整合教材，提升能力——浅谈高中“实验化学”模块的综合利用，本文主要内容关键词为：浅谈论文,模块论文,教材论文,能力论文,高中论文，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。
福州一中高中部使用苏教版化学新教材已经4年了，在使用过程中，我们既深深感受到该套教材的优势，又不时被一些设计缺陷所困扰（该缺陷与我省的课程设置有关，鲁科版的化学教材也存在同样的问题。化学实验结构与内容比较单一，综合性不强，多数是小型实验，在某些模块、某些专题或某些单元上比较单薄，缺乏全局观和系统性）。根据我校学生的知识结构、能力水准，考虑到实验教室充足和实验设备比较齐全的现状，我们大胆地对必考模块中有关化学实验的部分进行整合，指导思想是：在《化学1》《化学2》、“化学反应原理”等的日常教学过程中，结合选修“实验化学”模块的相关内容，对各模块的学生实验内容进行必要的整合与扩充，完善实验项目，充实实验素材。全部实验安排为1～2人一组，提供充足的药品、器材，确保学生能人人动手，使每位学生均经历至少两年的化学实验综合训练，力争达到“实验化学”模块所要求的能力水准。经过两年多的实践，这一做法收到比较好的成效，下面着重从化学实验素材选取、项目开展、时机安排等方面谈谈我们的体会。
一、突出实验基本操作能力的培养
化学是一门以实验为基础的学科，化学实验既是十分重要的教学内容，又是新课程倡导的教学方法和学习方式的重要载体。实验不仅能激发学生的学习兴趣，帮助他们形成化学概念、理解化学基础理论、掌握物质性质，而且有利于他们正确化学观的形成。我们应根据教学内容的差异，采用不同的形式安排实验项目。
高中阶段的化学实验基本操作集中分布在《化学1》专题1中的第二单元“研究物质的实验方法”中，实验项目集中（一个接一个），如常见的物质的分离和检验手段：过滤、萃取及分液、蒸馏、物质检验、溶液的配制等。因为教学对象是高一新生，实验基础不同，操作能力参差不齐，而这些基本操作是高中阶段乃至今后继续学习化学实验的基础，所以我们有意识地将教材中“活动与探究”和“过程与思考”等栏目合并，安排成学生分组实验。由于实验项目属于基本操作范畴，因此特别强调动作规范、到位。我们将基本操作分解成两部分：第一部分，教师示范与学生同步模仿；第二部分，分组操作。在实验内容的设置上，我们整合了“实验化学”模块的要求，对实验项目进行必要的延伸和拓展。
以过滤为例，该操作在初中已学过，《化学1》主要介绍过滤的应用，对过滤器的装配、过滤操作并未着墨。在实际教学中，我们发现有相当部分的学生不知漏斗、滤纸为何物，也不知铁夹、十字夹、铁圈等支撑配件的名称和实验装配要领，因此在教学上我们从最基础的内容入手，从“支撑装置的装配、固定与调整，过滤器的装配，过滤装置的组建”开始训练，以水为试剂模拟过滤中液体倾倒、滤液收集和滤渣洗涤等基本操作。最后，以课本中的实验项目（现有含少量氯化镁和泥沙的粗食盐，请设计实验方案提纯氯化钠。提示：氢氧化镁难溶于水）安排分组实验。这是一个典型的基础实验项目，融合了许多基本操作，如取样、固体溶解、滴加试剂、促进反应、过滤器装配和过滤、滤渣洗涤、蒸发器装配、溶液转移、加热蒸发和固体转移等。系统的操作训练，能使学生牢固掌握基本的实验操作要领，形成基本技能。同时，我们结合“实验化学”模块的能力要求，在该实验项目上增加了“怎样判断氯化镁沉淀完全（即氢氧化钠溶液是否过量）”“滤渣如何洗涤”“洗涤滤渣的洗剂如何选择”等内容。之后，根据本实验和已学知识，总结物质分离提纯的原则：①不能引入杂质；②分离、提纯时不减少被提纯物质的质量；③实验操作简单易行。
