三维目标下的高中化学分组实验

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1、三维目标下的高中化学分组实验 徐丹青（浙江省温州中学，浙江温州 325000 ）摘要：分析了在旧的教学模式下，学生分组实验教学功能单一的教学现状， 提出了如何构建学生分组实验教学的三维目标，实践和总结了使学生尊重事实，学会质疑，乐于探索，体验科学研究的过程，从而培养学生的科学态度、科学方法和科学精神的教学方法。关键词： 三维目标 分组实验 教学改进 化学学科的特点和化学教学的特征，决定了化学实验教学改革是化学教学研究的永恒主题。高中化学现行教材（人教社试验修订本）是以教师演示实验、学生分组实验、家庭小实验三个模块的教学内容和形式达成实验教学目标的，他们各自起着不同的作用。家庭小实验因各种各样的

2、原因开展的并不如人意，因此，学生分组实验仍是学生最重要的实践活动，是培养学生实验能力的主要途径之一。如何更好地开展学生分组实验，有效提高学生实验能力，培养科学素养，是一个迫切需要进行深入研究的问题。1、学生分组实验教学现状分析：1.1学生分组实验遭受冷遇：探究性实验以其促使学生自主发现问题，设计实验，观察实验，得出结论，从而解决问题或发现新问题等独特的教学功能受到了广泛的关注，成为实验教学改革的热点。与此形成鲜明对比的学生分组实验，因为其目的是验证学科知识和结论的准确无误，现象和结论都是预设的，学生亲自操作只是为了观察更仔细，印象更深刻，便于让学生记住这些结论，而被扣上“照方抓药”的恶名，打入

3、冷宫，置之不理。教材共计39个学生实验（其中包括10个选做实验），教学大纲上规定学生实验课时数为38，占总课时数的14%（按必修II计算）。相应的分析与建议却很少，似乎此处并无多少研究价值。这种不合理的现象提醒我们，是否应该反思，沿袭了几十年的学生分组实验的传统教学形式真的没有精华了吗？1.2教师对学生实验目标认识的偏差：教师对学生分组实验教学的认识普遍存在着偏差，实验教学目标单一，即实验知识与技能。多年来大部分的学生分组实验是让学生照着实验手册的操作步骤完成所有的内容，努力使实验结果与预设的相同，对一些不明显或反常的实验现象，常常用主观推测搪塞或回避。不重视学生实验教学，不研究学生实验教学，

4、不注意挖掘每一个学生实验的内涵，使学生分组实验难以发挥其应有的功能。2、重现学生分组实验地位 构建三维目标体系2.1重现学生分组实验地位：教师演示实验时，学生只是一个被动的观察者，且常常因距离太远，现象十分不明显。而分组实验是学生与化学物质及反应的近距离接触，亲自操作，亲自观察，身临其境的体验化学验证的全过程。其次，分组实验本身蕴含着丰富的教学资源，如严谨的验证性实验本身蕴含着科学实证精神，实验内容中有丰富的实验方法、实验设计、环保意识教育等，需要我们去充分认识和深入挖掘学生实验的内涵。再次，验证性实验也并非个个实验现象明显，人人成功。失误的操作、试剂的纯度、条件的变化、知识的局限性等原因 使

5、验证过程常常偏离预设的结论，产生不可多得的生成性学习资源，而这些突发的问题恰恰是进行探究实验的最好题材和最佳时机。因此学生分组实验自有其不可替代作用，我们应该理智回望学生分组实验的历程，重拾精华。2.2以新课程理念构建分组实验目标体系：化学学生分组实验教学目标：发展学生的科学素养实验知识与技能实验探究能力实验态度、情感与价值观新课程理念注重学生的终身发展，化学实验教学的最终目标是培养学生的科学素养。根据高中化学新课程标准制定的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标，可以将高中化学学生分组实验教学目标分成以下的三个维度，见图图1 高中化学学生分组实验目标的构成 案例：高一学生实验三：碱

6、金属及其化合物的性质教材陈述的实验目的：、通过钠及其化合物的性质实验，加深对碱金属及其化合物性质的认识。、初步学会利用焰色反应检验钾离子和钠离子。新课程背景下的三维目标陈述：能正确取用钠，验证钠与水、氧气的反应，并对产生的一系列现象做出合理的解释。能正确使用加热的方法分解NaHCO3固体，并检验其分解产物。细心观察 NaHCO3与 Na2CO3与盐酸反应现象，认识两者性质的差异。初步学会利用焰色反应检验钾离子和钠离子。归纳本实验中运用的实验方法：控制实验条件和对比实验。总结实验过程，指出实验异常之处，记录并分析其可能原因。在条件许可的情况下对异常实验现象进行探究。在科学探究过程中，保持以实验事

