基于衔接的研究化学实验背景下的问题导学法应用

一、基于衔接的研究物质的实验方法

化学实验在帮助学生构建化学知识，形成实验技能，提高科学素养方面有不可替代的作用。高一化学实验内容多数是在初中化学实验的基础上进行的拓展和提高，做好初高中化学实验教学的有效衔接，对帮助学生更快适应高中化学学习具有重要意义。本文通过比较苏教版《化学1》中“研究物质的实验方法”与人教版初高中教材相关实验内容的差异性，提出了初高中实验教学有效衔接的几点策略。

1.苏教版“研究物质的实验方法”与人教版初高中教材相关实验内容的比较。

苏教版教材中“研究物质的实验方法”这一单元包含了物质的分离提纯、物质的检验、溶液的配制和分析三方面内容，其实验内容、活动方式与人教版初高中教材相关内容的比较如表3-2所示。

表3-2 苏教版“研究物质的实验方法”与人教版教材中相关实验内容的比较

 

续表

 

对表3-2中内容作进一步分析，可以发现初高中化学实验教学既有衔接也存在较大差异，具体如下：

（1）仪器的使用技能方面：高中化学实验先复习了胶头滴管、酒精灯、托盘天平、过滤器、玻璃棒的使用，增加了对容量瓶、分液漏斗、冷凝管的认识和使用。

（2）实验操作技能方面：高中化学实验先复习了称量、溶解、过滤、蒸发、试纸的使用，增加了蒸馏、分液、萃取、向容量瓶转移溶液的操作。

（3）活动方式方面：高中化学实验先将初中化学中要求学生掌握的内容以“交流与讨论”的形式呈现，需要初步了解的知识内容以“活动与探究”的形式呈现，新增的内容以“观察与思考”的形式出现，体现了从学生已有的经验出发，尊重知识螺旋上升的认知规律。

（4）学生能力要求方面：高中化学实验的基本操作及使用的仪器更复杂，如萃取操作、趁热过滤、蒸馏操作；实验的精度要求更高，如溶液的配制分析；实验的体系更为复杂，如粗盐提纯从可溶和难溶的2种混合物变为了1种难溶和2种可溶的混合物；实验的方法也更为复杂，如离子的检验由单一试剂延伸为试剂组合，同时必须考虑试剂的添加顺序对检验结果的影响。

可见，“研究物质的实验方法”单元内容突出了初高中衔接的特点，既对初中实验技能进行了复习与巩固，又拓展了新的方法技能，并提出了更高的能力要求。因此，教师进行教学时应对初高中教材和课程标准进行整体研究，深入了解学生的学习基础、已有的化学知识水平、能力发展水平，控制教学难度，选择合理的教学方式，这样才能切实做好这部分内容的初高中衔接。

2.初高中化学实验教学有效衔接的策略思考。

（1）要引导学生形成良好的实验习惯。

著名教育家叶圣陶先生说过：“什么是教育，简单一句话，就是要培养良好的习惯。”好的习惯能收到好的学习效果。课程标准中也明确指出：“树立安全意识，能识别化学品安全使用标识，初步形成良好的实验工作习惯。”初中课程虽然要求学生完成8个必做实验，但仅通过8个必做实验就期望学生能形成良好的实验习惯是不现实的，相关调查报告也表明教师对实验基本规范和基本要求普遍不够关注，学生实验习惯不容乐观。高一新生不良的实验习惯主要表现为：①缺少实验前的预习，造成盲目操作；②操作不规范，仪器乱摆放，药品用量不明确，缺乏安全环保意识；③缺乏对实验的方法、步骤、现象的思考、推理和联想，实验结束后缺少反思总结。这些不良的实验习惯不仅使得实验效果低下，同时也影响了学生对知识的理解和技能的提高。因此，要提高实验教学的衔接问题，教师首先要从培养学生良好的实验习惯入手。

