基于旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室的《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》模塊教學(xué)

基于“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”的《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》模塊教學(xué)

從2006年秋季開始，浙江省參加了新課程改革。采用了蘇教版新教材，實(shí)施了新課程理念下的模塊教學(xué)，與其他新課程實(shí)驗(yàn)省區(qū)不同的是，我省選修ⅠA課程模塊開設(shè)《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》?！秾?shí)驗(yàn)化學(xué)》模塊的教學(xué)不等同于舊教材“化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)，從已結(jié)束的浙江省首輪新高考的實(shí)驗(yàn)考題和本市對《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》的教學(xué)情況來看，出現(xiàn)了許多“水土不服”，筆者所在學(xué)校采用了“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”的辦法，部分解了燃眉之急。一、《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》的新要求實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的基礎(chǔ)，它既是化學(xué)問題解決的手段，又是科學(xué)探究的重要途徑。《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》就是關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一門化學(xué)課程。《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》明確指出：通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識，促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。為體現(xiàn)“新課標(biāo)”的取向，新教材出現(xiàn)了以下三個方面的新變化：1.新的編寫形式《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》采用了更為有利于探究的編寫模式，按課題的方式呈現(xiàn)，每個子課題由“知識預(yù)備、方案設(shè)計、記錄結(jié)論、拓展課題”欄目組成。課題的編排注重與必修模塊的學(xué)習(xí)內(nèi)容相銜接，具有較強(qiáng)的啟迪性。2.新的組織形式如果將必修中“活動與探究”看成“隨堂實(shí)驗(yàn)”“觀察與思考”看成“演示實(shí)驗(yàn)”“實(shí)驗(yàn)手冊”看成“學(xué)生實(shí)驗(yàn)”，那么“實(shí)驗(yàn)課題”應(yīng)理解為“實(shí)驗(yàn)基本技能基礎(chǔ)上的自主探究”。課題方案的設(shè)計注重簡捷、安全，具有較強(qiáng)的可操作性。3.新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教材精心選擇了16個實(shí)驗(yàn)課題、21個拓展課題，編寫成7個專題作為學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容（詳見表1）。課題的選材注重與生產(chǎn)、生活實(shí)際密切聯(lián)系，具有較強(qiáng)的趣味性。表1《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》目錄專題課題拓展課題1.海帶中碘元素的分離1.茶葉中某些元素的鑒定1.物質(zhì)的及檢驗(yàn)2.菠菜的葉綠體中色素的提分離和提2.用紙層析法分離鐵離取和分離純子和銅離子3.用粉筆進(jìn)行層析分離3.硝酸鉀晶體的制備4.粗鹽提純2.物質(zhì)性1.鋁及其化合物的性質(zhì)1.鋁熱反應(yīng)質(zhì)的探究2.乙醇和苯酚的性質(zhì)2.苯酚與甲醛的反應(yīng)3.物質(zhì)的1.牙膏和火柴頭中某些1.新裝修居室內(nèi)空氣中甲醛檢驗(yàn)與鑒成分的檢驗(yàn)濃度的檢測別2.亞硝酸鈉和食鹽的鑒2.汽車尾氣成分的檢驗(yàn)別3.真假碘鹽的鑒別1.硫代硫酸鈉與酸反應(yīng)1.“藍(lán)瓶子”實(shí)驗(yàn)4.化學(xué)反速率的影響因素2.過氧化氫酶的催化作用應(yīng)條件的2.催化劑對過氧化氫分3.蔗糖的燃燒控制解反應(yīng)速率的影響4.淀粉與碘顯色現(xiàn)象的探究3.反應(yīng)條件對化學(xué)平衡5.壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響的影響5.電化學(xué)1.原電池1.干電池模擬實(shí)驗(yàn)問題研究2.電解與電鍍2.阿伏伽德羅常數(shù)的測定3.用銅電極電解飽和食鹽水6.物質(zhì)的1.食醋總酸含量的測定1.配制并標(biāo)定氫氧化鈉溶液定量分析2.鍍鋅鐵皮鋅鍍層厚度2.水果中維生素C含量的測的測定定7.物質(zhì)的1.硫酸亞鐵銨的制備1.用制氫廢液制備硫酸鋅晶制備與合2.阿司匹林的合成體成2.對氨基苯磺酸的合成二、實(shí)驗(yàn)室的軟硬設(shè)施我校的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施按一類標(biāo)準(zhǔn)配置，現(xiàn)有學(xué)生用實(shí)驗(yàn)室4個，手持?jǐn)?shù)字化實(shí)驗(yàn)室1個（理化生合用），配備專職實(shí)驗(yàn)員2人。備課組內(nèi)有教師6人，選修《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》的學(xué)生有12個標(biāo)準(zhǔn)班，該模塊的教學(xué)安排在高二第二學(xué)期的下半學(xué)期，完成16個課題需20課時，當(dāng)周課時為3節(jié)時，4個實(shí)驗(yàn)室與12個標(biāo)準(zhǔn)班在有限的時間內(nèi)怎樣匹配，這是個大問題，同時，與《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》的新要求相比較，教學(xué)過程中尚存在著以下不足：1.從教師的層面看《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》的教學(xué)沒有其他課改區(qū)的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，它又有別于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的傳統(tǒng)教學(xué)，很可能因“教學(xué)理念不到位”而導(dǎo)致“教材處理不到位”。2.