吳海霞

摘要：本文從發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)出發(fā)，以乙酸乙酯的制備為例，結(jié)合高中化學(xué)實驗教學(xué)存在的問題，探討了如何進(jìn)行高中化學(xué)實驗的教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；實驗教學(xué)設(shè)計；乙酸乙酯的制備

文章編號：1008-0546（2023）12-0084-04 中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2023.12.018

化學(xué)實驗是化學(xué)科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的基礎(chǔ)。著名化學(xué)教育家戴安邦曾說：“化學(xué)實驗教學(xué)是實施全面的化學(xué)教育的一種最有效的教學(xué)形式?！?/p>

一、高中化學(xué)實驗教學(xué)存在的問題

2016年開始，我國基礎(chǔ)教育的課程改革進(jìn)入核心素養(yǎng)時代，隨著課程改革向縱深推進(jìn)，化學(xué)實驗?zāi)芰Τ蔀閷W(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的關(guān)鍵能力之一。但是，目前許多中學(xué)教師的實驗教學(xué)意識和能力沒有達(dá)到新課標(biāo)要求。存在的主要問題：（1）系統(tǒng)性不強。在高中，許多教師上實驗教學(xué)課沒有認(rèn)真撰寫教案的意識，他們不把實驗課當(dāng)正課而是把它當(dāng)成副課來對待，隨意性大，實驗教學(xué)似一盤散沙。（2）實驗教學(xué)習(xí)慣照著教材上的內(nèi)容講講、提提要求，缺乏靈活性和創(chuàng)新性。（3）教學(xué)方法落后、發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的意識淡薄。許多教師不能夠以學(xué)生為中心，學(xué)生仍處于被動參與的地位。學(xué)生進(jìn)入實驗課之前，往往不知道做什么、怎么做，更不要談“還能怎么做”。

為此，有必要認(rèn)真研究如何進(jìn)行高中化學(xué)實驗教學(xué)的教學(xué)設(shè)計。

二、高中化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計——以“乙酸乙酯的制備”為例

1.教學(xué)目標(biāo)

（1）能熟練掌握乙酸乙酯的制備原理和實驗操作技能。

（2）在實驗學(xué)習(xí)、探究和改進(jìn)過程中，注重觀察能力、分析能力、實驗操作能力的培養(yǎng)。

（3）通過實驗教學(xué)，感受科學(xué)探究的艱辛和不易，增強用化學(xué)造福人類的使命感。

2.學(xué)情分析

“乙酸乙酯的制備”是高中化學(xué)必修教材主題4“簡單的有機化合物及其應(yīng)用”的學(xué)生必做實驗之一，是乙酸的主要化學(xué)性質(zhì)的體現(xiàn)，面向的是高一學(xué)生，是高一下學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容。在進(jìn)行本實驗教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)之前，高一學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了無機酸如鹽酸、硫酸等的性質(zhì)，也學(xué)習(xí)了甲烷、乙烯、乙醇等有機物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并且能親自動手進(jìn)行一些簡單實驗，具備了一定的理論和實踐的基礎(chǔ)。乙酸作為生活中常見的有機物、重要的有機酸的代表，它不僅具有酸的通性，還具有一些特殊的化學(xué)性質(zhì)，其中能和乙醇在一定條件下發(fā)生酯化反應(yīng)制備乙酸乙酯，就是不同于無機酸的特殊化學(xué)性質(zhì)。高一學(xué)生熟悉乙酸所具有的酸的通性，但對酯化反應(yīng)比較陌生，對該反應(yīng)的條件和注意事項的學(xué)習(xí)及操作存在一定的困難，教師可以通過比較實驗教學(xué)方法，使學(xué)生在相同與不同實驗條件中不斷觀察、思考、實踐，學(xué)習(xí)鞏固新知識，并進(jìn)一步強化實驗安全意識。

3.教學(xué)重點和難點

重點：乙酸乙酯的制備原理及實驗操作。

難點：酯化反應(yīng)的條件及注意事項。

4.教學(xué)用品

儀器和材料：大試管、量筒、膠頭滴管、導(dǎo)管、帶孔橡膠塞、酒精燈、鐵架臺、鐵夾、火柴、碎瓷片、乳膠管。

試劑：濃硫酸、飽和碳酸鈉溶液、乙酸、無水乙醇。

5.教學(xué)方法

講授法、演示法、現(xiàn)場實驗教學(xué)法。

6.教學(xué)媒體

多媒體黑板、實驗器材。

7.教學(xué)步驟

（1）新課導(dǎo)入

【引入】同學(xué)們好，本次實驗教學(xué)內(nèi)容為乙酸乙酯的制備。酯類物質(zhì)廣泛存在于自然界，用途很多，相信大家都聽過“酒好不怕巷子深，花香自有蝶飛來”這句話，這里的花香就主要來源于酯類物質(zhì)。今天我們將一起踏上體驗乙酸和乙醇在一定條件下可以生成一種帶有香味的無色液體—也就是乙酸乙酯之旅。

