中學化學“物質檢驗”的學段要求與科學探究目標的落實

黎良枝+王英

摘要：上海市初、高中課程標準和教材較好地實現了兩個學段在“物質檢驗”實驗內容和技能的銜接。高中化學“物質檢驗”是在初中化學“物質檢驗”的基礎上由宏觀物質的檢驗走向離子或者官能團的檢驗，探究方法與過程由簡單到復雜。落實科學探究目標的過程應該具有探究性、開放性與實踐性，要提高學生探究的自主性。

關鍵詞：中學化學；物質檢驗；學段要求；探究性目標

文章編號：1005–6629（2016）3–0029–06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

化學的基本問題是物質的組成、結構和性質?！拔镔|檢驗”是了解物質組成的定性手段，而了解物質組成是進一步研究其結構、反應等的前提。因此，“物質檢驗”是基礎化學中重要的專題內容之一，歷來被作為教學和考核的熱點和重點。為了搞好“物質檢驗”專題的初、高中教學銜接，提高“物質檢驗”專題的教學效率，本文對初、高中化學中“物質檢驗”專題的內容和水平要求進行銜接分析，明確各學段教學中要完成哪些任務、達到什么樣的要求。采用適當的教學策略和方法來提升課堂教學有效性，促進學生學習方式的改變，是落實科學探究目標的保證。本文還將對“物質檢驗”教學中如何把握科學探究的學段發展目標、開展切實有效的科學探究教學活動進行討論。

1 課程標準對“物質檢驗”的教學內容與水平要求

《上海中學化學課程標準（征求意見稿）》中有關高中化學的“化學實驗活動”包括：物質分離、制備、檢驗和定量實驗四個部分，對應的學習水平要求為“B”級別。其中物質的檢驗包括無機物和有機物的鑒定與鑒別，相應的內容是：

1.1 初中學段

初中階段“化學實驗活動”內容提及：常見物質的檢驗是初中化學實驗活動的主要內容。物質的檢驗僅限于對給定的幾種物質進行鑒別，如氧氣、二氧化碳、氮氣的檢驗；氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉的鑒別。具體對于“物質的檢驗”教學要求如表1所示。

1.2 高中基礎課程

高中基礎課程的“化學實驗活動”內容提及：物質的分離、制備、檢驗和定量分析是化學實驗的基本內容。對于“物質的檢驗”教學要求如表2所示。

1.3 高中拓展課程

高中拓展課程中“實驗探索”內容提及：在學生學會實驗基本操作后，能根據化學的原理設計一些實驗進行定性和定量實驗探究，進一步提高學生的科學探究能力。其中涉及到“物質的檢驗”的教學要求如表3所示。

1.4 初、高中比較分析

從課程標準來看，“物質的檢驗”在初高中有著明顯差異：

（1）初中化學重點是通過酸、堿、鹽、水和常見氣體的通性或者特性進行檢驗和區分，由于沒有建立“離子”的概念，此類檢驗停留在對于幾種物質的區別上。如碳酸鈉、氯化鈉、硫酸鈉幾種溶液的鑒別和區分。

（2）高中化學首先在高一初始學習原子、離子的概念，并在第二章《開發海水中的鹵素資源》通過氯、溴、碘元素性質的遞變性學習“檢驗Cl-、Br-、I-”，從而將初中化學中的“物質檢驗”提升到了更接近反應本質的“離子檢驗”。

（3）高中化學在有機化學相關章節涉及“物質檢驗”中的“官能團檢驗”。

（4）高中化學在“物質的檢驗”方面對實驗方案的設計、實驗條件的控制、實驗現象和數據的處理等提出了要求，需要在教學過程中注意做好由宏觀到微觀、由簡單的驗證性實驗到更深入的科學探究過程的銜接問題。

2 教材中“物質檢驗”的教學內容和要求

上?？茖W技術出版社出版的初中和高中化學教材各個章節中，教材編寫者在課程標準的基礎上或明或暗地設置了物質檢驗的相關知識點。

初中化學教材包括二氧化碳的檢驗、澄清石灰水的檢驗、酒精和水的鑒別、鐵和銅的鑒別、氧氣的檢驗（檢驗和驗滿）、水的檢驗、檢驗溶液的酸堿性、溶液的酸堿度測定、碳酸鈣和氧化鈣的鑒別、金剛石和石墨的鑒別、一氧化碳和二氧化碳的鑒別、酸與堿的檢驗、某些鹽的檢驗等13處，部分知識點及其要求如表4所示。

