高中《實驗化學》整合的實踐與思考-化學教育.doc

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高中“實驗化學”整合教學的實踐與思考以“海帶中碘元素的分離及檢驗”為例劉文華摘要：蘇教版實驗化學在化學實驗知識、方法、技能上要求的深廣度在所有模塊中是最高的1，但是由于大部分學校把該模塊放在緊張的高三學習，其設置的初衷也是最容易被教師忽略的。很多化學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為例，研究教師如何能夠科學地進行創(chuàng)新性“整合”。關鍵詞：實驗化學；分離和提純；整合2006年9月，浙江省實施高中新課程教學，蘇教版高中化學選修模塊教材實驗化學是高中化學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，大部分學校都是在高三年級才開設實驗化學課程，而高三年級的學生和教師在面臨著高考總復習的巨大壓力、高考試題又不能有效地檢測出學生的實驗操作能力的情況面前，學生和教師就自然而然地選擇放棄實驗的操作訓練，將實驗化學模塊的教學轉化為“動畫模擬實驗”或者“試卷實驗”，違背了實驗化學課程設置的初衷。在教學中，我們還發(fā)現(xiàn)如果在高三年級集中一段時間安排學生學習實驗化學，學生思想上會很輕松，感覺就是天天看老師做演示實驗，或者去實驗室做實驗，常常放松對化學課程的學習，對教師的教學工作和學生的學習極為不利。面對這種狀況，很多中學化學的教育工作者已經(jīng)意識到了實驗化學課程整合的重要性，大家將實驗化學教材的內(nèi)容進行了分階段處理，將期中的一部分實驗分散到高一、高二年級的對應單元中1 2，通過這樣處理，試圖改變這種不良狀況，讓學生真正體驗到化學是一門以實驗為基礎的學科，“從實驗中來，到實驗中去”，可以讓學生在快樂中學習化學。把實驗化學的部分實驗安排到高一、高二年級的對應單元中，必須遵循循序漸進的原則，一定要在透徹地分析實驗化學教材和必修、選修化學教材、分析學生學情的基礎上才能進行，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，違背了正常的教學原則，只會讓“整合”的教學實踐變?yōu)閷W生的負擔。本文將以海帶中碘元素的分離及檢驗的整合教學為例來探索如何較為科學地安排實驗化學的教學。1 教材分析化學（必修1）中的“物質的分離與提純”，這一課時主要學習過濾、結晶、分液、萃取、蒸餾等分離與提純物質的方法。該節(jié)的教學重點為掌握分離提純物質的常用方法，難點為分離提純物質的方法和原理。物質的分離與提純所使用的方法主要看混合物性質的差異，由于這些差異我們可以采取不同的方法去分離和提純，于是在導入每一種分離方法的時候，筆者從混合物的性質差異入手講解，使學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課本中“物質的分離與提純”中的一個課題，該課題選取的內(nèi)容與生活密切相關。海帶是人們?nèi)粘Ｏ矏鄣氖称?，這種源于生活中的課題能夠極大地引起學生的興趣和實驗熱情。將生活與化學通過實驗聯(lián)系起來，一方面突顯出實驗對于解決生活問題的重要性，使學生體會到實驗的實用性，另一方面通過對物質的分離與提純的整個實驗過程的參與，使學生對于科學研究的過程有了初步認識，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，實驗的技術容量較大，花費的時間也較長，該課題重在讓學生感受從理論到實踐的應用以及化學與生活的緊密聯(lián)系。2 教材及知識點處理2.1 化學（必修1）中“物質的分離與提純”的知識點處理學生已經(jīng)在初三掌握了過濾、結晶等方法，并在實驗室做了相關實驗，能進行相關的實驗操作，具備一定的實驗知識與技巧。因此在化學（必修1）中“物質的分離與提純”的學習過程中，對于過濾、結晶的操作和原理，只進行簡單地復習即可。萃取和分液是新知識，筆者采取教師演示，學生觀摩的教學方法。學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裝置，所以課堂上更應該講究綠色化學，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，并對學生做了解釋，使“綠色化學”的概念深入人心。在講解有關有機溶劑溶解性時，如果簡單地告訴學生結論，學生接受較慢，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，讓學生仔細觀察并且引導其分析現(xiàn)象，從分析的過程中讓學生得出有關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，邊實驗邊讓學生觀察現(xiàn)象，靜置分層后，顏色的變化使學生的情緒一下子就調動了起來，再讓學生分析現(xiàn)象并加以畫圖解釋，從而歸納總結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，然后告知學生蒸餾的原理。教學過程中，筆者在此處增設了一個問題，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？正好應用一下剛剛學過的分離方法蒸餾！其后再告知四氯化碳和碘的沸點分別為76.8和184.35，學生即可明白留在錐形瓶和蒸餾燒瓶中的物質分別是哪一個。這樣教學也為海帶中碘元素的分離及檢驗的課題研究做好了鋪墊。22 高中化學選修模塊教材實驗化學和實驗化學手冊的整合通過教師對“物質的分離與提純”中各種提純物質方法的示范操作和原理的清晰解釋，學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，每個同學都有躍躍欲試的沖動。