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高中“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”整合教學(xué)的實(shí)踐與思考 以“海帶中碘元素的分離及檢驗(yàn)”為例 劉文華 摘要：蘇教版《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》在化學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)、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(duì)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(yàn)》的整合教學(xué)為例，研究教師如何能夠科學(xué)地進(jìn)行創(chuàng)新性“整合”。 關(guān)鍵詞：《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》；分離和提純；整合 2006年9月，浙江省實(shí)施高中新課程教學(xué)，蘇教版高中化學(xué)選修模塊教材《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》是高中化學(xué)選修課程的六個(gè)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(jí)才開(kāi)設(shè)《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》課程，而高三年級(jí)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(cè)出學(xué)生的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的操作訓(xùn)練，將《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》模塊的教學(xué)轉(zhuǎn)化為“動(dòng)畫模擬實(shí)驗(yàn)”或者“試卷實(shí)驗(yàn)”，違背了《實(shí)驗(yàn)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(jí)集中一段時(shí)間安排學(xué)生學(xué)習(xí)《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》，學(xué)生思想上會(huì)很輕松，感覺(jué)就是天天看老師做演示實(shí)驗(yàn)，或者去實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，常常放松對(duì)化學(xué)課程的學(xué)習(xí)，對(duì)教師的教學(xué)工作和學(xué)生的學(xué)習(xí)極為不利。 面對(duì)這種狀況，很多中學(xué)化學(xué)的教育工作者已經(jīng)意識(shí)到了《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》課程整合的重要性，大家將《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教材的內(nèi)容進(jìn)行了分階段處理，將期中的一部分實(shí)驗(yàn)分散到高一、高二年級(jí)的對(duì)應(yīng)單元中[1] [2]，通過(guò)這樣處理，試圖改變這種不良狀況，讓學(xué)生真正體驗(yàn)到化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，“從實(shí)驗(yàn)中來(lái)，到實(shí)驗(yàn)中去”，可以讓學(xué)生在快樂(lè)中學(xué)習(xí)化學(xué)。 把《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》的部分實(shí)驗(yàn)安排到高一、高二年級(jí)的對(duì)應(yīng)單元中，必須遵循循序漸進(jìn)的原則，一定要在透徹地分析《實(shí)驗(yàn)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(jìn)行，而且要考慮到文理分科，以及會(huì)考對(duì)文科生的知識(shí)點(diǎn)要求，切不可操之過(guò)急。如果沒(méi)有綜合分析上述因素，違背了正常的教學(xué)原則，只會(huì)讓“整合”的教學(xué)實(shí)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(yàn)》的整合教學(xué)為例來(lái)探索如何較為科學(xué)地安排《實(shí)驗(yàn)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(shí)主要學(xué)習(xí)過(guò)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(diǎn)為掌握分離提純物質(zhì)的常用方法，難點(diǎn)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(shí)候，筆者從混合物的性質(zhì)差異入手講解，使學(xué)生對(duì)分離和提純的方法印象頗深。 《海帶中碘元素的分離及檢驗(yàn)》是《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》課本中“物質(zhì)的分離與提純”中的一個(gè)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?ài)的食品，這種源于生活中的課題能夠極大地引起學(xué)生的興趣和實(shí)驗(yàn)熱情。將生活與化學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái)，一方面突顯出實(shí)驗(yàn)對(duì)于解決生活問(wèn)題的重要性，使學(xué)生體會(huì)到實(shí)驗(yàn)的實(shí)用性，另一方面通過(guò)對(duì)物質(zhì)的分離與提純的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的參與，使學(xué)生對(duì)于科學(xué)研究的過(guò)程有了初步認(rèn)識(shí)，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究作一定的鋪墊[3]。