高一化學教材“物質檢驗”包括教材正文中“粗鹽提純”中離子檢驗、“電解飽和食鹽水”中產物的檢驗、“氯氣與水的反應與漂白作用”中使濕潤的有色布條褪色的是鹽酸還是次氯酸、“從海帶中提取碘”中碘單質的檢驗等合計26處。[拓展視野]中涉及“物質檢驗”有2處。例如：6.2 [拓展視野]酒精測定儀中的化學平衡，讓學生知道酒精測定儀確定司機是否酒后駕車的原理，即利用氧化還原反應和化學平衡的知識認識乙醇的檢驗。[課堂實驗]、[學生實驗]、[探究與實踐]中涉及“物質檢驗”各有1處。

教材正文后的[思考與復習]中涉及“物質檢驗”的習題有16處。例如：2.1節[思考與復習]6.設計鑒別硫酸鎂、氯化鈉、氫氧化鈉和鹽酸的實驗方案（只提供了酚酞）。

高中化學“物質檢驗”部分知識匯總如表5所示。對初、高中學段教材中有關“物質檢驗”的實驗編排對比，可以發現：

2.1 初、高中教材中的實驗編排凸顯了兩個學段在化學實驗內容和技能的銜接

初中與高中教材在實驗內容上的銜接情況較好，初中掌握的實驗知識與技能多應用于高中學段一些綜合實驗中，一些實驗基本操作和裝置都在高中階段進一步得到應用，復雜程度有所提高，例如用試管實驗方式進行的物質檢驗，在高中化學增加了加熱等實驗操作，其他實驗用品也大大增加，如表6所示。endprint

2.2 高中化學“物質檢驗”是在初中化學“物質檢驗”的基礎上由宏觀物質的檢驗到離子或官能團的檢驗

初中化學對硫酸鈉、碳酸鈉、氯化鈉等常見物質的檢驗進行實驗探究，主要是落實在酸根的檢驗上，主要涉及到鹽酸根、硫酸根、碳酸根的檢驗，對于相互之間的干擾受初中知識有限的影響考慮的較少且檢驗方法比較單一。高中化學進一步學習離子的檢驗，通過硫酸根、碳酸根、氯離子的類別檢驗，將物質的檢驗由表觀提升到微觀、由單一物質的檢驗提升到類別檢驗，讓學生逐步認識物質檢驗的本質。而且由簡單的檢驗逐步發展為排除常見離子的干擾的實驗方案的設計。高中化學還對羥基、羧基、醛基的檢驗進行了深入探索，且由乙醇、乙酸、甲醛的檢驗拓展到醇類、羧酸和醛類物質的類別檢驗。

2.3 探究方法與過程由簡單到復雜

學生在初中學習物質檢驗時的探究方法比較單一，進入高中階段后，由于物質檢驗知識結構趨于復雜，實驗知識和技能的數量和難度逐步加大。高中探究性實驗教學要求明顯高于初中，不僅要求學生懂得“是什么”，而且要求學生理解“為什么”，還要會“怎么做”，并能進行評價“做得怎么樣”。教師需要針對實際，及時調整在實驗探究中的教學方法，指導學生對實驗內容、實驗原理、實驗計劃及結論進行研究，從不同角度質疑，深化對實驗知識的理解。

2.4 探究性實驗中情感態度與價值觀的要求有所提高

初中化學課程標準對于科學探究的“情感態度與價值觀”的目標要求是：“保持和增強對生活和自然界中化學現象的好奇心和探究欲，發展學習化學的興趣。”高中化學課程標準要求“發展學習化學的興趣，樂于探究物質變化的奧秘，體驗科學探究的艱辛和喜悅，感受化學世界的奇妙與和諧”，更重視理論聯系實際，重視運用已有的化學知識探究解決生產和生活中的一些具體問題。

3 初、高中學段“物質檢驗”探究目標的落實

根據課程標準的內容、水平要求，教材中有關“物質檢驗”的內容采取了“先分散后集中”、“先物質后離子、官能團的類別檢驗”、“先純凈物后混合物”等原則，讓學生逐步了解、理解、掌握物質檢驗的一般方法，乃至物質檢驗方法設計等。

