李化年

(北京豐臺(tái)第二中學(xué) 100071)

一、新課程背景下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

新課程背景下化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)改變了以往以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主體的做法，新教材設(shè)置除了讓學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)化學(xué)知識(shí)和技能外，更注重讓學(xué)生去親歷科學(xué)探究的過程，通過實(shí)驗(yàn)去領(lǐng)悟科學(xué)思想方法，通過自我探究和合作交流養(yǎng)成良好的情感態(tài)度，形成正確的價(jià)值觀，習(xí)養(yǎng)化學(xué)學(xué)科素養(yǎng).其設(shè)計(jì)變化主要有：由以實(shí)驗(yàn)為本向以學(xué)生發(fā)展為本變化；由以教為主向以學(xué)為主的實(shí)驗(yàn)變化；由固定式、經(jīng)典式向開放式、創(chuàng)新式變化；由注重操作能力向注重實(shí)驗(yàn)思維能力，實(shí)驗(yàn)品質(zhì)的培養(yǎng)變化;由簡單實(shí)驗(yàn)向復(fù)合式變化，由課內(nèi)拓展到課外活動(dòng).

新課程背景下北京化學(xué)實(shí)驗(yàn)考題的設(shè)計(jì)，主要突出基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性、規(guī)范性、代表性和拓展性.要求做好教材中的典型實(shí)驗(yàn)，首先對(duì)教材中的典型實(shí)驗(yàn)從原理、裝置、操作、現(xiàn)象及注意事項(xiàng)等方面做到“知其然并知其所以然”，然后可在原實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上從裝置原理、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)條件等方面進(jìn)行改進(jìn)、重組和創(chuàng)新.要求學(xué)生能從科學(xué)性、可行性、安全性、簡約性和環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行評(píng)價(jià).要求學(xué)生能根據(jù)創(chuàng)設(shè)的情景或?qū)嶒?yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題等進(jìn)行原因分析并能夠設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證實(shí)或證偽.

二、舉例分析

例如：化學(xué)必修二第一章實(shí)驗(yàn)1-1探究鹵素單質(zhì)氧化性強(qiáng)弱規(guī)律的實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)為下表所示.

根據(jù)此課本實(shí)驗(yàn)，開發(fā)創(chuàng)新編制了一道高考試題，“為驗(yàn)證鹵素單質(zhì)氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱，某小組用圖1所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持儀器已略去，氣密性已檢驗(yàn)).

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象化學(xué)方程式1.將少量氯水分別加入盛有NaBr溶液和KI溶液的試管中,用力振蕩后加入少量CCl4,振蕩、靜置①2NaBr+Cl22NaCl+Br2②2. 將少量溴水分別加入盛有KI溶液,用力振蕩后加入少量CCl4,振蕩、靜置③

圖1

實(shí)驗(yàn)過程：

Ⅰ.打開彈簧夾，打開活塞a，滴加濃鹽酸.

Ⅱ.當(dāng)B和C中的溶液都變?yōu)辄S色時(shí)，夾緊彈簧夾.

Ⅲ.當(dāng)B中溶液由黃色變?yōu)樽丶t色時(shí)，關(guān)閉活塞a.

Ⅳ.……

(1)A中產(chǎn)生黃綠色氣體，其電子式是____.

(2)驗(yàn)證氯氣的氧化性強(qiáng)于碘的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是____.

(3)B中溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是____.

(4)為驗(yàn)證溴的氧化性強(qiáng)于碘，過程Ⅳ的操作和現(xiàn)象是____.

(5)過程Ⅲ實(shí)驗(yàn)的目的是____.

(6)利用原子結(jié)構(gòu)知識(shí)解釋氯、溴、碘單質(zhì)的氧化性逐漸減弱的原因:____.

高考試題是以化學(xué)2模塊中第一章第一節(jié)的實(shí)驗(yàn)1-1“鹵素單質(zhì)間的置換反應(yīng)”作為實(shí)驗(yàn)素材，選用考生熟悉的常見物質(zhì)作為實(shí)驗(yàn)藥品，選用常見的儀器組裝實(shí)驗(yàn)裝置，不僅以考生熟知的鹵素性質(zhì)的知識(shí)作為實(shí)驗(yàn)原理的支撐點(diǎn)，而且實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙地融入了科學(xué)方法的要素.實(shí)驗(yàn)整體構(gòu)思具有一定的創(chuàng)新性，學(xué)生在發(fā)生認(rèn)知沖突時(shí)，為解決認(rèn)知沖突上的問題，就需要考生從大腦中回憶或提取與要解決的問題有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，發(fā)揮思維的想象力和創(chuàng)造力.本題對(duì)考生的實(shí)驗(yàn)品質(zhì)有較高要求，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理的理解、實(shí)驗(yàn)裝置作用的識(shí)別、實(shí)驗(yàn)過程目的分析、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，考查了學(xué)生實(shí)驗(yàn)品質(zhì)的深刻性、靈活性和批判性.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)的問題擴(kuò)大了思維廣度，提高了思維深度，有效考查考生的思維品質(zhì).本題既從實(shí)驗(yàn)層面證實(shí)鹵素單質(zhì)氧化性的相對(duì)強(qiáng)弱，又從理論層面解釋鹵素單質(zhì)氧化性的遞變規(guī)律，實(shí)現(xiàn)感性認(rèn)識(shí)和理性理解的完整的認(rèn)識(shí)過程.