良好的化学实验习惯应该包含实验预习、实验观察、实验记录、实验分析和规范操作等。引导学生形成良好的实验习惯可以从以下几点入手：①课前，教师可以通过布置并检查实验预习（常以导学案形式出现），让学生明确该实验的目的和采用的方法、步骤，设定实验过程中自己关注的重点；②教学时，教师应加强实验安全教育，对新的操作或学生不熟练的操作应清晰、规范地演示，明确药品用量，在学生实验的过程中教师应认真观察，及时纠正学生的不规范操作，防止出现安全事故；③实验结束后，教师可以通过合理的问题设置引导学生对实验现象进行讨论、分析与总结，让学生将实验记录、分析、小结形成实验报告。良好实验习惯的形成远非一日之功，只有不懈地坚持才能彰显其效果。

（2）要根据学生的实际水平选择合理的教学方法。

美国著名教育心理学家奥苏贝尔曾经说过：“影响学习的最重要因素是学生已经知道了什么，我们应当根据学生的原有知识状况进行教学。”尤其在第一次进行“常见物质的检验”教学时，教材中安排的4组实验操作比较简单，于是教师在做了简单说明之后就让学生进行实验，但结果让人大失所望。很多学生无法按时完成实验；试剂添加的用量、顺序过于随意；检验氨气时试纸用手拿，也有直接扔进试管内的。为什么结果会与预设相去甚远？经过一番学情调查和反思，其原因除了与学生的实验习惯较差有关外，教师没有根据学生的知识能力水平进行教学也是重要的影响因素。影响学生完成这4组实验的实验技能因素是学生虽已掌握的碳酸盐检验和溶液酸碱性检测，但这两者在操作与思维能力要求上是存在较大差异的，具体表现为：①碳酸盐的检验使用的是单一试剂，而Cl-和的检验使用的是组合试剂，试剂的添加顺序也是方法的重要组成部分；②p H试纸用于检测溶液的酸碱性时不需要润湿，而红色石蕊试纸用于检测气体的酸碱性时需要润湿，试纸放置的正确位置也是实验方法的一部分；③焰色反应对学生而言是全新的操作技能，毫无经验可以借鉴。以上3点差异既是学生的盲点也是教学的重点，而第1次教学恰恰漠视了这种差异，跨越了学生原有的知识水平，对全新的实验没有进行操作示范，对学生在方法原理上存在的认知障碍没有进行有效指导，才导致了教学效果不尽如人意。基于上述分析，教师在第2次教学时将这4组实验分类对待，Cl-和的检验采取学生分组实验，在学生实验后教师辅以实验说明试剂添加顺序的重要性；的检验和焰色反应则采取先教师演示后学生分组实验的方式。第2次实验教学效果果然得到了明显改善，可见根据学生的实际水平进行衔接教学更具有效性。

（3）要把握衔接点的差异性，引导学生突破思维障碍。

奥苏贝尔的认知结构迁移理论表明：一切新的有意义的学习都是在原有学习基础上产生的，不受学习者原有知识结构影响的有意义学习是不存在的。学习之间的影响有促进和干扰之分，一种学习对另一种学习起促进作用的称为正迁移；如果起干扰或抑制作用的，称为负迁移。教学中对于相似概念如果不注意引导学生进行比较、剖析，往往会产生负迁移。因此，在教学中教师应把握衔接点的差异性，帮助学生搭建合理的知识阶梯与平台，引导学生突破思维障碍。

如“配制一定物质的量浓度的溶液”同时包含着实验技能与概念的教学，两者互为表里，互相促进，只有学生真正理解了概念，才可能学会正确操作。相关文献表明，学生在形成物质的量浓度这一概念时存在诸多障碍点，如不能认识到浓度是溶液组成的定量表征，它可以通过溶质、溶剂、溶液三者中任意两者的任意物理量（质量、物质的量、体积等）的比例关系来表征。受初中“配制一定质量分数的溶液”的影响，学生的思维障碍点还表现在：①配制一定质量分数的溶液时，学生不知如何确定溶液的体积，往往把溶液的体积等同于溶剂的体积。②“配制一定物质的量浓度的溶液”对实验的准确度提出更高要求，学生不明确“准确配制”对实验仪器和实验操作具体有哪些要求。这些障碍点若无法突破，学生就无法真正建立起物质的量浓度这一概念，也就无法达到该实验技能的要求。