“閔行區葉佩玉名師工作室”在集體研究過程中，進行了“物質檢驗”在兩個學段的教學實踐探索，其中由王英老師設計并執教“酸堿鹽的鑒別”、黎良枝老師設計并執教“離子的檢驗”，通過這兩節課，初步從中比較并歸納出不同學段在“物質檢驗”中的教學規律以及探究目標落實的途徑與方法。

3.1 科學探究目標一定要在探究過程中落實

科學探究目標的落實要注重學習過程中潛在的教育因素，盡可能地讓學生經歷完整的知識發現、形成、應用和發展過程。讓學生盡可能地像科學家那樣發現問題、解決問題，經歷完整的科學研究過程。當前，不少教師囿于學校條件或課時緊張而不做實驗探究，容易讓學生喪失好奇心、學習興趣和探究的愿望，無法落實科學探究目標，難以成為會學習的人，難以適應終身學習的社會發展趨勢。我們的課題研究發現，科學探究目標一定要在探究過程中落實，故在課題研究過程中，強調日常教學中的實驗探究過程的完整性，要求包括探究問題引發、探究過程設計、正確的實驗操作、觀察現象與正確描述、評價與形成結論等，學生逐步形成了完整的探究習慣和探究方法，科學探究目標很自然地在過程中予以落實。

3.2 提高學生探究的自主性有助于落實科學探究目標

探究性學習在教學過程中把學生作為活動的主體，立足于學生的學，以學生的主體活動為中心來展開教學過程。學生在積極主動地參與教學活動過程中以自己的經驗和知識為基礎，親身體驗與實踐，以自己的方式將知識納入到自己的認知結構中，并嘗試用學過的知識解決新問題。合適的背景知識、教學方式與課堂氛圍有助于提高學生課堂學習的參與度，并將學習任務內化為自主性學習任務。

在王英老師設計并執教的“酸堿鹽的鑒別”中，通過任務驅動總結出了酸、堿、鹽溶液的一般檢驗方法后，設計了“為了證明長期暴露在空氣中的氫氧化鈉溶液已經變質，用三種不同物質類別的試劑”的實驗探究活動。讓學生體驗在物質檢驗過程中學以致用的樂趣，提高了學生學習的自主性。

在黎良枝老師設計并執教的“離子的檢驗”中，教學設計以“化學檢驗工（初級、中級和高級）、化學分析師考核”為背景，分別對應單一離子檢驗、簡單化合物鑒定、多種物質的鑒別、混合物中各成分的鑒定等探究活動，由簡至繁，由基礎到拓展。通過學案導言設計，讓學生認識到社會生產和生活中經常涉及到物質的檢驗，有大量技術人員從事化學、化工、醫學、食品、環境等領域的相關檢驗工作。在生活中也會遇到一些檢驗問題，如何分清楚廚房里的調料盒中是食鹽、食用堿，還是淀粉；瓶裝水是蒸餾水、純凈水還是礦泉水；室內空氣中是否含有毒害氣體；等等。這些檢驗大多數涉及到無機化合物，對常見離子的檢驗以及實驗方法設計都是物質檢驗的重要基礎。教學設計中要選擇這些貼近生活與工農業生產的學習情境，讓學生體驗物質檢驗在工農業生產、社會生活中的價值。

3.3 在探究過程中注重開放性與實踐性會取得良好的教學效益

科學探究是以學生的主體實踐活動為主線展開的，其目標沒有像知識目標那樣明確具體的要求，內容、結果均應是開放的。應該讓學生在探究學習的過程中，能夠大膽地懷疑、提出問題、探討解決問題的方案、對不同的結果進行分析，以培養創新意識和創造能力。要讓學生通過自己的主體活動，在做中學，使得學生的實踐活動貫穿于學習活動的始終。

例如，在“離子的檢驗”的課例中設計“網購蓬灰化學成分的鑒定”、“定量分析自制拉面劑中碳酸鈉、碳酸鉀的含量”的探究任務，讓學生通過“化學分析師考核”，學習將離子的檢驗知識綜合應用于某種化工產品的鑒別中。endprint

[課堂探究任務：網購蓬灰化學成分的鑒定]（教學演示文稿片段，見圖1）

在作業設計過程中，結合社會生活實踐的習題往往能激發學生的學習愿望，我們在“離子的檢驗”課例中設計了“鑒別所買的房子用的是海砂還是河砂”的課內拓展型作業，內容如下：