【板書】乙酸乙酯的制備

設(shè)計意圖：教師引用熟悉的詩句，以景入境，激起學(xué)生探究的欲望，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣。

（2）新課講演

【過渡】同學(xué)們，在實驗之前，我們先來討論一下乙酸乙酯的制備原理。大家看黑板上的方程式，這就是我們高中化學(xué)中所學(xué)習(xí)的脫水制乙酸乙酯的反應(yīng)。

【板書】實驗原理 CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O

【實驗】首先我們?nèi)∫恢г嚬?，向其中加? mL 無水乙醇，然后邊振蕩試管邊慢慢加入0.5 mL濃硫酸和2 mL 乙酸，再加入幾片碎瓷片。在另一支試管中加入3 mL飽和Na2CO3溶液，按圖1把裝置連接好。用小火加熱左側(cè)試管中的混合物，產(chǎn)生的蒸氣經(jīng)導(dǎo)管通到飽和 Na2CO3溶液的上方，注意觀察該試管內(nèi)的變化。一段時間后取下盛有飽和Na2CO3溶液的試管，并停止加熱。振蕩盛有飽和 Na2CO3溶液的試管，靜置，觀察現(xiàn)象，并注意聞氣味。

設(shè)計意圖：該環(huán)節(jié)采用教師先演示后學(xué)生分組實驗，因為有機化學(xué)實驗過程比較復(fù)雜，實驗安全要求高。

（3）思考鞏固

【提問1】實驗裝置中長導(dǎo)管的作用是什么？

【生答】冷凝、回流和導(dǎo)氣。

【板書】長導(dǎo)管的作用：冷凝、回流和導(dǎo)氣。

【師評】這位同學(xué)回答得非常好，長導(dǎo)管可以導(dǎo)出乙酸乙酯的蒸氣，使其凝結(jié)成液體。

設(shè)計意圖：從實驗風(fēng)險認(rèn)知角度，此處教師需要提醒學(xué)生，注意右側(cè)長導(dǎo)管的位置，不能深入到液面下，防止倒吸引起危險。

【提問2】右側(cè)小試管中可以觀察到什么現(xiàn)象？

【生答】右側(cè)試管中液體的上層有無色透明的油狀液體產(chǎn)生，并且可以聞到香味。

【師評】同學(xué)們回答得非常好，這種有香味的無色液體就是我們今天制備的乙酸乙酯。。

【板書】產(chǎn)物現(xiàn)象：無色透明有香味的油狀液體

【提問3】在此反應(yīng)中，濃硫酸的作用是什么？

【生答】濃硫酸的作用是催化劑和吸水劑，它可以使反應(yīng)速率加快，另外，乙酸乙酯的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，濃硫酸可以除去反應(yīng)的副產(chǎn)物水，有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行，提高酯的產(chǎn)率。

【師評】這位同學(xué)回答得非常全面，將本次實驗中濃硫酸的作用分析得非常清晰，大家在書寫反應(yīng)方程式時也要注意濃硫酸這個條件。

【板書】濃硫酸的作用：催化劑和吸水劑。

【提問4】為什么實驗過程中乙醇的用量大于乙酸？

【生答】酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，過量的乙醇增加了反應(yīng)物的量，可以使化學(xué)平衡向右移動，增加乙酸乙酯的產(chǎn)率。

【師評】很好，為了使酯化反應(yīng)進(jìn)行得更徹底，實驗中選用了3 mL 無水乙醇和2 mL 乙酸，乙醇過量。

設(shè)計意圖：該環(huán)節(jié)需要教師細(xì)致講解、規(guī)范操作，避免學(xué)生進(jìn)行分組實驗時出現(xiàn)錯誤操作，在講解和操作的過程中滲透變化的觀念和平衡的思想。

（4）改進(jìn)拓展

【師講】剛才老師演示的實驗裝置是我們高中教科書中的經(jīng)典裝置，那么這個裝置是否可以進(jìn)一步改進(jìn)，使實驗操作更簡單便捷呢？

【師生共研】Ⅰ.儀器和材料的改進(jìn)：小試管、量筒、燒杯、膠頭滴管、酒精燈、溫度計、石棉網(wǎng)、三角架、火柴。

Ⅱ.實驗裝置和步驟的改進(jìn)：取 A、B 兩支試管（要貼上標(biāo)簽，以防混淆），分別向其中加入3 mL 乙酸，再分別加入3 mL無水乙醇，充分振蕩。在試管A 中緩慢加入1 mL濃硫酸后充分振蕩。然后將兩支試管同時放入盛有熱水（約70℃）的燒杯中加熱15分鐘，再加入3 mL飽和碳酸鈉溶液。振蕩后比較 A、B兩試管結(jié)果。［1］

