李思璇 吳林
摘 ? 要:實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ),同時(shí)也是它的特色之處,實(shí)驗(yàn)的存在使化學(xué)這門學(xué)科變得絢麗多彩。與舊版(2007年版)人教版高中化學(xué)教材相比,新版(2019年版)人教版高中化學(xué)教材新增了許多實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,新增即是重點(diǎn),文章將詳盡講解與分析新增實(shí)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞:新增實(shí)驗(yàn);解析與分析;新版教材
1 ?新版教材新增實(shí)驗(yàn)講解與分析
1.1 ?新增實(shí)驗(yàn)1——必修第一冊(cè)第一章物質(zhì)及其變化第二節(jié)離子反應(yīng)[實(shí)驗(yàn)1-2]試驗(yàn)物質(zhì)的導(dǎo)電性(P13)
本節(jié)課介紹兩部分知識(shí)點(diǎn):電解質(zhì)的電離,離子反應(yīng)。在舊版教材中,教材開門見山,直接給出了電解質(zhì)及電離的定義。而對(duì)于高一的新生來說,電解質(zhì)的概念是比較陌生而又抽象的,在初中并未接觸,其定義也是比較復(fù)雜,不易理解。為了彌補(bǔ)此缺點(diǎn),新版教材在引入電解質(zhì)的概念之前設(shè)計(jì)了[實(shí)驗(yàn)1-2]。首先,教材結(jié)合生活常識(shí)(給電器通電時(shí),濕手操作易發(fā)生觸電事故)創(chuàng)設(shè)情境,以真實(shí)的問題引起學(xué)生思考,同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生的興趣。此實(shí)驗(yàn)表明:干燥的氯化鈉固體,硝酸鉀固體,蒸餾水都不導(dǎo)電,(嚴(yán)格地說,蒸餾水可以導(dǎo)電,只是導(dǎo)電能力非常弱,教材所用實(shí)驗(yàn)裝置不能測(cè)出)但是,氯化鈉溶液,硝酸鉀溶液都可以導(dǎo)電,從而引出了電解質(zhì)的概念,達(dá)到了本實(shí)驗(yàn)的目的之一。同時(shí)還可通過直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象讓學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的導(dǎo)電性,也為之后學(xué)習(xí)電離的概念提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1.2 ?新增實(shí)驗(yàn)2——必修第一冊(cè)第二章鐵、金屬材料第一節(jié)鐵及其化合物[探究]利用覆銅板制作圖案(P70)
舊版教材中并未提及此部分內(nèi)容,但同學(xué)們?cè)诮梯o材料及習(xí)題冊(cè)上??吹较嚓P(guān)內(nèi)容及練習(xí)題。新版教材在做此部分實(shí)驗(yàn)前先讓同學(xué)們閱讀[背景],工業(yè)上運(yùn)用氯化鐵與銅反應(yīng)的化學(xué)知識(shí)印刷電路板,這讓學(xué)生不但學(xué)習(xí)了化學(xué)原理更深刻體會(huì)到了化學(xué)知識(shí)的用途,贊賞與敬佩化學(xué)對(duì)人類生產(chǎn)、生活所做出的巨大貢獻(xiàn),促使學(xué)生更加積極學(xué)習(xí)化學(xué),培養(yǎng)了學(xué)生承擔(dān)社會(huì)責(zé)任的共識(shí)。此外,學(xué)生通過完成思考與討論(1)的相關(guān)化學(xué)方程式,達(dá)到了知識(shí)層面上的要求。而本實(shí)驗(yàn)的精彩之處還在于思考與討論(2)所提出的問題:如何處理使用后的腐蝕液?學(xué)生可利用所學(xué)知識(shí),用鐵來還原廢液中的銅離子,用氯水氧化廢液中的亞鐵離子,使得氯化鐵再生。從而實(shí)現(xiàn)了腐蝕液的循環(huán)使用,大大提高了原料的利用率,在給學(xué)生滲透了“綠色化學(xué)”的理念的同時(shí),也幫助了學(xué)生理解與完成化學(xué)工藝流程方面的相關(guān)問題。各省高考題中化學(xué)工業(yè)流程題向來都是重點(diǎn),而工業(yè)流程題常出利用物質(zhì)的氧化性去除目標(biāo)物質(zhì)或陌生氧化還原反應(yīng)方程式的書寫,及可循環(huán)利用物質(zhì)的判斷,均在本實(shí)驗(yàn)中有所體現(xiàn)。
1.3 ?新增實(shí)驗(yàn)3——必修第二冊(cè)第五章化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物[實(shí)驗(yàn)5-5]二氧化氮溶于水的實(shí)驗(yàn)(P13)