因此，在教学设计的思路上，教师要搭建合理的知识阶梯与平台，引导学生突破思维障碍。如，教师可以先设置问题：欲配制100m LNa2CO3溶液，其中溶质的物质的量为0.01mol，请你利用实验室中的Na2CO3固体及实验台上的仪器，完成配制任务。接着，教师组织学生讨论，让学生获得用物质的量浓度表示溶液组成的概念，揭示用溶质物质的量、溶液体积表示溶液组成的意义。在学生正确认识物质的量浓度概念的基础上，教师再引导学生从实验仪器的选择、实验步骤的安排思考如何提高实验的准确度。这样的教学流程，能让学生由浅入深地了解物质的量浓度的含义以及每一步操作的实际意义，真正完成从“配制一定质量分数的溶液”到“配制一定物质的量浓度的溶液”的过渡衔接。

（4）要加强实验思想观念的渗透。

高中化学课程以进一步提高学生的科学素养为宗旨，化学实验是一种重要的科学活动，不仅将观察、实验控制、收集事实、分析和统计结果等科学方法融于一体，也体现了敢于质疑、严谨求实的科学精神和一丝不苟的科学态度，这些都是学生科学素养的重要组成部分。因此，教师在教学过程中不能只关注学生对科学知识和方法的掌握，也要关注学生科学精神和态度的提高。

如前文所述引导学生形成良好的实验习惯有助于对学生良好科学态度和环保意识的渗透。

又如粗盐提纯，初中化学内容提纯的对象是混有泥沙的Na Cl，高一化学内容提纯的对象是Na Cl、Mg Cl2和泥沙。学生根据已有的知识知道选用Na OH溶液能将Mg Cl2转化为沉淀而除去，但受初中教学要求的影响学生并没有认识到添加适量Na OH溶液使Mg Cl2恰好沉淀是难以操作的。因此，教学中教师应当引导学生对实验的可操作性进行质疑评判，帮助学生认识添加“恰好量”的Na OH溶液是行不通的，应该先加入稍过量的Na OH溶液，过滤，再向滤液中加入盐酸中和过量的Na OH溶液，最后加热蒸发溶液，获得氯化钠晶体。这样，不仅能让学生更好地将化学理论与实际生产联系起来，在鲜活的素材中学习质疑求实的科学精神，也能让学生感受到化学实验的定量思想。

3.结语。

初高中化学实验教学的衔接是初高中化学衔接的重要组成部分，对高一学生顺利完成初三到高一的化学学习过渡具有重要的意义。要使衔接教学更具有效性，就要求教师从初高中课程标准的要求、教材的内容分析对比入手，重视知识的整体性和差异性，尊重学生的已有水平和认知规律，并采取合理的策略才能做到事半功倍。

二、基于衔接的实验教学之问题导学法案例

化学实验基本方法（人教版必修1第一章第一节）

【教材分析】

见下表3-3。

表3-3

 

（一）“实验安全”导学法案例

【衔接教学】

基础回顾：

1.见光、受热易分解的药品用棕色瓶盛放（如硝酸银溶液）；盛碱溶液的试剂瓶的塞子应用橡胶塞。

2.进行化学实验需要了解一些必要（必备）的安全措施。

（1）了解危险化学药品在存放和使用时的注意事项、着火和烫伤的处理、化学灼伤的处理、如何防止中毒、意外事故的紧急处理方法，以及灭火器材、煤气、电闸等的位置和使用方法、报警电话等。

（2）一些产生有毒气体的实验要在通风橱中进行，一些有危险性的实验要在较安全的地方进行。做实验时必须严格按照实验操作步骤进行，以免发生危险。

3.学生实验过程中应加强“六防意识”，防止事故发生。

（1）防爆炸。

①点燃可燃性气体（如H2、CO、CH4等）之前，要检验气体的纯度。②用H2、CO还原Fe2O3、Cu O时，先通入H2或CO，待检验尾部气体纯净、保证空气已排尽后，再加热。③一些强氧化性物质和可燃性物质等混合在一起时易爆炸，实验时要注意将其隔离。

