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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(shè)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(guān)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(shè)《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(fù)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(xùn)練，將《實驗化學》模塊的教學轉(zhuǎn)化為“動畫模擬實驗”或者“試卷實驗”，違背了《實驗化學》課程設(shè)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(yīng)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(chǔ)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(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》教材和《必修》、《選修》化學教材、分析學生學情的基礎(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(zhì)的分離與提純”，這一課時主要學習過濾、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(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?，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(zhì)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(shù)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(yīng)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(zhì)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(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（必修1）》中“物質(zhì)的分離與提純”的學習過程中，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(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(yīng)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(zhì)，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(guān)有機溶劑溶解性時，如果簡單地告訴學生結(jié)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(dǎo)其分析現(xiàn)象，從分析的過程中讓學生得出有關(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(diào)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(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，然后告知學生蒸餾的原理。教學過程中，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(zhì)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。 2．2 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(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(zhì)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(guān)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(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(zhì)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(zhì)的分離和提純”之前，按照《化學（必修1）》教材的設(shè)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(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(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生實驗，還是等到專題二“氧化還原反應(yīng)”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(chǔ)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(yīng)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(yīng)的基礎(chǔ)知識，初步學會了物質(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(shè)計能力，啟發(fā)學生設(shè)計出實驗方案，筆者要求學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 整合后的教學實踐 結(jié)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） 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)?！钡囊庾R　　 4.2 教師職責的發(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，新課程在化學教學中要求發(fā)揮實驗的教學功能，倡導(dǎo)教師能夠“引導(dǎo)學生通過實驗探究活動來學習化學”，“引導(dǎo)學生綜合運用所學的化學知識和技能，進行實驗設(shè)計和實驗操作，分析和解決與化學有關(guān)的實際問題”。 筆者引導(dǎo)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(dǎo)學生進行實驗方案設(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(shè)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(diào)動起學生對化學學習的積極性。一旦把學習的主動權(quán)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(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，在教學中有機、有效地進行整合。教師在平時的教學工作中應(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）：18-21 [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]中學教學參考理科（南寧），2010.（4）：105-106 [3]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(shù)出版社，2010. 本文發(fā)表于《化學教育》2012-5