氮的不同價(jià)態(tài)氧化物的物化性質(zhì)是高中化學(xué)元素化合物知識(shí)的重頭戲,尤其是氮氧化物和水反應(yīng)的化學(xué)方程式及其定量計(jì)算,也是高一學(xué)生最頭疼的一部分內(nèi)容,最易失分的一類習(xí)題。而支撐這類計(jì)算的本質(zhì)即是氮氧化物溶于水的實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生了解本實(shí)驗(yàn)易于提高學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)的掌握程度??上f版教材對(duì)本實(shí)驗(yàn)的介紹并不多,新版教材填補(bǔ)了此漏洞,以全新的實(shí)驗(yàn)形式呈現(xiàn),巧妙地使用先充入定量一氧化氮?dú)怏w注射器,吸入定量水,學(xué)生可獲得一氧化氮不溶于水的物理性質(zhì)。又吸入定量空氣后,可看到氣體變?yōu)榧t棕色,一氧化氮與二氧化氮明顯不同的顏色對(duì)高中生需要熟記二者氣體的顏色有較大幫助。再次震蕩后氣體又變?yōu)闊o色,由于注射器體積小,刻度不易觀察清楚,教師可利用投影儀放大讓學(xué)生看清楚溶液及生成的氣體具體所占體積。根據(jù)現(xiàn)象寫出化學(xué)方程式可讓學(xué)生深層次掌握了二氧化氮與水的反應(yīng),達(dá)到了事半功倍的效果。在此基礎(chǔ)上再擴(kuò)展其他的氮氧化物與水反應(yīng)的化學(xué)方程式和講解相關(guān)計(jì)算,學(xué)生會(huì)更易接受。此外,注射器在生活中并不罕見,方便靈活,微型環(huán)保,便于推廣,既可以做演示實(shí)驗(yàn)還可以讓學(xué)生做分組實(shí)驗(yàn),非常符合現(xiàn)代的實(shí)驗(yàn)理念。
1.4 ?新增實(shí)驗(yàn)4——必修第二冊(cè)第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第一節(jié)原電池[探究]簡(jiǎn)易電池的設(shè)計(jì)與制作(P37)
在舊版教材中并未提及水果實(shí)驗(yàn),而新版教材將水果電池的設(shè)計(jì)與制作做為探究活動(dòng)。第一,學(xué)生在自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中可體會(huì)到構(gòu)成原電池的要素有哪些,自己主動(dòng)獲得知識(shí)而不是像之前一樣通過教師的講授被動(dòng)的學(xué)習(xí)。第二,在此實(shí)驗(yàn)中學(xué)生還可體會(huì)到實(shí)驗(yàn)探究中非常重要的一種研究方法——“控制變量”,學(xué)會(huì)正確的研究方法,嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度才能獲得正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。第三,讓學(xué)生了解到傳統(tǒng)廢舊電池中含有汞、砷、鉛等有毒物質(zhì),對(duì)土壤環(huán)境有較大的污染,倡導(dǎo)學(xué)生不要隨意丟棄廢舊電池,應(yīng)正確回收處理。而本節(jié)課使用的水果電池非常環(huán)保,符合現(xiàn)代社會(huì)的節(jié)能要求,利于環(huán)境保護(hù),達(dá)到綠色化學(xué)。第四,水果中含有大量糖類,蛋白質(zhì),生物酸等物質(zhì),其中的生物酸起到電解質(zhì)的作用[ 1 ]。這樣學(xué)生了解了水果中含有電解質(zhì),既開拓了他們的視野,拓寬了知識(shí)面,又復(fù)習(xí)了電解質(zhì)的概念,一舉多得。第五,本次實(shí)驗(yàn)還體現(xiàn)了跨學(xué)科教學(xué)理念,化學(xué)跨學(xué)科教學(xué)是指以化學(xué)學(xué)科為主體, 以解決問題為導(dǎo)向, 融合其他學(xué)科內(nèi)容的教學(xué)[ 2 ]。另外,學(xué)生連接電路組裝電池是物理教學(xué)方面的內(nèi)容,對(duì)物理的學(xué)習(xí)也有很大意義。
1.5 ?新增實(shí)驗(yàn)5——必修第二冊(cè)第七章有機(jī)化合物第四節(jié)基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[實(shí)驗(yàn)7-9](1)蛋白質(zhì)的變性(3)蛋白質(zhì)的灼燒氣味(P86)
