高中《實驗化學(xué)》整合的實踐與思考-化學(xué)教育.doc

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高中“實驗化學(xué)”整合教學(xué)的實踐與思考 以“海帶中碘元素的分離及檢驗”為例 劉文華 摘要：蘇教版《實驗化學(xué)》在化學(xué)實驗知識、方法、技能上要求的深廣度在所有模塊中是最高的[1]，但是由于大部分學(xué)校把該模塊放在緊張的高三學(xué)習(xí)，其設(shè)置的初衷也是最容易被教師忽略的。很多化學(xué)教育工作者對此提出了“整合”的思路，本文將以《海帶中碘元素的分離及檢驗》的整合教學(xué)為例，研究教師如何能夠科學(xué)地進行創(chuàng)新性“整合”。 關(guān)鍵詞：《實驗化學(xué)》；分離和提純；整合 2006年9月，浙江省實施高中新課程教學(xué)，蘇教版高中化學(xué)選修模塊教材《實驗化學(xué)》是高中化學(xué)選修課程的六個模塊之一，我省將該模塊作為高中理科生必修模塊。先前，大部分學(xué)校都是在高三年級才開設(shè)《實驗化學(xué)》課程，而高三年級的學(xué)生和教師在面臨著高考總復(fù)習(xí)的巨大壓力、高考試題又不能有效地檢測出學(xué)生的實驗操作能力的情況面前，學(xué)生和教師就自然而然地選擇放棄實驗的操作訓(xùn)練，將《實驗化學(xué)》模塊的教學(xué)轉(zhuǎn)化為“動畫模擬實驗”或者“試卷實驗”，違背了《實驗化學(xué)》課程設(shè)置的初衷。在教學(xué)中，我們還發(fā)現(xiàn)如果在高三年級集中一段時間安排學(xué)生學(xué)習(xí)《實驗化學(xué)》，學(xué)生思想上會很輕松，感覺就是天天看老師做演示實驗，或者去實驗室做實驗，常常放松對化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，對教師的教學(xué)工作和學(xué)生的學(xué)習(xí)極為不利。 面對這種狀況，很多中學(xué)化學(xué)的教育工作者已經(jīng)意識到了《實驗化學(xué)》課程整合的重要性，大家將《實驗化學(xué)》教材的內(nèi)容進行了分階段處理，將期中的一部分實驗分散到高一、高二年級的對應(yīng)單元中[1] [2]，通過這樣處理，試圖改變這種不良狀況，讓學(xué)生真正體驗到化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，“從實驗中來，到實驗中去”，可以讓學(xué)生在快樂中學(xué)習(xí)化學(xué)。 把《實驗化學(xué)》的部分實驗安排到高一、高二年級的對應(yīng)單元中，必須遵循循序漸進的原則，一定要在透徹地分析《實驗化學(xué)》教材和《必修》、《選修》化學(xué)教材、分析學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上才能進行，而且要考慮到文理分科，以及會考對文科生的知識點要求，切不可操之過急。如果沒有綜合分析上述因素，違背了正常的教學(xué)原則，只會讓“整合”的教學(xué)實踐變?yōu)閷W(xué)生的負(fù)擔(dān)。本文將以《海帶中碘元素的分離及檢驗》的整合教學(xué)為例來探索如何較為科學(xué)地安排《實驗化學(xué)》的教學(xué)。 1 教材分析 《化學(xué)（必修1）》中的“物質(zhì)的分離與提純”，這一課時主要學(xué)習(xí)過濾、結(jié)晶、分液、萃取、蒸餾等分離與提純物質(zhì)的方法。該節(jié)的教學(xué)重點為掌握分離提純物質(zhì)的常用方法，難點為分離提純物質(zhì)的方法和原理。物質(zhì)的分離與提純所使用的方法主要看混合物性質(zhì)的差異，由于這些差異我們可以采取不同的方法去分離和提純，于是在導(dǎo)入每一種分離方法的時候，筆者從混合物的性質(zhì)差異入手講解，使學(xué)生對分離和提純的方法印象頗深。 《海帶中碘元素的分離及檢驗》是《實驗化學(xué)》課本中“物質(zhì)的分離與提純”中的一個課題，該課題選取的內(nèi)容與生活密切相關(guān)。海帶是人們?nèi)粘Ｏ矏鄣氖称罚@種源于生活中的課題能夠極大地引起學(xué)生的興趣和實驗熱情。