2013年央視315曝光了深圳海砂危樓，大量居民樓房樓板開裂、墻體裂縫等問題。網上的幾種鑒定方法如下：

（1）顏色發黑的為海砂，發黃的為河砂；

（2）用太陽曬，有白色晶體（鹽）的是海砂；

（3）粘手感，抓一把砂用力握，然后拍掉，發現粘手拍不干凈的為海砂，不粘手基本能拍干凈的為河砂；

（4）河沙中有大小不一的鵝卵石，海砂中有貝殼的殘片；

（5）最笨的方法是嘗，咸的為海砂，淡的為河砂?；蜃ヒ话呀铮ㄋ灰啵?，嘗水的味道。

你認為以上方法是否科學合理，并說明理由。請你根據已學知識設計一個科學、簡單易行的鑒別方法。

[資料庫]建設部規定：海砂必須經過凈化處理，滿足要求后方可用于配制混凝土。對鋼筋混凝土，海砂中氯離子含量不應大于0.06%。若必須使用海砂時，則應經淡水沖洗，其氯離子含量不得大于0.02%。

對于這一學習任務，學生需要借助檢驗氯離子的基礎知識對幾種鑒定方法進行判斷，此外，還需要做出定量檢驗的方案設計，以判斷氯離子濃度大小。此類課內拓展型作業貼近生活實踐，甚至為學生未來購房提出參考意見，深受學生喜愛，分析討論過程很好地落實了科學探究目標，還能激發學生學好化學的意愿。

另外，“離子的檢驗”在課后拓展任務的設計上也進行了探索，結合學生喜愛的課堂探究任務“網購蓬灰化學成分的鑒定”，設計了“[課后拓展任務]定量分析自制拉面劑中碳酸鈉、碳酸鉀的含量”，這一任務進一步將離子的定性檢驗推向了定量檢驗，內容如下：

天然蓬灰不利于大規模生產且質量不可控，需燃燒大量蓬草制取“蓬灰”，浪費自然資源，易釋放出大量煙塵。如果拉面要進行現代化、標準化生產，質量穩定、成分可控的“蓬灰替代品”就是一種必然需求，可按照最佳配方精確控制蓬灰的組成。

根據蓬灰的有效成分，用食品級碳酸鈉、碳酸鉀、氯化鈉配制一款某種比例的拉面劑，并設計實驗檢驗其中各種成分的含量。

任務要求：

（1）設計多種方法（可應用氣體法、沉淀法、滴定法或者方法組合）分析自制拉面劑中碳酸鈉、碳酸鉀的含量。

（2）畫出實驗設計中核心方法的實驗簡圖（可參考下圖）。

（3）指出需要通過實驗采集哪些數據，并根據這些數據列出各成分的含量的計算式。

教學過程中，鑒于課內探究任務與課后作業很好地嵌于學生的生活中，很好地激發了學生的探究愿望，并興致盎然地開展鑒定方案的設計與實驗。任務設計將課堂學習拓展到與大家密切相關的生活中，完成如此開放且極具實踐性的任務不僅僅很好地落實科學探究任務，而且取得了更好的教學效益。學案最后還編寫了閱讀任務[職業教育]“化學分析工程師”介紹，讓學生了解化學分析工程師的教育背景與能力要求。

總之，上海市初、高中化學課程標準和教材中的實驗編排凸顯了兩個學段在化學實驗內容和技能的銜接。對于“物質檢驗”專題，在初、高中化學兩個學段中，要做好實驗主題、實驗內容、實驗方法、情感態度價值觀的銜接。高中化學“物質檢驗”是在初中化學“物質檢驗”的基礎上由宏觀物質的檢驗到離子或者官能團的檢驗，探究方法與過程由簡單到復雜。在落實科學探究目標的過程中，強調科學探究目標一定要在探究過程中落實，要提高學生探究的自主性，注重探究過程的開放性與實踐性，才能取得良好的教學效益。

參考文獻：

[1]上海市教委教學研究室.上海市中學化學課程標準（征求意見稿）[S].上海：上海教育出版社，2002.

[2]車曉旋，徐睿.“上海市中學化學課程標準”的解讀（上）[J].計算機教與學·現代教學，2005，（5）：16～17.endprint