（2）防暴沸。

①加热液体混合物时要加沸石（或碎瓷片）。②稀释浓硫酸时，要将浓硫酸沿器壁慢慢注入水里，并不断搅拌。

（3）防失火。

可燃性物质一定要远离火源。

（4）防中毒。

①制取有毒气体时，要使用通风设备，连接尾气处理装置。②误食重金属盐，应喝大量豆浆、牛奶或鸡蛋清解毒。

（5）防倒吸。

①用加热法制取并且用排水法收集气体时，实验结束后先将导管从水中移出，再熄灭酒精灯。②吸收溶解度较大的气体时，要加装安全瓶或防倒吸装置。

（6）防污染。

在对环境有污染的物质的制取或性质探究的实验中，要有尾气处理或污水处理装置。

 

图3-2

【问题导学】

“实验安全”学习目标。

1.一些常用危险化学用品的标识如下：

图3-3

请填写出对应编号所代表的危险品的含义。

2.意外事故的紧急处理办法，同学们看书后填写下表3-4。

表3-4 意外事故的正确处理办法

 

3.阅读下面的材料并思考。

材料一：常州市某化工有限公司发生液氯泄漏事故。事故造成该公司1名职工重伤，后经抢救无效死亡，另有2名职工住院治疗。同时泄漏的氯气对周边数个村庄都造成了一定影响。

材料二：沪昆某高速公路段发生两车追尾事故，其中一辆装有28吨浓盐酸的槽罐车发生泄漏。

（1）液氯和浓盐酸是否属于危险化学品？

（2）常用危险化学品可分为哪些种类？

4.如图所示的实验操作中，请选择出操作正确的序号，并对错误操作加以改正。

 

图3-4

5.一位同学在做加热高锰酸钾制取氧气，并用排水法收集氧气的实验过程中，试管破裂。请举出3个可能导致试管破裂的原因。

（二）“过滤、蒸发、离子的检验”导学法案例

【衔接教学】

基础回顾：

1.分离提纯混合物常用的方法。

（1）物理方法。

表3-5 分离提纯混合物常用的物理方法

 

（2）化学方法。

①沉淀法：利用混合物中某种成分与某一试剂反应生成沉淀而分离出来。

②气化法：利用混合物中某种成分与某一试剂反应生成气体而分离出来。

③转化法：用化学试剂将杂质转化为待提纯物。

④碱反应法：用酸或碱把杂质转化为可溶性物质而除去。

2.过滤操作原则：“一贴”“两低”“三靠”。

（1）“一贴”：将滤纸折叠好放入漏斗，加少量蒸馏水润湿，使滤纸紧贴漏斗内壁。

（2）“两低”：滤纸边缘应略低于漏斗边缘（约0.5cm），加入漏斗中液体的液面应略低于滤纸的边缘。

（3）“三靠”：向漏斗中倾倒液体时，烧杯的尖嘴应与玻璃棒接触；玻璃棒的底端应和过滤器有三层滤纸处轻轻接触；漏斗下端管口应与烧杯的内壁相接触。

提示：过滤操作用到的主要仪器及用品有铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸。

3.初高中均有“粗盐的提纯”，但二者有不同之处，其比较见表3-6。

表3-6 初高中化学对粗盐提纯的比较

 

4.我国通常采用海水晒盐即“盐田法”提取粗盐，其大致过程如下：

 

图3-5

【问题导学】

1.制取粗盐时，晒盐和煮盐的目的都是通过蒸发盐溶液中的水分使之浓缩。想一想：能否采用降低溶液温度的方法来达到同一目的？

2.见人教版必修1第5页实验1－1，利用初中已学过的方法来提纯粗盐，请在书上相应空格完成相关内容，其中第（3）小题：你认为通过上述实验操作得到的是比较纯的氯化钠吗？可能还有什么杂质没有除去？用什么方法可以检出它们呢？

3.下图是利用海水提取粗盐的过程：

 