將生活與化學(xué)通過實驗聯(lián)系起來，一方面突顯出實驗對于解決生活問題的重要性，使學(xué)生體會到實驗的實用性，另一方面通過對物質(zhì)的分離與提純的整個實驗過程的參與，使學(xué)生對于科學(xué)研究的過程有了初步認(rèn)識，為后續(xù)的實驗研究作一定的鋪墊[3]。本課題的實驗過程包括了加熱、溶解、過濾、萃取、分液、蒸餾等基本操作，實驗的技術(shù)容量較大，花費的時間也較長，該課題重在讓學(xué)生感受從理論到實踐的應(yīng)用以及化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系。 2 教材及知識點處理 2.1 《化學(xué)（必修1）》中“物質(zhì)的分離與提純”的知識點處理 學(xué)生已經(jīng)在初三掌握了過濾、結(jié)晶等方法，并在實驗室做了相關(guān)實驗，能進行相關(guān)的實驗操作，具備一定的實驗知識與技巧。因此在《化學(xué)（必修1）》中“物質(zhì)的分離與提純”的學(xué)習(xí)過程中，對于過濾、結(jié)晶的操作和原理，只進行簡單地復(fù)習(xí)即可。萃取和分液是新知識，筆者采取教師演示，學(xué)生觀摩的教學(xué)方法。學(xué)生在觀摩教師做演示實驗的過程中不僅要搞清楚萃取和分液的區(qū)別，而且要用自己的語言總結(jié)出兩者的區(qū)別。在介紹分液漏斗使用方法時借助多媒體投影來說明操作要點。 值得提出的是，課本上的演示實驗采用揮發(fā)性大，對人體危害大的實驗試劑“溴水”，從教師和學(xué)生的安全和健康方面來考慮，換成碘水更合適。由于教室里沒有通風(fēng)裝置，所以課堂上更應(yīng)該講究綠色化學(xué)，將有毒性的實驗盡量減少，實驗中筆者也確實換成了用四氯化碳萃取碘水中的碘單質(zhì)，并對學(xué)生做了解釋，使“綠色化學(xué)”的概念深入人心。 在講解有關(guān)有機溶劑溶解性時，如果簡單地告訴學(xué)生結(jié)論，學(xué)生接受較慢，課堂氣氛沉悶。筆者在上課時，將汽油、四氯化碳和酒精分別與水混合，讓學(xué)生仔細(xì)觀察并且引導(dǎo)其分析現(xiàn)象，從分析的過程中讓學(xué)生得出有關(guān)有機溶劑的密度與水的密度的相對大小以及在水中溶解性的結(jié)論。然后在分液漏斗中，筆者進行萃取和分液的連續(xù)操作，使碘水和四氯化碳混合，振蕩，邊實驗邊讓學(xué)生觀察現(xiàn)象，靜置分層后，顏色的變化使學(xué)生的情緒一下子就調(diào)動了起來，再讓學(xué)生分析現(xiàn)象并加以畫圖解釋，從而歸納總結(jié)出萃取和分液的要點，課堂效果很好。 該課時中還有最后一種分離物質(zhì)的方法“蒸餾”，課本上是蒸餾自來水，除去里面的鐵離子。此時先介紹蒸餾裝置中的各種儀器及其用途，然后告知學(xué)生蒸餾的原理。教學(xué)過程中，筆者在此處增設(shè)了一個問題，那就是如何分離上一個操作——“分液”后得到的四氯化碳和碘的混合物？因為在上一步操作中，學(xué)生很明顯地看到碘水中的碘確實與水分離了，但卻進入了四氯化碳中，如何實現(xiàn)碘與四氯化碳的分離？正好應(yīng)用一下剛剛學(xué)過的分離方法——蒸餾！其后再告知四氯化碳和碘的沸點分別為76.8℃和184.35℃，學(xué)生即可明白留在錐形瓶和蒸餾燒瓶中的物質(zhì)分別是哪一個。這樣教學(xué)也為《海帶中碘元素的分離及檢驗》的課題研究做好了鋪墊。 2．2 高中化學(xué)選修模塊教材《實驗化學(xué)》和《實驗化學(xué)手冊》的整合 通過教師對“物質(zhì)的分離與提純”中各種提純物質(zhì)方法的示范操作和原理的清晰解釋，學(xué)生基本掌握了各種提純方法的實驗操作技巧，很想自己親自體驗一下實驗操作，每個同學(xué)都有躍躍欲試的沖動。如果下一個課時直接講“常見物質(zhì)的檢驗”，不給學(xué)生創(chuàng)造一個體驗實驗操作過程的機會，會使他們那剛剛被激發(fā)出來的學(xué)習(xí)熱情又逐漸被每日枯燥的理論教育所淡化。 