（實驗時間約為20分鐘）

【現(xiàn)象】A試管中生成的無色透明有香味的油狀液體約為原料量總體積的2/5，如圖2所示。

設(shè)計意圖：改進(jìn)后的裝置操作簡單、現(xiàn)象明顯，建立在學(xué)生已對教材中實驗過程認(rèn)知的基礎(chǔ)上。（5）總結(jié)提升今天我們用兩種裝置制備了乙酸乙酯，探究了生成乙酸乙酯的實驗原理、實驗條件和相關(guān)注意事項。請大家思考為什么改進(jìn)后的裝置A試管中能夠有產(chǎn)物生成，B試管為什么不能？兩種制備裝置的優(yōu)缺點各是什么？

課后完成實驗報告，思考：為什么酯化反應(yīng)選取飽和碳酸鈉溶液而不是氫氧化鈉溶液？

設(shè)計意圖：通過對兩種裝置進(jìn)行比較，培養(yǎng)學(xué)生實事求是、求真的科學(xué)態(tài)度，讓學(xué)生進(jìn)一步加深對化學(xué)反應(yīng)原理決定反應(yīng)裝置選擇的認(rèn)知，增強在科學(xué)研究的道路上對反應(yīng)原理、條件、裝置的改進(jìn)和探索是永無止境、沒有最好只有更好的科學(xué)精神。

8.實驗注意事項

（1）飽和Na2CO3溶液上方的導(dǎo)管不要伸入到溶液中，置于液面上方約0.5 cm處，防止倒吸。

（2）圖1裝置的左側(cè)試管加熱前需要加入碎瓷片，防止暴沸。

（3）滴加濃硫酸時需要邊滴加邊振蕩，使?jié)饬蛩崤c乙醇充分混合，防止局部溫度過高而導(dǎo)致暴沸或碳化。

（4）加熱時先均勻預(yù)熱試管，再集中加熱。液體沸騰后用小火加熱，溫度不宜過高，否則不僅會使乙醇、乙酸未經(jīng)反應(yīng)就過多地脫離反應(yīng)體系，而且會使乙醇和濃硫酸之間發(fā)生副反應(yīng)。

9.教學(xué)反思與評價

（1）在實驗開始之前應(yīng)準(zhǔn)備好所有儀器，以方便學(xué)生取用，使他們迅速進(jìn)入實驗學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（2）課前積極備課，以便回答學(xué)生可能提出的問題以及應(yīng)對實驗中的突發(fā)情況。

（3）板書注意書寫的細(xì)節(jié)，本次實驗是關(guān)于有機化合物的實驗，同一分子式的化合物可能代表不同物質(zhì)，所以在書寫反應(yīng)方程式時需要寫清化合物名稱或結(jié)構(gòu)簡式。

（4）實驗教學(xué)評價表：如表1所示。

10.板書設(shè)計

長導(dǎo)管的作用：冷凝、回流和導(dǎo)氣。產(chǎn)物現(xiàn)象：無色透明有香味的油狀液體。濃硫酸的作用：催化劑和吸水劑。

三、結(jié)束語

通過以上案例，可以發(fā)現(xiàn)，一個完整的高中化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計，跟教師們通常進(jìn)行的元素化合物知識、概念原理教學(xué)的教學(xué)設(shè)計相比，除了八大要素外，高中化學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計還重點突出了實驗教學(xué)用品和實驗注意事項，因此實驗教學(xué)設(shè)計要素通常包含十個部分：教學(xué)目標(biāo)、學(xué)情分析、教學(xué)重點和難點、教學(xué)用品、教學(xué)方法、教學(xué)媒體、教學(xué)步驟、實驗注意事項、教學(xué)反思和評價、板書設(shè)計。如果教師們在進(jìn)行高中化學(xué)實驗教學(xué)時，都能進(jìn)行精心備課，用心進(jìn)行實驗教學(xué)設(shè)計，將理論和實驗有機結(jié)合，那么化學(xué)實驗將能真正發(fā)揮培養(yǎng)學(xué)生的個性和創(chuàng)新能力方面的重要作用，真正成為學(xué)生進(jìn)行化學(xué)創(chuàng)造活動的重要手段。

參考文獻(xiàn)

［1］任紅艷，程萍，李廣洲.化學(xué)教學(xué)論實驗（第三版）［M］.北京：科學(xué)出版社，2015.