如果下一個課時直接講“常見物質的檢驗”，不給學生創(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)出來的學習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手冊（化學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”的相關實驗操作基本被包含在了實驗化學教材“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，去掉了實驗化學手冊中的相關實驗，把“海帶中碘元素的分離及檢驗”安排在高一的第一個學期進行，既避免了實驗操作的重復，節(jié)省了時間，又增加了學生對化學學習的興趣，且這樣安排對今后將要進文科班的同學來說，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，正是學生剛剛學過或者初中已經(jīng)掌握的操作，安排此課時在學習了化學（必修1）“物質的分離與提純”之后上，可以讓學生自己去體驗從海帶中提取出碘的快樂，讓學生產(chǎn)生“學以致用”的感覺，對化學的學習充滿熱情。2.3 氧化還原知識的整合學生在學習“物質的分離和提純”之前，按照化學（必修1）教材的設計順序，學生已經(jīng)初步學會了根據(jù)化合價升降辨別氧化還原反應，但是還未完全掌握氧化還原反應的知識，更深層次地學習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碘。是在“物質的分離和提純”的理論講完之后直接安排學生實驗，還是等到專題二“氧化還原反應”講完再安排學生實驗？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，學生的學習熱情在開學之初就高漲，我把氧化劑、還原劑、氧化性、還原性等較基礎的知識進行了整合，并在開學之初就引入了專題一“化學反應的分類”的教學中，為“海帶中碘元素的分離及檢驗”的實驗教學做了一個鋪墊，從作業(yè)反饋情況來看，學生接受情況不錯。3 學情分析學生掌握了氧化還原反應的基礎知識，初步學會了物質的分離、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，但關于碘元素在海帶中的存在形式，學生還是比較陌生的。為了提高學生的實驗分析能力和實驗設計能力，啟發(fā)學生設計出實驗方案，筆者要求學生在課余時間充分利用網(wǎng)絡和書籍查找有關資料，分組寫出有效的實驗方案，寫好實驗步驟。4 整合后的教學實踐結合前期大量的分析、準備工作，終于可以讓學生在開學不久就可以走進化學實驗室，來親自感受實驗化學的樂趣了。4.1 實驗課堂“配角”與“主角”的分工教師（配角）學生（主角）展示缺碘的病人圖片 碘是人體必不可少的微量元素之一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）中如何從海帶中提取碘 實驗方案設計的評價、改進與確立請按最佳方案開始操作 動手實驗操作巡視、指導 注意物質分離和提純的規(guī)范操作課堂總結 “回收萃取劑”、樹立“綠色環(huán)保”的意識4.2 教師職責的發(fā)揮實驗方案設計的評價、改進與確立是整個實驗成敗的關鍵所在，新課程在化學教學中要求發(fā)揮實驗的教學功能，倡導教師能夠“引導學生通過實驗探究活動來學習化學”，“引導學生綜合運用所學的化學知識和技能，進行實驗設計和實驗操作，分析和解決與化學有關的實際問題”。 筆者引導學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學生進行實驗方案設計的評價、改進與確立的過程中，筆者穿插提問了學生如下幾個問題，可以幫助學生理清思路，讓他們順利完成實驗，使實驗課堂真正成為學生的探索性園地。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23min，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生海帶灰，但這個步驟可以借助多媒體投影錄像讓學生來觀看學習。5 整合教學的思考學生在整合后的教學設計下，學習化學的積極性很高，也為教師的教學過程增色不少。通過這次教學整合，筆者深刻地感受到:只要教師勤于思考、創(chuàng)新教法，就會調動起學生對化學學習的積極性。一旦把學習的主動權交給學生，教學效率就會明顯提高，學生學得輕松，教師也教得輕松。另外開學之初一定要先抓住學生的心，培養(yǎng)他們對化學的學習興趣，如果一開始就讓學生覺得化學就是死記硬背一些現(xiàn)象和規(guī)律，喪失了興趣學化學，到后面就很難再挽回學生的心。整合教學并非一件易事，在重新調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，在教學中有機、有效地進行整合。教師在平時的教學工作中應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實際的、有利于學生學習的整合后的知識體系，達到更好地“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相長。參考文獻 1包朝龍.“實驗化學”模塊教育價值分析與教學嘗試.J化學教育（京），2009，（8）：18-212毛建春，包朝龍.新課程背景下高中生實驗能力的弱化及補救策略.J中學教學參考理科（南寧），2010.（4）：105-1063王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書實驗化學（選修）教學參考書.南京：江蘇教育出版社，2009. 4王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書化學化學1（必修）M.南京：江蘇教育出版社，2009.5王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書實驗化學（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實驗手冊（化學1蘇教版）.杭州：浙江科學技術出版社，2010.本文發(fā)表于化學教育2012-5