實驗設(shè)計題講評課的設(shè)計與反思

文章編號：1005-6629(2010)04-0039-04 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

化學(xué)是一門實驗科學(xué)，實驗教學(xué)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，對化學(xué)實驗的考查也是新課程考查的重要內(nèi)容。縱觀近幾年高中化學(xué)課改區(qū)的高考化學(xué)試題，無論是試題考查內(nèi)容還是試題編排順序等各方面都非常類似。2007年廣東化學(xué)高考試卷第23題(11分)、2008年廣東化學(xué)高考試卷第2l題(12分)及2009年廣東化學(xué)高考試卷第21題(12分)，均是化學(xué)實驗設(shè)計題。通過提出假設(shè)、設(shè)計實驗方案，敘述實驗操作，預(yù)期實驗現(xiàn)象和結(jié)論等，考查學(xué)生的化學(xué)實驗探究能力、對元素化合物等基礎(chǔ)知識掌握程度、知識遷移能力及文字表達能力。這類試題強化了對化學(xué)學(xué)科能力的考查，也反映了新課改“重視基礎(chǔ)，凸現(xiàn)能力”的命題原則。

這類試題的答案多樣，這不僅要求學(xué)生掌握相關(guān)知識，而且還需要有較強的發(fā)散性思維能力。學(xué)生要綜合運用已學(xué)的相關(guān)基礎(chǔ)知識，從不同層次、不同角度進行思考，創(chuàng)造性地解決問題才能得出正確的答案。教學(xué)中筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生剛接觸到此類題目時，得分率較低。主要原因有：①思路混亂，文字?jǐn)⑹鲩L篇大論，但沒有答出核心內(nèi)容；②在檢驗一種物質(zhì)時沒有除去其他物質(zhì)可能存在的干擾：③知識性錯誤；④對儀器、藥品及實驗?zāi)康牡膶忣}不清等。2009年廣州市一模考結(jié)果顯示，筆者所教班級的大部分學(xué)生在第20題實驗設(shè)計題上的失分嚴(yán)重。鑒于此類題對培養(yǎng)學(xué)生能力所發(fā)揮的重要性和作用，筆者認(rèn)為，通過專題教學(xué)幫助學(xué)生掌握此類試題的解題思路、規(guī)范作答顯得非常重要。于是在一模考后，筆者選取了2009年廣州市一模考的第20題進行了實驗設(shè)計類題的專題講評。現(xiàn)將講評課的教學(xué)設(shè)計綜述如下。

第20題(12分)已知某酸性土壤浸取液中除Fe³⁺外，還含有一定量Mg²⁺和Al³⁺。請設(shè)計合理實驗檢驗該浸取液中的Mg²⁺、Al³⁺。

限選實驗用品與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、滴管、玻璃片、pH試紙；浸取液、20％KSCN、0.1mol·L^-1NaOH、6 mol·L^-1 NaOH、0.1 mol·L^-1 HCl、蒸餾水。

必要時可參考：

根據(jù)你設(shè)計的實驗方案，敘述實驗操作、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。(測定溶液pH的具體操作可不寫)實驗操作

1、教學(xué)思路及意圖

在教學(xué)中，采用引導(dǎo)學(xué)生畫流程圖探索并分析解題思路的方法，通過對“讀題——審題——知識檢索——畫流程圖，分析過程——規(guī)范表達”等解題思維過程的逐步分析，幫助學(xué)生掌握通過畫流程圖的方法解決實驗設(shè)計題的策略及技巧，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力及對已學(xué)知識的遷移能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性思維能力、創(chuàng)新品質(zhì)及科學(xué)素養(yǎng)，且在教學(xué)的各個環(huán)節(jié)注重學(xué)生主動參與，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2、教學(xué)過程

[導(dǎo)入]化學(xué)實驗設(shè)計題年年考，分值大，一模考結(jié)果顯示我們班在該題的失分嚴(yán)重。本節(jié)課以一模第20題為例，通過學(xué)習(xí)掌握實驗設(shè)計題的解題思路及技巧。

[師]拿到題目的第一件事就是“讀題”，請同學(xué)們快速將題通讀一遍。

[問]請審題：明確要干什么?