從學(xué)生的層面看由于學(xué)生普遍缺失實(shí)驗(yàn)的知識與技能，要完成以“教師為引導(dǎo)、學(xué)生為主體”的探究實(shí)驗(yàn)，很可能因“實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ坏轿弧倍鴮?dǎo)致“操作安全不到位”。，3.從實(shí)驗(yàn)的硬件看除了常見試劑和設(shè)備的用量成倍增加以外，還需新增加的試劑有：丙酮、溶液、乙醚、溶液、摩爾鹽、氯化鈷晶體、硝酸鈷溶液、溶液、硼酸、食醋、牙膏、水楊酸、乙酸酐、鋁試劑，阿羅明拿溶液、亞甲基藍(lán)、草酸銨等。還需新添置的儀器有：毛細(xì)管、布氏漏斗、銅質(zhì)保溫漏斗、吸濾瓶、抽氣泵、鋅銅原電池裝置、發(fā)光兩極管、移液管、電子天平（精度為千分之一）、三頸燒瓶、回流冷凝管等。很可能因“實(shí)驗(yàn)硬件不到位”而導(dǎo)致“實(shí)驗(yàn)質(zhì)量不到位”。三、“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”的實(shí)踐為了解決現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室資源與《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》新要求的矛盾，追求兩者的最佳整合，最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有資源的功能，筆者提出了“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”的一種行之有效的辦法。1.“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”的內(nèi)涵“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”是指在保持現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室軟硬設(shè)施的前提下，在《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》模塊教學(xué)期間，通過學(xué)校統(tǒng)一調(diào)整任課教師的課表，使一周內(nèi)出現(xiàn)兩次課時連排。即從上午第一節(jié)到下午第二節(jié)全部為化學(xué)課，連排的課時只用于學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室探究。然后，將6個化學(xué)課任教師分成甲、乙兩組，其中每組包含6個班級，甲、乙兩組教師通過教室和實(shí)驗(yàn)室的時空轉(zhuǎn)換使得教學(xué)進(jìn)度實(shí)行分割和交錯。再將A、B兩個實(shí)驗(yàn)室依次準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容相連續(xù)的實(shí)驗(yàn)課題，供甲、乙兩組任課教師有序選用，這樣就保證了每個學(xué)生能夠如期進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行探究，出現(xiàn)了“學(xué)生、實(shí)驗(yàn)室相對旋轉(zhuǎn)”的格局。2.“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”的流程“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”的流程如圖1所示：圖13.“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”的匹配通過2008年、2009年連續(xù)兩屆的實(shí)踐結(jié)果來看，使用“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”必須強(qiáng)調(diào)“匹配”，應(yīng)注意以下幾個方面：(1)運(yùn)用“旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”，需要有和諧的工作環(huán)境，應(yīng)理清上下關(guān)系，如課時調(diào)整對教務(wù)部門是個挑戰(zhàn)。要做好其他任課教師的思想工作，使他們能樂意承受因騰出黃金課時而受的委屈。同組內(nèi)教師更要步調(diào)一致，協(xié)同作戰(zhàn)，才能順利實(shí)施該形式。專職實(shí)驗(yàn)員的壓力會很大，一方面在為準(zhǔn)備AB實(shí)驗(yàn)室的同時，還要兼顧開出其他年級的實(shí)驗(yàn)，工作量會加重許多；另一方面，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是全新的，對實(shí)驗(yàn)員的能力也是個考驗(yàn)，需要提前做好培訓(xùn)工作。(2)每個實(shí)驗(yàn)課題的難度、進(jìn)度和角度都需要合理控制，避免因時間不夠而引起拖堂，影響后續(xù)班級的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。為此，我們采用了諸多靈活的辦法，如“硝酸鉀晶體的制備”，在僅有兩套抽濾和熱過濾裝置的前提下。將班級分成兩個大組進(jìn)行競爭性實(shí)驗(yàn)，取勝的一方為產(chǎn)率高的；又如“鋁及其化合物的性質(zhì)”，改進(jìn)了設(shè)計方案，用“濾紙將鋁粉包裹成香煙狀點(diǎn)燃”，觀察到了明顯的現(xiàn)象；再如“催化劑對過氧化氫分解反應(yīng)速率的影響”，改進(jìn)了排水量氣方法，用PPT的倒計時功能，采集到相同時間段內(nèi)液體的不同體積，提升了觀賞度。(3)對于21個“拓展課題”，我們不但沒有“袖手旁觀”，而且“千方百計”地搭建平臺付諸實(shí)施。一是通過將一部分內(nèi)容整合到實(shí)驗(yàn)課題，豐富主題內(nèi)容。如“用粉筆進(jìn)行層析分離”“鋁熱反應(yīng)”“真假碘鹽的鑒別”等；二是通過將一部分內(nèi)容展示到我校的綜合實(shí)踐活動“牛頓杯”中，如趣味性實(shí)驗(yàn)“蔗糖的燃燒”，魔術(shù)性實(shí)驗(yàn)“藍(lán)瓶子實(shí)驗(yàn)”“淀粉與碘的熱色性”，創(chuàng)新小實(shí)驗(yàn)，“干電池模擬實(shí)驗(yàn)”“用銅電極電解飽和食鹽水”等；三是通過將一部分內(nèi)容組織成操作比賽，如“水果中維生素C含量的測定”“配制并標(biāo)定氫氧化鈉溶液”“粗鹽提純”等；四是通過將一部分內(nèi)容融進(jìn)研究性學(xué)習(xí)，如“新裝修居室內(nèi)空氣中甲醛濃度的檢測”“汽車尾氣成分的檢驗(yàn)”等；五是通過將一部分內(nèi)容構(gòu)建成探究性試題，如“用制氫廢液制備硫酸鋅晶體”“壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響”“阿伏伽德羅常數(shù)的測定”?！靶D(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)室”作為《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》模塊教學(xué)的一種課內(nèi)外相結(jié)合的形式，它的最大特點(diǎn)是使學(xué)生走進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)了動手能力，克服了“