重視挖掘教材實驗 落實培育學科素養
——以“溴苯的制備”實驗教學為例

廣東省佛山市順德區華僑中學(528300) 何佩玲

廣東省佛山市順德區教育發展中心(528300) 潘 紅

高考試題中，很多實驗試題雖源自教材，卻高于教材。如2019年全國I卷第9題，就從實驗操作、現象觀察、裝置作用等角度全面、深刻地考查了溴苯的制備相關問題。

筆者以“溴苯的制備”實驗教學為例，深度挖掘課標和教材中的實驗素材并進行創新設計，在實驗教學中融合落實宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任等化學核心素養，為核心素養導向的實驗教學提供參考。

1 創新思考

1.1 原實驗不足

由于制取溴苯用到液溴，液溴對皮膚有強腐蝕性，蒸汽有毒，不宜作為學生操作的實驗，教材中也只要求學生能根據反應原理設計出合理的實驗方案，教參中給了實驗室制備溴苯的常規裝置如圖1所示。

圖1 制備溴苯的常規裝置

該裝置雖然原理簡單，學生一看便會，但卻存在以下不足：

(1)反應試劑苯和液溴均易揮發且有毒性，除用量較多產生浪費之外，操作不當甚至可能引起中毒，而后續處理又容易造成環境污染；

(2)反應生成的HBr氣體直接導入錐形瓶，雖能看到淡黃色沉淀生成，但無法排除溴蒸氣對HBr檢驗的干擾；

(3)反應結束后圓底燒瓶中沒有進行尾氣處理，容易造成環境污染。

1.2 創新點挖掘

本實驗的創新點挖掘見表1。

表1 溴苯制備的創新點挖掘

1.3 創新實驗操作

1.3.1 實驗儀器

具支試管、圓底燒瓶、注射器、導氣管、鐵架臺、橡皮塞。

1.3.2 藥品試劑

四氯化碳5 mL、液溴1.5 mL、苯5 mL、鐵粉少量、飽和NaOH溶液、pH試紙、淀粉碘化鉀試紙。

1.3.3 實驗步驟

(1)按3∶1混合苯和液溴，配制飽和NaOH溶液，分別吸入2支注射器，待用。

(2)如圖2所示，在圓底燒瓶中提前放入已潤濕的pH試紙和淀粉碘化鉀試紙。

圖2 圓底燒瓶的處理

(3)如圖3所示，連接好裝置，在具支試管中加入CCl4和鐵粉，檢驗裝置的氣密性。

圖3 實驗裝置

(4)通過注射器往具支試管中加入苯和液溴的混合溶液，移動磁鐵，使鐵粉從CCl4層移動到上層，開始反應。

(5)觀察并記錄實驗現象。

(6)結束實驗時，將飽和NaOH溶液注入到具支試管中，進行尾氣處理。

1.3.4 實驗現象及結論

圓底燒瓶中沒有看到紅棕色氣體，內壁有白霧，pH試紙變紅而淀粉碘化鉀試紙不變藍。由此可推知反應生成HBr氣體，該反應為取代反應。

2 實驗教學目標

(1)引導學生對宏觀實驗現象的觀察，深入探究微觀斷成鍵機理，理解苯“易取代”的性質特點，培養學生知識遷移、證據推理能力。

(2)通過創新實驗與常規制備實驗方法的對比，鼓勵學生進行科學探究與創新。

(3)結合尾氣處理對學生滲透科學態度與社會責任的核心素養。

3 實驗教學設計

實驗教學環節如圖4所示，板書設計見表2，實驗教學流程見表3。

圖4 溴苯制備的教學環節

表2 板書設計

表3 溴苯的制備教學流程

4 評價與反思

為了落實《普通高中化學課程標準(2017年版)》提出的教學要求和培養學生化學核心素養的目標，更好地發揮實驗資源的教學價值，針對教材實驗的不足，進行實驗改良與創新有著重要的教學意義。

4.1 創設真實問題情境，激發學生探究興趣

真實情境的創設，利于拉近生活與化學的距離，增強學生探究的興趣，提供探究的內驅力。本案例以消炎藥的原料制備為問題情境，后續引入一系列探究活動，讓學生在探究活動中自主運用各種科學思維來解決實際問題，課堂探究氛圍深厚，學生奇思妙想迭出。

4.2 搭建交流分享平臺，培養學生發散思維

本案例先將制備溴苯的常規實驗裝置圖給出，留給學生充足的探究時間，通過分析常規裝置可能存在的不足之處，明確“改進點”，并通過小組間不同方案的交流分享，不斷創新改良，從而使學生的各種奇思妙想得以表達和交流。在組間和組內同伴的相互評價中，創新方案得以優化和完善，為學生科學探究與創新意識的培養提供了很好的過程支撐。

4.3 善用知識類比遷移，完善學科核心概念

要培養學生知識結構化的能力，就要幫助學生自主對各個知識點進行廣泛關聯，形成更具概括性的認識，形成學科核心概念或學科觀念。本案例引導學生結合甲烷的光鹵代反應，通過分析苯的溴代反應的斷、成鍵過程，類比遷移得出苯的溴代反應原理，從而加深了學生對有機化合物取代反應更全面和深刻的認識。

高考試題導向教學的作用啟示我們，化學課堂教學一定要重視實驗教學。實驗設計除了滿足科學性、嚴謹性、規范性之外，還應將創新性、綠色化、微量化等因素考慮在內，借以充分發揮實驗教學的功能與價值。