[學(xué)生]設(shè)計實驗在Fe³⁺干擾的情況下，檢驗Mg²⁺和Al³⁺的存在。

[追問]如何設(shè)計呢?

[提示]檢索相關(guān)知識：

①題干中有的知識

②頭腦中已有的相關(guān)基礎(chǔ)知識

③題目中提供的限選儀器和藥品

[學(xué)生]①題干中Mg(OH)₂及Fe(OH)₃開始及完全沉淀的pH

②Fe³⁺、Mg²⁺和Al³⁺的化學(xué)性質(zhì)

③題目中提供的限選儀器和藥品(沒有漏斗，不能用過濾法分離溶液和沉淀；提供的NaOH溶液有兩種O.1 mol·L^-1和6 mol·L^-1等……)

[問]根據(jù)所檢索的知識分析：如何設(shè)計實驗?zāi)?

[學(xué)生]思考。

[提示]在已學(xué)的知識中，可根據(jù)哪些特征反應(yīng)來鑒別Fe³⁺、Mg²⁺和Al³⁺?

[學(xué)生一]往浸取液中逐滴滴人過量的NaOH溶液，如看到先有白色沉淀生成，后部分白色沉淀溶解，即可證明原浸取液中既有Mg²⁺又有Al³⁺。

[提示]根據(jù)顏色這一特征來推測物質(zhì)時，一定要先排除其他可能存在的有顏色物質(zhì)的干擾。

[學(xué)生二]應(yīng)先排除Fe³⁺的干擾，先用NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH，使Fe(OH)₃完全沉淀而Mg(OH)₂未開始沉淀，過濾，再往濾液中逐滴加入NaOH溶液，如看到先生成白色沉淀后白色沉淀完全溶解，則說明原浸取液中既有Mg²⁺又有Al³⁺。

[提示]往濾液中逐滴加入NaOH溶液后，是否還能想到其他方法來檢驗溶液中有Mg²⁺和Al³⁺的存在。

[學(xué)生三]往濾液中逐滴加入NaOH溶液后，將生成的沉淀Mg(OH)：過濾，再取濾液(含AlO₂)，逐滴加入HCl溶液，如先出現(xiàn)白色沉淀，后白色沉淀又逐漸溶解，則說明原浸取液中既有Mg²⁺又有Al⁺。

[提示]因題目未給出Al³⁺沉淀的pH的信息，故在Fe(OH)₃沉淀的過程中，Al³⁺也可能已變成了Al(OH)₃沉淀，所以，過濾Fe(OH)₃，沉淀后只能檢驗Mg²⁺的存在，Al³⁺的存在則無法確定。

[學(xué)生四]需另取原浸取液進行實驗，加過量的NaOH溶液，過濾出沉淀MR(OH)₂和Fe(OH)₃取濾液再逐滴加入HCI溶液，如先出現(xiàn)白色沉淀，后白色沉淀又逐漸溶解，則說明原浸取液中有Al³⁺。

[教師]同學(xué)們考慮得非常細致，在解決這類問題時，細節(jié)的考慮往往非常重要。通過同學(xué)們的思考、修改和不斷完善，最終的設(shè)計方案已被確定。為幫助大家以后能快速、準(zhǔn)確、清晰的解決實驗設(shè)計這種開放性的試題，給大家介紹“畫流程圖”的方法。這種方法簡單易學(xué)、清晰明了，可以幫助大家理清思路、完善思維過程以及進行清晰、準(zhǔn)確的分層表述。

[引導(dǎo)]針對學(xué)生四的分析過程畫流程圖(圖1)：

[問]如何根據(jù)所畫的流程圖快速、準(zhǔn)確、清晰地進行規(guī)范、科學(xué)地表述呢?

[提示1]注意的問題：按照流程圖，將過程分為幾步?每一步如何準(zhǔn)確捕述?每一步用到哪些儀器?每一步用到哪些試劑?所用試劑的用量及濃度為多少?