本課題的實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括了加熱、溶解、過(guò)濾、萃取、分液、蒸餾等基本操作，實(shí)驗(yàn)的技術(shù)容量較大，花費(fèi)的時(shí)間也較長(zhǎng)，該課題重在讓學(xué)生感受從理論到實(shí)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(shí)點(diǎn)處理 2.1 《化學(xué)（必修1）》中“物質(zhì)的分離與提純”的知識(shí)點(diǎn)處理 學(xué)生已經(jīng)在初三掌握了過(guò)濾、結(jié)晶等方法，并在實(shí)驗(yàn)室做了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，能進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作，具備一定的實(shí)驗(yàn)知識(shí)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(guò)程中，對(duì)于過(guò)濾、結(jié)晶的操作和原理，只進(jìn)行簡(jiǎn)單地復(fù)習(xí)即可。萃取和分液是新知識(shí)，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(shí)驗(yàn)的過(guò)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(yǔ)言總結(jié)出兩者的區(qū)別。在介紹分液漏斗使用方法時(shí)借助多媒體投影來(lái)說(shuō)明操作要點(diǎn)。 值得提出的是，課本上的演示實(shí)驗(yàn)采用揮發(fā)性大，對(duì)人體危害大的實(shí)驗(yàn)試劑“溴水”，從教師和學(xué)生的安全和健康方面來(lái)考慮，換成碘水更合適。由于教室里沒(méi)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(shí)驗(yàn)盡量減少，實(shí)驗(yàn)中筆者也確實(shí)換成了用四氯化碳萃取碘水中的碘單質(zhì)，并對(duì)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(jī)溶劑溶解性時(shí)，如果簡(jiǎn)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(shí)，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(guò)程中讓學(xué)生得出有關(guān)有機(jī)溶劑的密度與水的密度的相對(duì)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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)了起來(lái)，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(diǎn)，課堂效果很好。 該課時(shí)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(lái)水，除去里面的鐵離子。此時(shí)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(guò)程中，筆者在此處增設(shè)了一個(gè)問(wèn)題，那就是如何分離上一個(gè)操作——“分液”后得到的四氯化碳和碘的混合物？因?yàn)樵谏弦徊讲僮髦?，學(xué)生很明顯地看到碘水中的碘確實(shí)與水分離了，但卻進(jìn)入了四氯化碳中，如何實(shí)現(xiàn)碘與四氯化碳的分離？正好應(yīng)用一下剛剛學(xué)過(guò)的分離方法——蒸餾！其后再告知四氯化碳和碘的沸點(diǎn)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(gè)。這樣教學(xué)也為《海帶中碘元素的分離及檢驗(yàn)》的課題研究做好了鋪墊。 2．2 高中化學(xué)選修模塊教材《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》和《實(shí)驗(yàn)化學(xué)手冊(cè)》的整合 通過(guò)教師對(duì)“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(shí)驗(yàn)操作技巧，很想自己親自體驗(yàn)一下實(shí)驗(yàn)操作，每個(gè)同學(xué)都有躍躍欲試的沖動(dòng)。如果下一個(gè)課時(shí)直接講“常見(jiàn)物質(zhì)的檢驗(yàn)”，不給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程的機(jī)會(huì)，會(huì)使他們那剛剛被激發(fā)出來(lái)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(shí)驗(yàn)化學(xué)手冊(cè)》（化學(xué)1蘇教版）專題一的實(shí)驗(yàn)3“從溴水中萃取溴”和實(shí)驗(yàn)4“制取蒸餾水”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作基本被包含在了《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》教材“海帶中碘元素的分離及檢驗(yàn)”的課題中，因此我們對(duì)兩者進(jìn)行了再次整合，去掉了《實(shí)驗(yàn)化學(xué)手冊(cè)》中的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，把“海帶中碘元素的分離及檢驗(yàn)”安排在高一的第一個(gè)學(xué)期進(jìn)行，既避免了實(shí)驗(yàn)操作的重復(fù)，節(jié)省了時(shí)間，又增加了學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，且這樣安排對(duì)今后將要進(jìn)文科班的同學(xué)來(lái)說(shuō)，也是不超過(guò)會(huì)考要求的。 該課時(shí)中涉及到灼燒、過(guò)濾、萃取、分液、蒸餾等操作，正是學(xué)生剛剛學(xué)過(guò)或者初中已經(jīng)掌握的操作，安排此課時(shí)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(yàn)從海帶中提取出碘的快樂(lè)，讓學(xué)生產(chǎn)生“學(xué)以致用”的感覺(jué)，對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)充滿熱情。 2.3 氧化還原知識(shí)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(jì)順序，學(xué)生已經(jīng)初步學(xué)會(huì)了根據(jù)化合價(jià)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(shí)，更深層次地學(xué)習(xí)在專題二和專題四中才會(huì)出現(xiàn)。而該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，還是等到專題二“氧化還原反應(yīng)”講完再安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)？