再有化學(xué)必修一第四章第四節(jié)實(shí)驗(yàn)4-9實(shí)驗(yàn)室制取SO2并檢驗(yàn)酸性還原性漂白性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生在制備SO2的過程中，發(fā)現(xiàn)試管中有大量的白霧，在以往的教學(xué)過程中，這一重要現(xiàn)象，常常被教師忽視掉了.基于這樣的真實(shí)的實(shí)驗(yàn)情境，編制了2011北京高考題：“甲、乙兩同學(xué)為探究SO2與可溶性鋇的強(qiáng)酸鹽能否反應(yīng)生成白色BaSO3沉淀，用圖2所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗(yàn)).

圖2

實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象：

操作現(xiàn)象關(guān)閉彈簧夾,滴加一定量濃硫酸,加熱A中有白霧生成,銅片表面產(chǎn)生氣泡B中有氣泡冒出,產(chǎn)生大量白色沉淀C中產(chǎn)生白色沉淀,液面上方略顯淺棕色并逐漸消失打開彈簧夾,通入N2,停止加熱,一段時(shí)間后關(guān)閉從B、C中分別取少量白色沉淀,加稀鹽酸均未發(fā)現(xiàn)白色沉淀溶解

(1)A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是____.

(2)C中白色沉淀是____，該沉淀的生成表明SO2具有____性.

(3)C中液面上方生成淺棕色氣體的化學(xué)方程式是____.

(4)分析B中不溶于稀鹽酸的沉淀產(chǎn)生的原因，甲認(rèn)為是空氣參與反應(yīng)，乙認(rèn)為是白霧參與反應(yīng).

①為證實(shí)各自的觀點(diǎn)，在原實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上：

甲在原有操作之前增加一步操作，該操作是____；

乙在A、B間增加洗氣瓶D，D中盛放的試劑是____.

②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，B中現(xiàn)象：

甲大量白色沉淀乙少量白色沉淀

檢驗(yàn)白色沉淀，發(fā)現(xiàn)均不溶于稀鹽酸.結(jié)合離子方程式解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異同的原因：

(5)合并(4)中兩同學(xué)的方案進(jìn)行試驗(yàn).B中無沉淀生成，而C中產(chǎn)生白色沉淀，由此得出的結(jié)論是____.

三、總結(jié)

試題以學(xué)生熟悉的實(shí)驗(yàn)為背景但又把教師視而不見的現(xiàn)象和易于混淆SO2與BaCl2溶液的反應(yīng)為問題情景，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).要求學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模私鈱?shí)驗(yàn)裝置的作用，能夠?qū)o出的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象深入分析，能通過分析、綜合、推理和判斷，知識(shí)重組等過程，得出正確結(jié)論.試題力求滲透新課程的理念，將課內(nèi)學(xué)習(xí)拓展到課外活動(dòng)中，將探究式學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)體現(xiàn)在對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析過程中，不僅注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且更注重實(shí)驗(yàn)的全過程，注重實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)研究中的重要作用.

通過對(duì)高考試題的情境和素材的選取以及素養(yǎng)和能力考查的研學(xué)，體悟到在常態(tài)下化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中，必須適時(shí)選取和捕捉情境和素材，將學(xué)生的思維能力和實(shí)驗(yàn)品質(zhì)及學(xué)科素養(yǎng)的養(yǎng)成融入到教學(xué)的全過程之中，把每一個(gè)實(shí)驗(yàn)從問題提出，方案設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)操作，現(xiàn)象觀察與數(shù)據(jù)收集，以及對(duì)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的分析，得出結(jié)論和問題解決的方法都作為研究的微課題，提升學(xué)生的證據(jù)推理、科學(xué)探究能力，提高學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能解釋或解決實(shí)際問題的能力.從思維的靈活性、深刻性、敏捷性、完整性和創(chuàng)新性等方面有計(jì)劃全方位的不失時(shí)機(jī)的進(jìn)行培養(yǎng).