蛋白質(zhì)是組成人體一切細(xì)胞,組織的重要成分。蛋白質(zhì)的三大主要性質(zhì)所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)在舊版教材中只提及了蛋白質(zhì)的顯色反應(yīng),并未提及蛋白質(zhì)的變性與蛋白質(zhì)的灼燒氣味兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。新版教材加以補(bǔ)充,其中蛋白質(zhì)的變性實(shí)驗(yàn),是學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生白色沉淀后,加蒸餾水不能再溶解,此與蛋白質(zhì)的鹽析產(chǎn)生的沉淀不同??梢姸叩膶?shí)驗(yàn)原理也是不一樣的,教師可在此詳細(xì)解析,將蛋白質(zhì)兩個(gè)易混淆的性質(zhì)——變性與鹽析區(qū)分開來。蛋白質(zhì)的變性在實(shí)際生活中有非常多的應(yīng)用,例如,用酒精棉球消毒、利用紫外光線的照射殺死棉被中的螨蟲等。為了幫助學(xué)生對(duì)教學(xué)難點(diǎn)的理解,教師還可與學(xué)生一起展開“水果撈里撈蛋白”的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。水果撈是當(dāng)下非常流行的一款美食,在牛奶中加入各種各樣的水果,既好吃又營(yíng)養(yǎng),還非常簡(jiǎn)單易做。但是當(dāng)把菠蘿加入到牛奶中時(shí),牛奶凝結(jié)成固體析出,“水果撈”中撈出了固體蛋白質(zhì),那是因?yàn)椴ぬ}中的有機(jī)酸使蛋白質(zhì)發(fā)生了變性[ 3 ]。此外,蛋白質(zhì)的灼燒氣味實(shí)驗(yàn)是鑒別純毛織品和純棉制品最簡(jiǎn)單的方法。在酒精燈火焰上分別灼燒一小段頭發(fā)和棉織品,頭發(fā)的主要成分是角質(zhì)蛋白,含硫蛋白質(zhì)灼燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生燒焦的羽毛氣味,棉織品主要成分是纖維素,纖維素灼燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生燒紙氣味。實(shí)驗(yàn)方便簡(jiǎn)捷,易于操作,本著讓學(xué)生多嘗試、多動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)思想,盡可以讓學(xué)生自己完成,在有趣活潑的實(shí)驗(yàn)氛圍中學(xué)到知識(shí)。
1.6 ?新增實(shí)驗(yàn)6——選擇性必修一第三章水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第一節(jié)電離平衡[實(shí)驗(yàn)3-1]同濃度同體積的鹽酸和醋酸的導(dǎo)電能力比較(P56)
在舊版教材中比較了同濃度、同體積的鹽酸和醋酸的pH值及與鎂條反應(yīng)的劇烈程度2個(gè)試驗(yàn)內(nèi)容,新版教材又新添加了一個(gè)實(shí)驗(yàn)即比較二者的導(dǎo)電能力,導(dǎo)電能力的測(cè)定可借助小燈泡來完成。此對(duì)比試驗(yàn)再次提醒學(xué)生控制變量的重要性,如電壓要相同,兩電極間的距離要相同等等。此外,教師還可以借此擴(kuò)展溶液的導(dǎo)電能力與哪些因素有關(guān)的問題,對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)及習(xí)題訓(xùn)練都有較大的幫助。再者,通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的比較還可以順理成章的引出強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)的概念,便于學(xué)生理解與區(qū)分。
1.7 ?新增實(shí)驗(yàn)7——選擇性必修一第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)[實(shí)驗(yàn)4-3](P108)
金屬材料在日常生活中被腐蝕的現(xiàn)象十分普遍,被腐蝕的原因可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,其中大部分的金屬被腐蝕都是因?yàn)殡娀瘜W(xué)腐蝕引起的,所以電化學(xué)的腐蝕與防護(hù)也是本章電化學(xué)部分的重要內(nèi)容。在舊版教材中,只設(shè)計(jì)了鐵釘?shù)奈醺g實(shí)驗(yàn),而新版教材又在此基礎(chǔ)上添加了實(shí)驗(yàn)(2)模擬化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕,將其作為對(duì)比試驗(yàn)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)加入硫酸銅的試管中產(chǎn)生氣體的速度更快,這讓他們認(rèn)識(shí)到構(gòu)成原電池會(huì)大大增加金屬被腐蝕的速率。此外,當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)了金屬易被腐蝕,自然會(huì)聯(lián)想到應(yīng)探尋保護(hù)金屬的方法,從而激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)新課的興趣,為下節(jié)課的學(xué)習(xí)埋下伏筆。