這個(gè)問(wèn)題就是仁者見(jiàn)仁、智者見(jiàn)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(shí)驗(yàn)課題能夠順利開(kāi)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情在開(kāi)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(shí)進(jìn)行了整合，并在開(kāi)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(yàn)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)做了一個(gè)鋪墊，從作業(yè)反饋情況來(lái)看，學(xué)生接受情況不錯(cuò)。 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(shí)，初步學(xué)會(huì)了物質(zhì)的分離、提純等實(shí)驗(yàn)技能，但只停留在實(shí)驗(yàn)的觀摩操作階段，對(duì)運(yùn)用多種實(shí)驗(yàn)技能來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題還缺少實(shí)踐。雖然海帶常見(jiàn)，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(shí)驗(yàn)分析能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，啟發(fā)學(xué)生設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案，筆者要求學(xué)生在課余時(shí)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(shí)驗(yàn)方案，寫好實(shí)驗(yàn)步驟。 4 整合后的教學(xué)實(shí)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(kāi)學(xué)不久就可以走進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，來(lái)親自感受實(shí)驗(yàn)化學(xué)的樂(lè)趣了。 4.1 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)、改進(jìn)與確立 ④請(qǐng)按最佳方案開(kāi)始操作　 動(dòng)手實(shí)驗(yàn)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(shù)立“綠色環(huán)保”的意識(shí)　　 4.2 教師職責(zé)的發(fā)揮 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)、改進(jìn)與確立是整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，倡導(dǎo)教師能夠“引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)化學(xué)”，“引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)和技能，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作，分析和解決與化學(xué)有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題”。 筆者引導(dǎo)學(xué)生得出最佳實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)、改進(jìn)與確立的過(guò)程中，筆者穿插提問(wèn)了學(xué)生如下幾個(gè)問(wèn)題，可以幫助學(xué)生理清思路，讓他們順利完成實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)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(shí)用到哪些儀器？ ［2］溶解時(shí)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(guò)濾時(shí)用到哪些儀器？過(guò)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(jiàn)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(jiǎn)單的方法來(lái)檢驗(yàn)碘？ ［6］萃取和分液要用到哪些儀器？可以用什么溶劑來(lái)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(jiǎn)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(jìn)行，耗時(shí)較長(zhǎng)，為了節(jié)省時(shí)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(guò)程拍攝成錄像，實(shí)驗(yàn)課上直接提供給學(xué)生海帶灰，但這個(gè)步驟可以借助多媒體投影錄像讓學(xué)生來(lái)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(jì)下，學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性很高，也為教師的教學(xué)過(guò)程增色不少。通過(guò)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(huì)調(diào)動(dòng)起學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性。一旦把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，教學(xué)效率就會(huì)明顯提高，學(xué)生學(xué)得輕松，教師也教得輕松。另外開(kāi)學(xué)之初一定要先抓住學(xué)生的心，培養(yǎng)他們對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，如果一開(kāi)始就讓學(xué)生覺(jué)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(guò)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(jī)、有效地進(jìn)行整合。教師在平時(shí)的教學(xué)工作中應(yīng)該好好地研究教材的知識(shí)體系，發(fā)揮創(chuàng)造性，制定出一套更符合教學(xué)實(shí)際的、有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的整合后的知識(shí)體系，達(dá)到更好地“螺旋式”上升。整合不只是為了解決課時(shí)緊張問(wèn)題，更重要的是為了使教學(xué)相長(zhǎng)。 參考文獻(xiàn) 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