二、突出性质实验的问题解决能力培养
物质性质实验是高中化学实验的主体和核心，贯穿于整个高中化学教学过程。性质实验大多数在试管中进行，反应条件温和、现象明显、操作简单，多数学生都能按要求完成。实际教学中，学生操作随意性大，缺乏明确的实验目的，不仅很多实验会演变为“照方抓药”，而且试剂用量经常超过规定量的几倍，甚至还会出现异常的实验现象，不利于学生正确化学观的形成。为了遏制并扭转这种现象，对于物质性质实验，我们设计了如下的问题解决方案（如图1），用以提升教学效果。
图1
如：在“探究
的相互转化条件”实验中，+3价铁转变为+2价铁，化合价降低，要使用还原剂，还原剂可以是某些金属单质或化合物；+2价铁转变为+3价铁，化合价升高，要使用氧化剂，氧化剂可以是某些非金属单质或化合物。对试剂选择的要求是：既要能使转化迅速完成，又要求现象明显，不干扰学生对转化结果的判断。为此，我们组织学生进行相关讨论，选择最佳试剂，设计解决方案。
通过对转化本质的分析、试剂选择的讨论、方案设计的比较、现象的观察和描述、结果的推断、过程的体验等一系列活动，学生经历了科学探究的一般过程。我们寻思着：“探究的相互转化”的价值究竟是什么？难道只是让学生掌握+3价铁有较强的氧化性或+2价铁有较强的还原性吗？为了充分挖掘该探究实验的价值，我们抛出3个新问题：
问题1：实验室中硫酸亚铁溶液如何保存？
组织学生进行讨论，总结存放硫酸亚铁溶液的条件：①加入少量铁粉或几根铁钉；②塞紧试剂瓶塞；③加少量稀硫酸。
问题2：有两瓶存储几天的硫酸亚铁溶液（同浓度，瓶底仍可见少量铁粉存在），请你判断是否有
被氧化？
问题2讨论前，学生往往认为，只要体系中存在铁粉，溶液中一定没有
。我设计了一个检验方案：取少量试液，滴加1～2滴KSCN溶液，观察溶液是否呈血红色。实验结果表明，滴加1～2滴KSCN溶液后，溶液呈浅红色，说明存在，即有少量
被氧化，“含铁粉的硫酸亚铁溶液中不存在”是错误的。我们组织学生探讨原因，最后形成共识：由于铁粉密度大，沉在溶液底部，在底部区域的溶液中，由于上述反应发生，的量极少，甚至没有；而在溶液中上部，尤其最上层部分，跟空气长时间接触，氧气能把氧化为，此处的不易被Fe还原为，故溶液（尤其是上层部分）存在被氧化现象。
问题3：如果存在，请你设计实验，定性比较这两瓶试剂被氧化的程度。
该问题有挑战性，为了化解难题，我介绍了大家熟悉的100米跑比赛，用以说明实验流程。运动员在同一条起跑线上，都听着发令枪，终点线相同，根据冲线先后分出名次。经思考、讨论，小组汇总，学生得出实验方案：①取等体积试液；②滴加等量KSCN溶液；③充分振摇；④比较血红色的深浅（背面衬一张白纸）。
以上3个问题组成一个情境链，问题1目的是使学生用氧化还原反应理论分析能被空气中的氧气氧化，并思考抑制氧化的措施；问题2的目的是引导学生用新学知识分析、解决实际问题；问题3则侧重于在定性实验中引入定量思想。问题2、问题3的设置，尤其是问题3的设置，我们借鉴了“实验化学”模块中“硝酸钾、硫酸亚铁铵制备”课题中产品质量等级（纯度）的分析、判断方法，这一问题链的设置，可使知识充分转化为能力，有利于提升学生的化学素养。
三、突出分析实验流程的能力培养