7、实为依据，严谨求实勇于创新的科学态度。3、学生分组实验的教学改进：3.1细水常流抓预习，提升对实验的整体认识：教材常有配套的学生实验手册，其中实验目的、实验原理、实验步骤、实验仪器、实验药品一应俱全。大部分学生课前没有预习的习惯，而是对照实验手册看一步做一步，既影响了实验进程，又影响了实验的观察，特别是影响了对实验的整体感知与认识。为改变这种状况，我们采取课前预习制，不预习不实验。要求学生利用实验手册和课本，针对以下主题，撰写预习报告，形式不拘。要求做到（1）熟悉实验步骤：正确的操作步骤是实验成功的关键，学生应该熟悉每一个实验步骤和操作方法，对每一步操作可能出现的现象有明晰的预见，并能对实际现

8、象进行对比分析。（2）解决疑 难 问题：实验操作步骤中有许多疑难问题，需要学生用心思考，如焰色反应时铂丝的洗涤为什么选择盐酸?银境反应为什么用氢氧化钠溶液洗净试管？配制银氨溶液为什么不用浓氨水而是稀氨水？中和滴定时哪些仪器需润洗？ 检验铁片吸氧腐蚀为什么使用K3Fe（CN）6溶液？（3）归纳实 验 方 法：任何实验探究活动的设计和实施，都离不开一定的实验方法。学生实验的内容蕴含着丰富的实验方法，如葡萄糖分子结构的确定中的假设与验证，化学反应速率和化学平衡实验中的控制实验条件，碳酸钠与碳酸氢钠性质的对比实验，中和滴定中的表格化数据处理、溶解度测定中的线图处理等。通过预习，使学生充分认识到化学验证

9、性实验所具备的实验方法、实验设计、实验步骤、实验现象、实验结论等基本要素。为了提高预习效果，教师要适时布置预习提纲，提出预习思考，组织预习讨论，解答预习疑问，及时批改学生预习报告以促进学生形成良好的预习习惯。3.2 瞄住细节，现场指导，养成规范操作操作技能是构成实验能力的重要因素，规范的实验操作是实验成功的保障，分组实验是学生习得实验技能的最佳时机。因此教师首先要创造安全、宽松的实验环境，让每一个学生都能积极参与大胆动手。同时教师要融入学生中，做个有心人，关注学生的操作细节和难点，及时提醒、手把手地校正学生不良操作，养成规范的操作习惯。例如，试剂的用量、振荡的要领、胶头滴管滴液的姿势、液体的转

10、移、沉淀的洗涤、蒸发程度的把握，容量瓶的定容，滴定管尖嘴的排气以及滴液的控制等等。以使学生养成严谨的科学态度和良好的操作习惯。3.3 放大异常，引导学生进行实验探究验证性学生分组实验同样可以承载实验教学的体验性目标（探究能力目标和态度、情感价值观目标），只要善于挖掘和充分利于学生实验的生成性资源。因为实验中出现的异常现象是经常发生的，学生对自身产生的疑难现象也有强烈的探究欲望，一些看似不起眼的小异常、小问题其实很有探索和研究的价值。应该引导学生以这些“意外的现象”作为实验探究的着眼点，让学生掌握最最基本的科学原理和科学方法，增强实验意识，培养实证精神，提高科学素养。一次，学生将一小片用砂纸磨光

11、的铝片投入水中，加热后滴入酚酞竞出现淡红色。重复一次仍有上述异常现象，于是学生向教师提出疑问。师生共同分析有以下几种可能：试管中可能残留碱液；铝片上沾上异物疑是镁粉。另取试管加水后先滴入酚酞，未见变红现象，排除前者。而换了张砂纸打磨铝片后异常现象消失！原来打磨过镁条的砂纸使铝条沾上镁粉。氯离子检验的对比实验中，在碳酸钠溶液中滴入AgNO3溶液时，产生棕色与白色相间的沉淀（Ag2O和Ag2CO3），滴入稀硝酸后，沉淀逐渐消失并产生大量气泡但仍残留白色浑浊。其他几组同学也有类似现象发生，残留的白色沉淀是什么呢？教师抓住这个机会把学生召集起来一起研究这个问题，大家自然而然把疑点集中在Na2CO3溶液

12、上，经分析学生提出Na2CO3溶液中可能含有SO42-、SO32-、Cl-等离子，于是经讨论设计了以下实验步骤并进行验证，结果如下：编号试剂和步骤实验现象结论1取原Na2CO3溶液，加入BaCl2溶液，再加稀HNO3产生大量气泡，沉淀完全消失无SO42-2取原Na2CO3溶液，加入酸性KMnO4溶液酸性KMnO4溶液不褪色无SO32-3取原Na2CO3溶液，先加足量稀HNO3至不再产生气泡，再滴入AgNO3产生白色浑浊有Cl-大家正在为实验结果而欣喜时，却有同学看出其中破绽，提出为什么是Na2CO3溶液中含Cl-，会不会是稀硝酸？一句话提醒了大家，立即改用新配制的稀硝酸重复原实验时一切正常，而