與教材配套的浙江省教育廳教研室編寫的《實驗化學(xué)手冊》（化學(xué)1蘇教版）專題一的實驗3“從溴水中萃取溴”和實驗4“制取蒸餾水”的相關(guān)實驗操作基本被包含在了《實驗化學(xué)》教材“海帶中碘元素的分離及檢驗”的課題中，因此我們對兩者進行了再次整合，去掉了《實驗化學(xué)手冊》中的相關(guān)實驗，把“海帶中碘元素的分離及檢驗”安排在高一的第一個學(xué)期進行，既避免了實驗操作的重復(fù)，節(jié)省了時間，又增加了學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，且這樣安排對今后將要進文科班的同學(xué)來說，也是不超過會考要求的。 該課時中涉及到灼燒、過濾、萃取、分液、蒸餾等操作，正是學(xué)生剛剛學(xué)過或者初中已經(jīng)掌握的操作，安排此課時在學(xué)習(xí)了《化學(xué)（必修1）》“物質(zhì)的分離與提純”之后上，可以讓學(xué)生自己去體驗從海帶中提取出碘的快樂，讓學(xué)生產(chǎn)生“學(xué)以致用”的感覺，對化學(xué)的學(xué)習(xí)充滿熱情。 2.3 氧化還原知識的整合 學(xué)生在學(xué)習(xí)“物質(zhì)的分離和提純”之前，按照《化學(xué)（必修1）》教材的設(shè)計順序，學(xué)生已經(jīng)初步學(xué)會了根據(jù)化合價升降辨別氧化還原反應(yīng)，但是還未完全掌握氧化還原反應(yīng)的知識，更深層次地學(xué)習(xí)在專題二和專題四中才會出現(xiàn)。而該實驗課題的順利完成，必須尋找一種合適的氧化劑將海帶中的碘離子氧化為單質(zhì)碘。是在“物質(zhì)的分離和提純”的理論講完之后直接安排學(xué)生實驗，還是等到專題二“氧化還原反應(yīng)”講完再安排學(xué)生實驗？這個問題就是仁者見仁、智者見智了。在“趁熱打鐵”與“按部就班”之間筆者選擇了前者，所以，為了使實驗課題能夠順利開展，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情在開學(xué)之初就高漲，我把氧化劑、還原劑、氧化性、還原性等較基礎(chǔ)的知識進行了整合，并在開學(xué)之初就引入了專題一“化學(xué)反應(yīng)的分類”的教學(xué)中，為“海帶中碘元素的分離及檢驗”的實驗教學(xué)做了一個鋪墊，從作業(yè)反饋情況來看，學(xué)生接受情況不錯。 3 學(xué)情分析 學(xué)生掌握了氧化還原反應(yīng)的基礎(chǔ)知識，初步學(xué)會了物質(zhì)的分離、提純等實驗技能，但只停留在實驗的觀摩操作階段，對運用多種實驗技能來解決實際問題還缺少實踐。雖然海帶常見，但關(guān)于碘元素在海帶中的存在形式，學(xué)生還是比較陌生的。為了提高學(xué)生的實驗分析能力和實驗設(shè)計能力，啟發(fā)學(xué)生設(shè)計出實驗方案，筆者要求學(xué)生在課余時間充分利用網(wǎng)絡(luò)和書籍查找有關(guān)資料，分組寫出有效的實驗方案，寫好實驗步驟。 4 整合后的教學(xué)實踐 結(jié)合前期大量的分析、準(zhǔn)備工作，終于可以讓學(xué)生在開學(xué)不久就可以走進化學(xué)實驗室，來親自感受實驗化學(xué)的樂趣了。 4.1 實驗課堂“配角”與“主角”的分工 教師（配角）　　　　　　　　　　　　學(xué)生（主角） ①展示缺碘的病人圖片 　　　碘是人體必不可少的微量元素之一 ②碘在自然界中的分布 以I-存在于海水和海洋植物（海帶、紫菜等）中 ③如何從海帶中提取碘 實驗方案設(shè)計的評價、改進與確立 ④請按最佳方案開始操作　 動手實驗操作 ⑤巡視、指導(dǎo)　　　　　 　 注意物質(zhì)分離和提純的規(guī)范操作 ⑥課堂總結(jié)　　　　　　　　 “回收萃取劑”、樹立“綠色環(huán)保”的意識　　 4.2 教師職責(zé)的發(fā)揮 實驗方案設(shè)計的評價、改進與確立是整個實驗成敗的關(guān)鍵所在，新課程在化學(xué)教學(xué)中要求發(fā)揮實驗的教學(xué)功能，倡導(dǎo)教師能夠“引導(dǎo)學(xué)生通過實驗探究活動來學(xué)習(xí)化學(xué)”，“引導(dǎo)學(xué)生綜合運用所學(xué)的化學(xué)知識和技能，進行實驗設(shè)計和實驗操作，分析和解決與化學(xué)有關(guān)的實際問題”。 筆者引導(dǎo)學(xué)生得出最佳實驗方案后，投影顯示方案。 ［課堂投影］最佳課題方案 在指導(dǎo)學(xué)生進行實驗方案設(shè)計的評價、改進與確立的過程中，筆者穿插提問了學(xué)生如下幾個問題，可以幫助學(xué)生理清思路，讓他們順利完成實驗，使實驗課堂真正成為學(xué)生的探索性園地。 ［1］（播放海帶灼燒視頻）灼燒的作用是什么？灼燒海帶時用到哪些儀器？ ［2］溶解時用到哪些儀器？加快溶解速率的方法有哪些？將懸濁液煮沸2～3min，目的是什么？ ［3］過濾時用到哪些儀器？過濾操作中“一貼兩低三靠”指什么？ ［4］酸化的目的是什么？加什么酸較好？ ［5］可以將I－氧化為I2的常見氧化劑你能想到哪些？你認(rèn)為最好選用哪種氧化劑？為什么？可以用什么簡單的方法來檢驗碘？ ［6］萃取和分液要用到哪些儀器？可以用什么溶劑來萃取碘？ ［7］若要分離碘的CCl4溶液，分別得到碘和CCl4，應(yīng)采用什么方法？ 4.3 多媒體簡化能力的發(fā)揮 由于海帶的灼燒需要在通風(fēng)的環(huán)境下進行，耗時較長，為了節(jié)省時間和室內(nèi)空氣的清新，筆者在課前提前將海帶灼燒成灰，并且把灼燒過程拍攝成錄像，實驗課上直接提供給學(xué)生海帶灰，但這個步驟可以借助多媒體投影錄像讓學(xué)生來觀看學(xué)習(xí)。 5 整合教學(xué)的思考 學(xué)生在整合后的教學(xué)設(shè)計下，學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性很高，也為教師的教學(xué)過程增色不少。通過這次教學(xué)整合，筆者深刻地感受到:只要教師勤于思考、創(chuàng)新教法，就會調(diào)動起學(xué)生對化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性。一旦把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，教學(xué)效率就會明顯提高，學(xué)生學(xué)得輕松，教師也教得輕松。另外開學(xué)之初一定要先抓住學(xué)生的心，培養(yǎng)他們對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，如果一開始就讓學(xué)生覺得化學(xué)就是死記硬背一些現(xiàn)象和規(guī)律，喪失了興趣學(xué)化學(xué)，到后面就很難再挽回學(xué)生的心。 整合教學(xué)并非一件易事，在重新調(diào)整和重新組合的過程中凝聚了教師的智慧與心血，它需要考慮到方方面面的因素，需要我們教師發(fā)揮集體的力量，在教學(xué)中有機、有效地進行整合。教師在平時的教學(xué)工作中應(yīng)該好好地研究教材的知識體系，發(fā)揮創(chuàng)造性，制定出一套更符合教學(xué)實際的、有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的整合后的知識體系，達(dá)到更好地“螺旋式”上升。整合不只是為了解決課時緊張問題，更重要的是為了使教學(xué)相長。 參考文獻(xiàn) [1]包朝龍.“實驗化學(xué)”模塊教育價值分析與教學(xué)嘗試.[J]《化學(xué)教育》（京），2009，（8）：18-21 [2]毛建春，包朝龍.新課程背景下高中生實驗?zāi)芰Φ娜趸把a救策略.[J]中學(xué)教學(xué)參考理科（南寧），2010.（4）：105-106 [3]王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書實驗化學(xué)（選修）教學(xué)參考書.南京：江蘇教育出版社，2009. [4]王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書化學(xué)化學(xué)1（必修）[M].南京：江蘇教育出版社，2009. [5]王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書實驗化學(xué)（選修）[M].南京：江蘇教育出版社，2009. [6]浙江省教育廳教研室，普通高中新課程化學(xué)實驗手冊（化學(xué)1蘇教版）.杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2010. 本文發(fā)表于《化學(xué)教育》2012-5