萃取和分液在《化学1》中安排得比较简单，教材设计的实验项目是：教师利用试管演示以溴水、四氯化碳为试剂的萃取和分液原理。教材展示了分液漏斗的图片，但分液漏斗结构和萃取分液操作等细。节并未提及。我们考虑到，分液萃取是高中化学中分离液态混合物的重要方法，广泛应用于卤素单质、有机混合物等的分离、提纯，而此后的教材却只讲应用，不提操作，故我们在讲授该知识点时作了适当的延伸、拓展。一方面，按教材的要求，以试管为仪器演示萃取操作，介绍选择萃取剂的原则，紧接着介绍分液漏斗的结构特点、各个部件的名称和使用规范，使学生明确分液漏斗使用的三条原则：①检查是否漏水；②液体物质的体积不能超过容积的四分之三；③下层液体下口放出，上层液体从上口倒出。然后，安排以四氯化碳和苯为萃取剂提取溴水中的溴，练习萃取、分液操作。学生只有通过实际的操作，才能理解“为什么实验前要检查分液漏斗是否漏水”“液体物质的体积为什么不能超过容积的四分之三”“旋塞、活塞什么时候开关”“如何振摇”“为什么振摇后要放气”“为什么要静置液体”“分液操作时为什么要打开活塞”“分液进行时旋塞为什么要及时关闭”等。只有具备了感性认识，记忆才能深刻，才能逐渐升华为理性认识，进而成为能力。这些能力的积淀，才逐步形成化学实验素养。在完成《化学1》专题2“氯、溴、碘及其化合物”的学习后，我们以“实验化学”模块中的“海带中碘元素的分离及检验”为素材，系统地介绍从富碘物质中获得碘的过程，巩固有关物质的化学性质、转化、溶解、分液萃取和物质的检验的知识，同时初步尝试进行“实验方案设计”教学。海带是海洋中的富碘植物，海带中含有的碘元素是有机碘，不溶于水和有机溶剂，因此要获得碘元素，就要采取措施使有机碘转化为无机碘。用化学方法分离、检验植物中的某些元素时，通常将待检植物样品高温灼烧，使有机物分解，其中碳、氢、氧等元素转化为二氧化碳和水，呈气态逸散，待测的金属或非金属元素以氧化物或无机盐（灰分）的形式残留下来，加水或酸溶解后，过滤所得滤液就可用于分离、提纯和鉴定。学生可根据以上分析，设计出从海带中获取碘的实验方案。教师及时整合学生设计方案中的优缺点，完善方法，最后给出实验流程图（见图2）。
图2
图2简明扼要地交代实验方案的三个要素：流程、仪器、试剂（包括它们之间的对应关系）。学生同时还可以明确重要的实验操作，经过实践，效果很好。
四、突出设计综合实验方案能力的培养
化学实验集中安排在必考模块中，选考模块中实验的分量不仅小，而且均为小型的性质验证实验，对实验能力的要求不超过必考模块。按照高中化学教学次序，实验在教学中所占比重快速下降，到最后甚至完全消失，学生有一学期甚至更长时间未进化学实验室，复习迎考时，实验空缺往往长达一学年。为了改变现状，我们在教“化学反应原理”“物质结构与性质”时，穿插开设“实验化学”模块，共花费大约18课时，完成7个实验专题中的9个课题，涉及高中化学实验的7个方面。包括：①物质的制备与提纯；②物质性质的探究；③物质的检验与鉴别；④化学反应条件的控制；⑤电化学问题研究；⑥物质的定量研究；⑦物质的制备与合成。
硫酸亚铁铵晶体的化学式为
，系硫酸亚铁与硫酸铵发生化合反应生成。硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成复盐后就比较稳定，故硫酸亚铁铵是一种重要的化工原料。硫酸亚铁铵以废铁屑为原料，属于可再生资源，符合绿色化学理念。合成过程包括了中学化学实验的大部分基本操作，如称量、溶解、搅拌、加热、过滤、蒸发和结晶等。该实验原理简单，操作易入手，先利用学生熟悉的置换反应制得，再利用它与
发生化合反应制得，实验成功率高，可训练一系列基本操作。本实验课题具有多方面功能：(1)通过有关物质的溶解度数据，探究实现化合反应的条件；(2)为防止被氧化和提高产品的纯度，学生要学会控制反应物（铁与稀硫酸）的用量；(3)废铁屑所含杂质须经过净化处理；(4)评价定量实验中产品的产率和质量等级；(5)初步形成物质循环利用观念，树立绿色环保意识。限于篇幅，设计方案略去。