制高纯硅时还原
必须严格控制无水无氧状态(关注安全性);山东理综卷第30题电解饱和食盐水实验中要求判断出收集的
体积在相同条件下小于
的体积(关注真实性);海南化学卷第16题制
实验中要能对“除
装置”与“Mg和
反应装置”不能同时开始加热的原因加以分析(关注纯净度);宁夏理综卷第27题要能阐述酸性
溶液不能选择碱式滴定管来盛装的原因(关注腐蚀性)等等都是对重要实验细节的关注。确实如此,化学是一门严谨的科学,若不关注实验细节,实验就会不真实、不安全,产品就会不纯净、不正确。
3.追根溯源,激活思维
以知识为基础,能力为主导的理科综合测试指导思想,在近几年的化学实验考查中得到了充分的体现,尤其是对思维能力的考查。
就思维的全面性与整体性而言,2007年北京理综卷第28题要求考生对“缺项”的实验步骤作出选择与补充;2006年全国理综卷Ⅰ第28题要求考生填写各空白实验装置的化学试剂;2006年天津理综卷第28题为保证制取高纯硅实验的成功,要求考生认清关键的实验环节;2008年全国理综卷Ⅱ第28题对常见离子的分步检验要求考生作出综合判断;2005年全国理综卷Ⅰ第28题要求考生重新设计测定纯碱质量分数的新方法等题就是这方面的代表。考生若不能整体把握实验的操作过程,就不可能填写缺项实验步骤、就不可能明白关键的实验环节;考生若不能全面理解实验的目的,就不可能给空白的实验装置选择合适的试剂;考生若不能透彻把握实验本质,就不可能重新设计崭新的实验新方案。
就思维的正向性与逆向性而言,2005年广东化学卷第20题要求考生判断实验出现现象不够明显的原因;2007年江苏化学卷第18题在酯化反应中对浓硫酸作催化剂要求考生作出“负面”评价;2007年天津理综卷第28题合成实验中要求考生对实验装置进行优化与纠错;2007年全国理综卷Ⅱ第28题测定某电石中
的质量分数实验中要求考生阐述“反应刚结束时不能立即从水槽中撤出导气管”的理由;2007年广东化学卷第22题在知道实验原理、实验数据的前提下,要求考生推测实验的目的等试题就是侧重于思维的正逆性且更多的是从逆向思维的视角对考生提出的要求。
就思维的收敛性与发散性而言,2005年广东化学卷第20题推测实验出现现象不明显的原因时,设置可不填满的答题要求;2005年江苏化学卷第19题指出使实验安全、顺利进行的步骤时,阐述不少于二个的关键步骤;2007年天津理综卷第28题对制过程中
与S反应加热温度过高时,判断对实验结果可能造成的不利影响;2007年广东化学卷第23题在限定条件与仪器前提下,要求设计合理的实验探究方案;2008年宁夏理综卷第27题对测定铁的质量分数在已经指定实验方案的前提下,要求考生判断测定结果的“准确”“不准确”或“不一定准确”并阐述理由等题型都对思维的收敛性与发散性,特别是思维的发散性进行了考查。
4.科学严谨,规范表达
在观察、思考的基础上,要求考生能对有关实验内容进行科学的语言描述是化学实验题的又一亮点,也是实验题阻碍考生得高分的一大难点。粗糙的语言描述往往不是不够简洁,就是语序颠倒、主次错位、遗漏要点、以偏概全。所以,运用经典的高考实验题来强化书面表达、规范书面表达,是实验复习始终值得关注的一个主题。我们应引导学生建立有代表性的一些语言表达模式。“操作→现象→结论”是一种模式,“假设→验证→归纳”也是一种模式;叙述了“过滤”一般要紧跟“洗涤、干燥”是一种技巧,叙述了“蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤”后一般要紧跟“低温干燥或自然干燥”恰是一种应变……这些有效的模式与技巧可较快提升考生的表达能力。
语是由思所得的,所以,在强调模式与技巧的同时,我们更不能忘记本源,要把思维训练与语言表达训练有序结合起来。对权威的语言表达要学,学它思维的严密性、完整性与有序性;对学生语言表达的粗糙性要评,评出思维的缺陷来;对经典的语言描述要议,议出思维的闪光点,如2007年山东理综卷第30题对浓氨水滴入固体NaOH中能产生原因的叙述,标准答案提供为“氢氧化钠溶于水放出大量热,温度升高,使氨的溶解度减小而放出;氧氧化钠吸水,促使氨放出;氢氧化钠电离出的
增大了氨水中
的浓度,促使氨水电离平衡左移,导致氨气放出”,这就是值得好好一议的语言描述,它是按产生氨气的影响因素来叙述的呢?还是按某一物质发生变化的先后顺序来描述的呢?若按固体NaOH发生变化的先后顺序来描述,其变化的先后就应该是固体NaOH先吸水、再溶解放热并同时发生电离,这样不断的评议与探究可有效增强学生思维的有序性、严密性,进而提高其语言表达的规范性。