图3-6

图中①的实验操作名称是什么？

根据海水晒盐的原理，下列说法中正确的有哪些？并对错误的说法加以改正。

a.海水进入贮水池，海水的成分基本不变

b.在①中，海水中氯化钠的质量逐渐增加

c.在①中，海水中水的质量逐渐减少

d.析出晶体后的母液是氯化钠的不饱和溶液

4.见人教版必修1［实验1-1］，在检验该实验得到的盐中是否含有时，为何先加入几滴稀盐酸使溶液酸化，然后向试管中滴入几滴氯化钡溶液？

5.人教版必修1教材［实验1-1］中，最后得到的盐仍然不纯，为什么？

（1）请阅读人教版必修1第6页［实验1-2］，完成教材第7页的表格，如表3-7所示。

表3-7

 

（2）加入你选择的试剂除掉杂质后，思考有没有引入其他杂质离子；另外，还要考虑加入试剂的先后次序，想一想可用什么方法再把引入的其他杂质离子除去。对此类问题你可总结一下，看看能否发现什么规律？

（三）“蒸馏与萃取”导学法案例

【问题导学】

【实验研究】

1.人教版必修1第8页［实验1-3］。

 

图3-7 实验室制取蒸馏水和石油蒸馏装置的比较

温馨提示：

（1）安装时由下到上，由左到右。

（2）检查装置气密性——连接好装置，在冷凝器的出口处接一橡皮管，并将橡皮管插入水中，将烧瓶微热，当水中有气泡产生后停止加热，冷却到室温，橡皮管中有水柱生成，则气密性良好。

（3）冷凝器中冷却水从下口进，上口出。先通冷凝水，再加热，蒸馏结束时先熄灭酒精灯，再停止通冷凝水。

（4）蒸馏烧瓶中加入少许碎瓷片或沸石的作用是什么？（作用是防止瓶内液体暴沸，产生危险。）

（5）在图示（2）中，为什么温度计的水银球位于蒸馏烧瓶支管口处？（因该装置测定的是蒸汽的温度。）

2.人教版必修1第9页实验［1-4］。

温馨提示：萃取和分液的区别与联系。

（1）萃取原理等提示：①萃取的原理是利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液里提取出来。②萃取剂应具备的条件是：萃取剂与原溶剂互不相溶且与溶质和原溶剂不反应；溶质在萃取剂里的溶解度远大于其在原溶剂中的溶解度。

（2）分液：将萃取后两种互不相溶（一般会分层）的液体分开的操作，叫作分液。

（3）萃取和分液的装置示意图（以从碘水中萃取碘为例）。

 

图3-8 萃取及分液流程示意图

【问题导学】

1.请依序回答下列四种实验操作的名称是什么？

 

图3-9

2.有些能源比较丰富而淡水短缺的国家，常利用蒸馏法大规模地将海水淡化为可饮用水，但在我国并未采用蒸馏法来大规模制取淡水，其原因是什么？

3.如图为实验室制取蒸馏水的装置图，根据图示回答下列问题：（1）请指出装置图中两处明显错误是什么？（2）怎样用简单快捷的方法检查装置的气密性？

 

图3-10

4.海洋植物如海带、海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验室里从海藻中提取碘的流程如下图所示：

 

图3-11

（1）请回答实验操作①和③的名称是什么？

（2）提取碘的过程中，可供选择的有机试剂有哪些？（填序号）

A.酒精　B.四氯化碳　C.醋酸　D.汽油

5.请按要求回答下列问题：

（1）除去盐酸中溶解的食盐，采用的方法是什么？

（2）回收碘的CCl4溶液中的CCl4，采用的方法是什么？用食用酒精浸泡中草药提取其中的有效成分，其过程名称是什么？从海水中提取碘，所采用的方法是什么？

6.实验小组的同学欲对一组粗盐样品进行初步提纯。所用实验仪器或用品如下：

 

图3-12

（1）提纯的步骤有哪几步？

（2）实验操作最后一步的具体操作是怎样的？

（3）实验小组通过正确的计算，所得实验结果与该粗盐的实际含量对比，发现实验测得的结果比实际偏低，请分析可能的原因。