1.8 ?新增實(shí)驗(yàn)8——選擇性必修一第四章化學(xué)反應(yīng)與電能第三節(jié)金屬的腐蝕與防護(hù)[試驗(yàn)4-4(2)]犧牲陽(yáng)極法試驗(yàn)(2)(P110)
[試驗(yàn)4-4(1)]模擬了犧牲船體上鑲嵌的鋅塊而使船體免遭腐蝕,讓學(xué)生認(rèn)識(shí)了電化學(xué)防護(hù)方法——犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法的意義和價(jià)值。在此基礎(chǔ)上,新增的[實(shí)驗(yàn)4-4(2)]做了一組對(duì)照試驗(yàn),(a)時(shí)將裹有鋅皮的鐵釘放入一個(gè)培養(yǎng)皿中,發(fā)現(xiàn)鐵釘被保護(hù)鋅被腐蝕。[實(shí)驗(yàn)4-4(2)]進(jìn)一步介紹怎樣具體的措施才能實(shí)現(xiàn)金屬的保護(hù),即需要用比被保護(hù)金屬活潑的金屬與其連接,才可以避免被腐蝕,更深入地研究了本節(jié)課的內(nèi)容。此外,讓學(xué)生多動(dòng)手參與實(shí)驗(yàn),可將電化學(xué)這部分抽象、難以理解的內(nèi)容吸收的輕松一些。該實(shí)驗(yàn)是在探究鋼鐵腐蝕原理的基礎(chǔ)上的應(yīng)用探究。由學(xué)生根據(jù)電化學(xué)原理設(shè)計(jì)防腐蝕裝置,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和模型建構(gòu)的高級(jí)思維能力,實(shí)現(xiàn)認(rèn)知發(fā)展的“平衡化”,培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”這一核心素養(yǎng)[ 4 ]。
1.9 ?新增實(shí)驗(yàn)9——選擇性必修2第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)物質(zhì)的聚集狀態(tài)與晶體的常識(shí)[實(shí)驗(yàn)3-1]經(jīng)不同途經(jīng)得到的晶體(P71)
選擇性必修二第三章的主要內(nèi)容即是圍繞晶體展開的,固體有晶體和非晶體之分,晶體和非晶體的本質(zhì)差異在教師的口頭講授下學(xué)生并沒有真切的感受,只能機(jī)械記憶。所以,為了讓學(xué)生對(duì)晶體有更多的感性認(rèn)識(shí),教材介紹了形成晶體的3條途經(jīng)。舊版教材只介紹了通過凝華得到碘晶體這一條途經(jīng)的實(shí)驗(yàn),新版教材又繼續(xù)補(bǔ)充了另外兩條途經(jīng)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。其中[實(shí)驗(yàn)3-1](1)(2)分別對(duì)應(yīng)圖3-5前兩幅圖片,通過學(xué)生動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn),用肉眼觀察晶體外形,便會(huì)增加學(xué)生對(duì)晶體的熟悉感,為后續(xù)開展深入學(xué)習(xí)晶體的教學(xué)有很大的幫助。此外,[實(shí)驗(yàn)3-1](3)實(shí)驗(yàn)得到的是氯化鈉晶體,并不是硫酸銅晶體,與圖3-5第三幅圖片并不對(duì)應(yīng)。教師可啟發(fā)學(xué)生依據(jù)[實(shí)驗(yàn)3-1](3),自己設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以獲得硫酸銅晶體,并以此檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)(3)是否完全掌握。同時(shí)可讓學(xué)生們享受自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),完成實(shí)驗(yàn),得到正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果的喜悅之情。
1.10 ?新增實(shí)驗(yàn)10——選擇性必修3第一章有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與研究方法第一節(jié)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[實(shí)驗(yàn)1-1]鈉與水,鈉與無水乙醇的反應(yīng)(P7)
