廣東省佛山市順德區(qū)華僑中學(528300) 何佩玲
廣東省佛山市順德區(qū)教育發(fā)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(chuàng)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(chuàng)新意識、科學態(tài)度與社會責任等化學核心素養(yǎng),為核心素養(yǎng)導向的實驗教學提供參考。
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(guī)裝置如圖1所示。
圖1 制備溴苯的常規(guī)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(fā)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(xù)處理又容易造成環(huán)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(huán)境污染。
本實驗的創(chuàng)新點挖掘見表1。
表1 溴苯制備的創(chuàng)新點挖掘
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。
(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(yǎng)學生知識遷移、證據推理能力。
(2)通過創(chuàng)新實驗與常規(guī)制備實驗方法的對比,鼓勵學生進行科學探究與創(chuàng)新。
(3)結合尾氣處理對學生滲透科學態(tài)度與社會責任的核心素養(yǎng)。
實驗教學環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)
表2 板書設計
表3 溴苯的制備教學流程
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(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)的目標,更好地發(fā)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(chuàng)新有著重要的教學意義。
真實情境的創(chuàng)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(xù)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。
本案例先將制備溴苯的常規(guī)實驗裝置圖給出,留給學生充足的探究時間,通過分析常規(guī)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(chuàng)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(chuàng)新方案得以優(yōu)化和完善,為學生科學探究與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)提供了很好的過程支撐。
要培養(yǎng)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(guī)范性之外,還應將創(chuàng)新性、綠色化、微量化等因素考慮在內,借以充分發(fā)揮實驗教學的功能與價值。