[學(xué)生]討論，陳述。

[提示2]①如各步用到了相同的儀器，為表述的方便，可將儀器依次標(biāo)為儀器A、儀器B、儀器C等。

②每一步的表述可采用物質(zhì)檢驗時使用的基本表述模版，

“用…(儀器)取…(用量)…(濃度)…(試劑)于…(儀器)中，加…(濃度)…(試劑)…至…(程度)，如看到…(現(xiàn)象)，則說明…(結(jié)論)”。

[學(xué)生]學(xué)生思考并討論。

[師生總結(jié)]經(jīng)過對流程圖的分析，本實驗的設(shè)計共分4步，并至少用到4支試管，為表述的方便，可在流程圖上作必要的標(biāo)識，見流程圖斜體字體所示，步驟分別標(biāo)為①、②、③、④，試管分別標(biāo)為A、B、C、D。

[學(xué)生五]就流程圖中的第一步，進行陳述：步驟1，取少量浸取液于試管A中，滴加0.1 mol·L^-1NaOH溶液，用pH試紙檢測溶液直至pH在4-9。現(xiàn)象：有紅褐色沉淀產(chǎn)生。結(jié)論：說明浸取液中含F(xiàn)e³⁺。

[提示]表述過程中一定要注意其他細節(jié)，如加完溶液，應(yīng)“充分振蕩”；應(yīng)說明在滴加過程中用pH試紙檢測溶液的pH；反應(yīng)后應(yīng)先“靜置”，再觀察現(xiàn)象。

[學(xué)生六]重新陳述流程圖中的第一步：步驟1，取少量浸取液于試管A中，逐滴滴加0.1 mol·L^-1NaOH溶液，充分振蕩，邊滴加邊用pH試紙檢測溶液直至pH在4-9，靜置。現(xiàn)象：有紅褐色沉淀產(chǎn)生。結(jié)論：說明浸取液中含F(xiàn)e³⁺。

[學(xué)生七]步驟2：用滴管將試管A中上層清液轉(zhuǎn)移至試管B，向試管B中滴加過量6 mol·L^-1NaOH溶液，充分振蕩，靜置。現(xiàn)象：有白色沉淀產(chǎn)生。結(jié)論：說明浸取液中含Mg²⁺。

[學(xué)生齊聲回答]步驟3：另取少量浸取液于試管C中，滴加過量6 mol·L^-1NaOH溶液，充分振蕩，靜置。現(xiàn)象：有沉淀產(chǎn)生。

[學(xué)生齊聲回答]步驟4：用滴管將試管C中上層清液轉(zhuǎn)移至試管D，向試管D中逐滴滴加0.1 mol·L^-1HCl至足量，邊滴邊振蕩。現(xiàn)象：有白色沉淀產(chǎn)生然后沉淀又溶解。結(jié)論：說明浸取液中含Al³⁺。

[師]注意這種題的得分點：步驟(細節(jié))，現(xiàn)象，結(jié)論。

[師]通過本節(jié)課對市一模第20題化學(xué)實驗題解題過程的分析，請大家認(rèn)真回顧與總結(jié)本節(jié)課所學(xué)到的解題技巧與思路。

[學(xué)生]思考與回顧。

[學(xué)生八]解題思路：讀題一審題(明確要干什么?)一知識檢索(已學(xué)相關(guān)知識；題干已知信息；限選儀器和藥品)一畫流程圖，分析過程(關(guān)鍵)一理清步驟，規(guī)范表達，注意細節(jié)。

[鞏同練習(xí)]要求應(yīng)用本節(jié)所學(xué)解題策略與技巧，完成2007年廣東化學(xué)高考試卷第23題和2008年廣東化學(xué)高考試卷第2l題，要求先分析畫出流程圖，然后規(guī)范作答。

3、教學(xué)反思

為促進后續(xù)教學(xué)質(zhì)量的提高，并能通過本節(jié)課的設(shè)計與實施，真正促進自身專業(yè)發(fā)展的和教學(xué)素養(yǎng)的提高，對本節(jié)課的設(shè)計和實施的教學(xué)反思如下：