學(xué)習(xí)有機(jī)化合物的要點(diǎn)即是弄清原子的成鍵特點(diǎn),物質(zhì)所含官能團(tuán)的性質(zhì),舊版教材在介紹醇類性質(zhì)時(shí),鈉與無水乙醇的反應(yīng)并沒有給出實(shí)驗(yàn)方案,而是直接介紹二者可以發(fā)生反應(yīng),讓學(xué)生寫出化學(xué)方程式。而新版教材讓學(xué)生同時(shí)做鈉與蒸餾水和鈉與無水乙醇的實(shí)驗(yàn),啟發(fā)學(xué)生由已知推未知,通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的鮮明對(duì)比,說明乙醇和水的性質(zhì)異同,再?gòu)谋举|(zhì)出發(fā),結(jié)合乙醇和水的結(jié)構(gòu)做出解釋,這樣就可引入新的官能團(tuán)——羥基。補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)還有助于激發(fā)學(xué)生探究CH3CH2OH分子中-OH中的氫沒有H-OH中的H活潑的原因的興趣,再依照鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式就可寫出鈉與乙醇反應(yīng)的化學(xué)方程式,在此基礎(chǔ)上再展開學(xué)習(xí)羥基的多種性質(zhì)時(shí),學(xué)生接受起來就容易的多了。
1.11 ?新增實(shí)驗(yàn)11——選擇性必修3第三章烴的衍生物第三節(jié)醇、酚[實(shí)驗(yàn)3-6]苯酚與氯化鐵的顯色反應(yīng)(P64)
對(duì)于苯酚教材詳細(xì)介紹了關(guān)于它的三部分內(nèi)容:酸性,取代反應(yīng),顯色反應(yīng)。在舊版教材中苯酚的顯色反應(yīng)僅僅在資料卡片中作為閱讀內(nèi)容提到,以至于學(xué)生經(jīng)常忽略它的重要性,忘記這個(gè)知識(shí)點(diǎn),而新版教材將其設(shè)計(jì)成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,可見大大提高了它的地位。此外,苯酚與氯化鐵溶液作用顯紫色,顏色變化明顯,在學(xué)生的大腦中會(huì)形成深刻的印象。酚類物質(zhì)一般都可以與氯化鐵溶液作用顯色,所以利用這一反應(yīng)可方便快捷的檢驗(yàn)苯酚的存在。
1.12 ?新增實(shí)驗(yàn)12——選擇性必修3第四章生物大分子第一節(jié)糖類[實(shí)驗(yàn)4-2]纖維素的水解實(shí)驗(yàn)及其水解產(chǎn)物的檢驗(yàn)(P106)
糖類物質(zhì)是學(xué)生較為熟悉的廣泛存在于生活中的物質(zhì),它的用途很大并且十分廣泛。而纖維素是自然界中分布最廣泛的一種糖,因?yàn)樗鼌⑴c構(gòu)成了植物的細(xì)胞壁。葡萄糖是糖類物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu),本節(jié)內(nèi)容對(duì)葡萄糖的物理性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)、用途這幾個(gè)方面均做了較為詳細(xì)的介紹。在舊版教材中關(guān)于纖維素的水解產(chǎn)物是葡萄糖,直接以文字呈現(xiàn)出來的,但新教材將纖維素的水解及其水解產(chǎn)物的檢驗(yàn)設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn),再一次復(fù)習(xí)鞏固了葡萄糖的相關(guān)性質(zhì),也再次突出了重點(diǎn),加深了學(xué)生對(duì)葡萄糖性質(zhì)的理解與記憶。
2 ?總結(jié)
實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)探究的主要方式,是獲得真知的重要途徑,它的作用是其他教學(xué)手段難以替代的。高中化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”5個(gè)維度,在實(shí)驗(yàn)探究的流程中均能充分體現(xiàn)與培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)[ 5 ]。在實(shí)驗(yàn)探究過程中教師應(yīng)注意多提供學(xué)生自己動(dòng)手操作的機(jī)會(huì),注意改進(jìn)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)J健敖處熝菔?,學(xué)生記錄現(xiàn)象”。并且,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,也要多鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置或設(shè)計(jì)更完美的實(shí)驗(yàn)方案,不要拘泥于課本,從而開拓發(fā)展學(xué)生的思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力。一切以學(xué)生為主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)才是我們新課改后的正確方向。
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