基于旋轉實驗室的《實驗化學》模塊教學

基于“旋轉實驗室”的《實驗化學》模塊教學

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，實施了新課程理念下的模塊教學，與其他新課程實驗省區(qū)不同的是，我省選修ⅠA課程模塊開設《實驗化學》。《實驗化學》模塊的教學不等同于舊教材“化學實驗”的教學，從已結束的浙江省首輪新高考的實驗考題和本市對《實驗化學》的教學情況來看，出現(xiàn)了許多“水土不服”，筆者所在學校采用了“旋轉實驗室”的辦法，部分解了燃眉之急。一、《實驗化學》的新要求實驗是化學的基礎，它既是化學問題解決的手段，又是科學探究的重要途徑?！秾嶒灮瘜W》就是關于化學實驗的一門化學課程。《普通高中化學課程標準（實驗）》明確指出：通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學研究的過程，激發(fā)學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。為體現(xiàn)“新課標”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《實驗化學》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“知識預備、方案設計、記錄結論、拓展課題”欄目組成。課題的編排注重與必修模塊的學習內容相銜接，具有較強的啟迪性。2.新的組織形式如果將必修中“活動與探究”看成“隨堂實驗”“觀察與思考”看成“演示實驗”“實驗手冊”看成“學生實驗”，那么“實驗課題”應理解為“實驗基本技能基礎上的自主探究”。課題方案的設計注重簡捷、安全，具有較強的可操作性。3.新的實驗內容教材精心選擇了16個實驗課題、21個拓展課題，編寫成7個專題作為學習的基本內容（詳見表1）。課題的選材注重與生產(chǎn)、生活實際密切聯(lián)系，具有較強的趣味性。表1《實驗化學》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.物質的及檢驗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.用粉筆進行層析分離3.硝酸鉀晶體的制備4.粗鹽提純2.物質性1.鋁及其化合物的性質1.鋁熱反應質的探究2.乙醇和苯酚的性質2.苯酚與甲醛的反應3.物質的1.牙膏和火柴頭中某些1.新裝修居室內空氣中甲醛檢驗與鑒成分的檢驗濃度的檢測別2.亞硝酸鈉和食鹽的鑒2.汽車尾氣成分的檢驗別3.真假碘鹽的鑒別1.硫代硫酸鈉與酸反應1.“藍瓶子”實驗4.化學反速率的影響因素2.過氧化氫酶的催化作用應條件的2.催化劑對過氧化氫分3.蔗糖的燃燒控制解反應速率的影響4.淀粉與碘顯色現(xiàn)象的探究3.反應條件對化學平衡5.壓強對化學平衡的影響的影響5.電化學1.原電池1.干電池模擬實驗問題研究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.物質的1.食醋總酸含量的測定1.配制并標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、實驗室的軟硬設施我校的化學實驗設施按一類標準配置，現(xiàn)有學生用實驗室4個，手持數(shù)字化實驗室1個（理化生合用），配備專職實驗員2人。備課組內有教師6人，選修《實驗化學》的學生有12個標準班，該模塊的教學安排在高二第二學期的下半學期，完成16個課題需20課時，當周課時為3節(jié)時，4個實驗室與12個標準班在有限的時間內怎樣匹配，這是個大問題，同時，與《實驗化學》的新要求相比較，教學過程中尚存在著以下不足：1.從教師的層面看《實驗化學》的教學沒有其他課改區(qū)的經(jīng)驗可以借鑒，它又有別于化學實驗的傳統(tǒng)教學，很可能因“教學理念不到位”而導致“教材處理不到位”。2.從學生的層面看由于學生普遍缺失實驗的知識與技能，要完成以“教師為引導、學生為主體”的探究實驗，很可能因“實驗能力不到位”而導致“操作安全不到位”。，3.從實驗的硬件看除了常見試劑和設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、草酸銨等。還需新添置的儀器有：毛細管、布氏漏斗、銅質保溫漏斗、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“實驗硬件不到位”而導致“實驗質量不到位”。三、“旋轉實驗室”的實踐為了解決現(xiàn)有實驗室資源與《實驗化學》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“旋轉實驗室”的一種行之有效的辦法。1.“旋轉實驗室”的內涵“旋轉實驗室”是指在保持現(xiàn)有實驗室軟硬設施的前提下，在《實驗化學》模塊教學期間，通過學校統(tǒng)一調整任課教師的課表，使一周內出現(xiàn)兩次課時連排。即從上午第一節(jié)到下午第二節(jié)全部為化學課，連排的課時只用于學生進入實驗室探究。然后，將6個化學課任教師分成甲、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驗室的時空轉換使得教學進度實行分割和交錯。再將A、B兩個實驗室依次準備教學內容相連續(xù)的實驗課題，供甲、乙兩組任課教師有序選用，這樣就保證了每個學生能夠如期進入實驗室進行探究，出現(xiàn)了“學生、實驗室相對旋轉”的格局。2.“旋轉實驗室”的流程“旋轉實驗室”的流程如圖1所示：圖13.“旋轉實驗室”的匹配通過2008年、2009年連續(xù)兩屆的實踐結果來看，使用“旋轉實驗室”必須強調“匹配”，應注意以下幾個方面：(1)運用“旋轉實驗室”，需要有和諧的工作環(huán)境，應理清上下關系，如課時調整對教務部門是個挑戰(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。同組內教師更要步調一致，協(xié)同作戰(zhàn)，才能順利實施該形式。專職實驗員的壓力會很大，一方面在為準備AB實驗室的同時，還要兼顧開出其他年級的實驗，工作量會加重許多；另一方面，實驗內容是全新的，對實驗員的能力也是個考驗，需要提前做好培訓工作。(2)每個實驗課題的難度、進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)班級的實驗進程。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行競爭性實驗，取勝的一方為產(chǎn)率高的；又如“鋁及其化合物的性質”，改進了設計方案，用“濾紙將鋁粉包裹成香煙狀點燃”，觀察到了明顯的現(xiàn)象；再如“催化劑對過氧化氫分解反應速率的影響”，改進了排水量氣方法，用PPT的倒計時功能，采集到相同時間段內液體的不同體積，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”地搭建平臺付諸實施。一是通過將一部分內容整合到實驗課題，豐富主題內容。如“用粉筆進行層析分離”“鋁熱反應”“真假碘鹽的鑒別”等；二是通過將一部分內容展示到我校的綜合實踐活動“牛頓杯”中，如趣味性實驗“蔗糖的燃燒”，魔術性實驗“藍瓶子實驗”“淀粉與碘的熱色性”，創(chuàng)新小實驗，“干電池模擬實驗”“用銅電極電解飽和食鹽水”等；三是通過將一部分內容組織成操作比賽，如“水果中維生素C含量的測定”“配制并標定氫氧化鈉溶液”“粗鹽提純”等；四是通過將一部分內容融進研究性學習，如“新裝修居室內空氣中甲醛濃度的檢測”“汽車尾氣成分的檢驗”等；五是通過將一部分內容構建成探究性試題，如“用制氫廢液制備硫酸鋅晶體”“壓強對化學平衡的影響”“阿伏伽德羅常數(shù)的測定”?！靶D實驗室”作為《實驗化學》模塊教學的一種課內外相結合的形式，它的最大特點是使學生走進了實驗室，培養(yǎng)了動手能力，克服了“