實驗中的定量和定量中的實驗

衛澤敏

化學實驗給學生提供了最直接的觀察對象，而用定量的手段或定量的眼光來實施或觀察實驗，是化學實驗從單純的感性認知過程向理性探究過程的轉變。因此在教學中引人“定量”手段或建立“定量”意識不僅拓展了學生在實驗觀察中的視角，而且在一定程度上改變了學生原有的認知過程，影響了學生學習的心理狀態，增強了學生與周圍世界進行對話

一、教材定量實驗內容分析

定量實驗的專題化學習是上海高中化學教材的亮點之一。學生集中學習氣體體積測定、恒重操作和滴定法三種重要的定量實驗方法，其專題化學習的意義可見：（1）三個不同的定量實驗都貫穿著定量測量的核心思想：簡單、安全和精確度，即定量化思想。（2）三個不同的定量實驗因不同的實驗目的、不同的實驗對象、不同的實驗原理代表了定量測量中三種基本的實驗方法。

二、定量實驗課堂教學實例

傳統的定量實驗的教學過程是“推導定量實驗原理—認識整套實驗裝置—觀看實驗視頻或教師根據實驗裝置從左至右、從下至上講解實驗步驟……”而筆者采取了問題系列化設計推進定量實驗教學，即“推導定量實驗原理（數學關系）—提出實驗的核心問題—尋求實驗實施的儀器、操作（同時）—歸納整理實驗步驟、實驗儀器”。

案例：“膽礬結晶水含量測定”教學環節設計

教學階段一：“結晶水含量測定原理”的教學生成。

問題1.化學式中的n的意義是什么？

2.通過化學實驗工具可以測定的物理量有哪些？

3.膽礬、CuSO4和H2O三個物質中知道哪幾個物質質量就可以計算出n。

教學階段二：“準確判斷加熱失水”的教學生成

問題1.如何保證膽礬加熱時完全失水變成CuSO4？

2.定量實驗中有更加科學地判斷固體失水是否完全的方法，即“恒重操作”。通過閱讀教材了解操作的基本過程，并觀察教師示范操作過程，進行歸納總結？

教學階段三：“冷卻、稱量、加熱”的教學生成

問題1.如何稱取膽礬、CuSO4兩個固體的質量？

2.加熱后馬上將坩堝進行稱量嗎？

3.需要將CuSO4從坩堝中取出來稱量嗎？

三、研究結論

1.“實驗儀器—實驗步驟”的定量實驗教學模式中走出來，以定量化實驗方法推進定量實驗教學。

根據實驗原理，設計實驗步驟，同時闡述所需要的實驗儀器是定量實驗常用的教學模式。筆者認為，這樣的教學模式令定量實驗失去了“定量”的“韻味”，在學習過程中教授給學生的僅是步驟和儀器，沒有將隱含在實驗中的“定量化”的線索揭示給學生。

筆者確立的定量實驗教學模式主旨是“從旁”協助學生逐步完善、細化實驗環節，學生經歷一個真實的實驗規劃、推進的過程，而不是教師“全盤托出”后，再逐項分析講解的傳統課堂模式。教師設計實驗待解決的核心問題，在推進問題解決的過程中不斷形成實驗步驟和實驗儀器，教師在其中適時地“領一程、推一把”，來彌補學生實驗知識結構中的欠缺。

2.單元教學設計策略促“實驗中的定量”上升為“定量中的實驗”。

采取單元教學設計策略對定量實驗進行教學預設，可以將定量實驗思想和方法的教學目標分置于不同課時來完成，減少重復的環節，提高了課時效率，尤其教學后產生了意想不到的教學效果，學生形成了較為系統化的關于實驗思想與方法的認識，學生整體把握實驗設計的能力較之前有明顯的提高，盡管高容量、高密度的兩個課時也能夠較為順利地推進，無疑是單元教學設計的成果。

注：本文系上海市教育學會教育科研重點課題研究成果之一，課題立項號XA100019。

編輯 韓 曉