13、在那原硝酸中滴入AgNO3溶液果然产生白色沉淀！原来是硝酸中混有Cl-，离子检验知识、设计、应用尽在不言中，还有什么比这样的体验更深刻更鲜活？又如，学生发现在铜与浓硫酸的反应过程中常有灰黑色物质产生，由于有黑色沉淀物的掩盖，在实验过程中难以观察到蓝色的硫酸铜溶液，同学们推测是由于浓硫酸具有的强氧化性，在反应过程中先铜被氧化成黑色的氧化铜。灰黑色的物质究竟是什么？在教师的鼓励和指导下，几个学生聚在一起探究这个问题。他们收集若个组的残液，取出铜片，静置，观察上层清液略显褐色，下层为灰黑色淤泥状沉淀物。取上层清液少许，用水稀释，未见蓝色，证明不含硫酸铜。再取少量沉淀物溶于水，立即出现蓝色，证明该反应

14、生成的硫酸铜均以固体形式存在。将剩余的灰黑色沉淀物用水充分溶解后再长时间静置，得蓝色硫酸铜溶液，底部仍有黑色沉淀物，倾去溶液取黑色沉淀物加入稀硫酸，加热，发现黑色没有消失，证明不是氧化铜，同学们感到很吃惊。那究竟是什么物质呢？进一步推测可能是铜的硫化物。经老师点拨，在黑色物质中加入浓硝酸，加热，黑色物质完全溶解，产生红棕色气体和蓝色溶液，证明是铜的硫化物。因此学生得出的结论是，灰黑色沉淀物主要成分是硫酸铜固体和少量铜的硫化物。查阅资料后了解到铜与浓硫酸共热时能发生下列反应：（a）Cu+2H2SO4（浓）= CuSO4+SO2+2H2O（b）5Cu+4H2SO4（浓）= Cu2S+3CuSO4+

15、4H2O这两个反应发生的温度均在0270时，但反应（b）在0100时反应趋势增加，在100270反应趋势减小，因此在实验时把浓硫酸进行适当的稀释（浓度为91%95%左右），并在开始时先对浓硫酸进行预热，可以减少上述灰黑色物质的产生。3.4 搭建小平台，发布小成果，体验成功乐趣，培养创新能力：质疑是创新的前提。学生发现钠与乙醇反应按照教材p151图5-6的装置，无法检验到氢气的产生，原因是钠与乙醇的反应速率较慢，钠完全反应后，氢气早已逸散，根本不能收集并检验其纯度，更不用说能点燃。于是学生开始琢磨用如右图装置。开始时，加入无水酒精，投入钠后，钠的密度比酒精大，钠沉到U型管底部，使部分气体向左侧逃

16、逸。于是，学生想到加入适量CCl4以提高液体的密度，结果果然使钠浮于右侧液面上，见右图，反应停止后，打开活塞，点然，燃烧可以持续数秒钟，现象十分明显。此装置后来用于演示实验，学生很受鼓舞。也许学生的发现和创新微不足道，但善小不为而无为。成功的实验体验是学生进一步实验的动力，学生在实验中从自身实验过程产生的异常现象、实验失败或一些常见化学实验习题中发现问题，在教师的指导下自行设计研究，产生了包括：碳酸钠与碳酸氢钠白色粉末的鉴别可以选择与稀盐酸反应，反应放热的是碳酸钠，吸热的是碳酸氢钠。一个常见的实验鉴定题：Na2CO3溶液与盐酸不用任何试剂进行鉴定是没有实验根据的，因为无论多稀的盐酸滴入Na2C

17、O3溶液均立即产生气泡。钠与盐酸中是先与盐酸反应吗？回答是不一定。因为将0.5molL-1置于培养皿中，滴加2%酚酞2滴，投入绿豆大小的钠块，随着钠块的激烈反应旋转，溶液瞬间出现红色，并随之消失。因此在盐酸浓度较稀时，也存在钠与水反应。新制氯水并非一定新制，用无色试剂瓶盛装的氯水置于阴凉处，1530天仍有效，且氯水的失效主要是挥发而并非见光分解，因为用无色试剂瓶与棕色试剂瓶盛装结果并无区别等多项创新结论或实验小成果，这些成果凝聚了他们自己的智慧和心血。因此我们不定期的在实验室黑板报上公布最新实验成果、实验体验、实验花絮、教师点评等，吸引学生驻足观看阅读。渐渐地，学生不仅仅满足于在实验中得到明显的现象和正确的结论，而逐渐学会了在质疑中发现问题并尝试自己解决。有更多的异常现象可能至今没有答案，有更多不合理的操作或装置需要去改进去创新，也可能他们的结论不一定正确。但是，学生的实验意识已经慢慢地生长，因为他们坚信只有实验才是最有说服力的。参考文献1郑长龙.化学实验教学新视野M.北京.高等教育出版社.20032张云生.让学生在实验异常现象中学会创新.化学教学2002.（4）：463刘怀乐.对中学化学实验教学的实证探索与理性思考.化学教育2004，（9）：38417