(1)本節(jié)課的教學(xué)都是根據(jù)學(xué)生已有基礎(chǔ)知識(Fe³⁺、Mg²⁺和Al³⁺的化學(xué)性質(zhì)等)和基本技能(基本儀器的使用和過濾等基本實驗操作方法)等進行設(shè)計的。布盧姆的“掌握學(xué)習(xí)理論”認(rèn)為，教學(xué)如果在學(xué)生具備相應(yīng)認(rèn)知準(zhǔn)備狀態(tài)(必須具備的知識與技能)下進行，就有可能使90％以上的學(xué)生達到掌握水平。奧蘇貝爾的認(rèn)知同化學(xué)習(xí)理論認(rèn)為“影響學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已知的內(nèi)容，教學(xué)應(yīng)據(jù)此進行”。本節(jié)課正是利用了學(xué)生已掌握的知識與技能進行了相關(guān)設(shè)計，從而有效地幫助了他們完成了對實驗設(shè)計這一新知識與技能的同化和順應(yīng)。

(2)整個教學(xué)過程的設(shè)計體現(xiàn)了新課程改革“以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教學(xué)理念。因為本節(jié)教學(xué)是在學(xué)生都已具備的知識與技能基礎(chǔ)上進行的，教學(xué)過程是由學(xué)生通過討論、思考、發(fā)言等活動完成的，教師只是進行了適時、有效地引導(dǎo)和點撥，及對教學(xué)過程中學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行適當(dāng)?shù)脑u價和鼓勵。學(xué)生作為主要的實驗方案的探索者和設(shè)計者，在從不同層次、不同角度進行思考并設(shè)計實驗方案等教學(xué)過程中，不但鞏固了已學(xué)的基礎(chǔ)知識和基本技能、培養(yǎng)了對已掌握知識與技能的遷移能力，同時訓(xùn)練了發(fā)散性思維、培養(yǎng)了創(chuàng)造性地解決問題的能力，也并使自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣得到了加強。因為每個學(xué)生自身的參與，使得他們每個人享受到了成功的樂趣，提高了學(xué)習(xí)的興趣和積極性，從而保證了整堂課的教學(xué)質(zhì)量。

(3)在后續(xù)的教學(xué)中，筆者從學(xué)生那了解到，以往他們拿到這種開放性的題目時會茫然不知如何下筆，答題沒有層次與方向，也不知如何規(guī)范準(zhǔn)確地表達。但經(jīng)過本節(jié)實驗設(shè)計課的教學(xué)后，大部分學(xué)生已從“害怕”變成了“喜歡”做實驗設(shè)計題，他們認(rèn)為實驗設(shè)計題具有挑戰(zhàn)性，可以利用已學(xué)的知識從多個角度進行合理的思考，再用老師所教“畫流程圖”的解題方法和表達技巧，就可以在做題的過程中體驗到成功的喜悅感。事實證明本節(jié)教學(xué)設(shè)計是有效的。在后續(xù)對實驗設(shè)計題的訓(xùn)練中。以及在廣州市二模和三模考試中，筆者所教班級的得分率都大大提高，并都明顯超過了本校其他班(未進行實驗設(shè)計專題的教學(xué))，且本班學(xué)生在2009年高考后反映，他們對化學(xué)實驗設(shè)計題第21題的得分率也普遍較高。

(4)因為時間的限制，課堂上未安排時間進行及時反饋和鞏固練習(xí)，練習(xí)只有留到課后完成。在以后的教學(xué)中，可否考慮適當(dāng)壓縮教學(xué)時間，進行反饋和鞏固練習(xí)，如何及時鞏固教學(xué)效果還有待進一步探索。

(5)鑒于化學(xué)講評課的主要目的是幫助學(xué)生復(fù)習(xí)、整合其已有的知識，并提高其運用這些知識解決問題的能力，本文所述的教學(xué)思路及方法對其他講評課的設(shè)計也應(yīng)具有一定的借鑒意義。