基于学科理解准确把握教材实验的内涵和价值

来源：核心期刊咨询网时间：2021-06-09 14:2212

摘要：摘要：基于学科理解的视角分析苏教版高中化学教材《必修(第一册)》专题2中物质的分离提纯的内容，以萃取与分液实验为例对如何准确把握实验内涵和价值进行教学实践探索。通过学生在真实情境中解决问题，感受番茄红素、碘单质在不同溶剂中溶解性与溶解度的不同

　　摘要：基于学科理解的视角分析苏教版高中化学教材《必修(第一册)》专题2中“物质的分离提纯”的内容，以“萃取与分液”实验为例对如何准确把握实验内涵和价值进行教学实践探索。通过学生在真实情境中解决问题，感受番茄红素、碘单质在不同溶剂中溶解性与溶解度的不同，认识分液与萃取的原理;通过参与设计、绘制分液仪器，自主建构物质分离提纯实验的一般思维模型，增进对化学实验体系三要素中物质体系与仪器装置要素之间的关系以及分液与萃取所蕴含的实验思维和实验价值的理解。

　　关键词：学科理解;萃取与分液;实验內涵;实验价值

　　在“萃取与分液”实验教学中，教学重点往往放在分液漏斗装置的认识和分液的基本实验操作训练上，化学实验体系的三要素之间相互关联与制约的关系、选择物质分离提纯方法的依据、实验过程中隐含的实验思维等方面反而成为次要内容甚至被忽略。因此不少化学教师没有准确理解和把握化学教材实验的内涵和价值，以致化学学科本质教育的缺位现象较为严重。为了改变当前化学实验教学的现状，本文从教材的学科理解出发，以苏教版高中化学教材《必修(第一册)》专题2中“萃取与分液”实验教学为例，探讨如何把握教材实验的内涵和价值，让学生从实验中发现化学、学习化学、理解化学，旨在为教师设计、开展有效的实验教学提供一些参考。

　　1教材的单元整体理解

　　物质的分离提纯是研究物质的重要实验方法之一，初、高中化学课程标准对物质的分离提纯的知识都有相关的要求。《义务教育化学课程标准(2011年版)》主要涉及初步学习用过滤、蒸发对混合物进行分离的实验技能，通过“水的净化”了解可用蒸馏自来水制取较纯净的水，认识实验室常用的蒸馏装置，但学生只是学习了一些零散的实验知识与技能，未形成系统化、结构化的认识。《普通高中化学课程标准(2017年版)》除了要求学生学会物质分离、提纯等化学实验基础知识和基本技能外，还要学习和了解进行物质分离、提纯等不同类型实验探究活动的核心思路与基本方法。所以笔者认为物质分离提纯的教学，应从学生的知识经验与认知水平出发，根据物质的状态、溶解度对物质分离的影响、分离方法与仪器的选择等不同角度，对物质分离提纯的常见方法进行对比和系统的梳理，进而形成“依据各组分性质的差异选择分离提纯的方法和相应的仪器，且分离提纯过程中应尽量减少所需物质的损失”等结构化的认识思路。从整体上把握教学设计，使之既有利于初、高中衔接过渡，又有利于后续元素化合物知识相关实验教学的展开。因此，教授本单元内容的注意点不能只放在讲解分离提纯实验的仪器装置、操作步骤、注意事项和实验方法的识记等知识层面上，更要重视并挖掘相关实验的思路、基本方法和功能价值等内隐的但更富有“营养”的内容。如“萃取与分液”实验教学中增设加了植物油的番茄汤出现分层如何分离、设计绘制用于分离油水两层液体的仪器等真实、有意义、引发学生探究兴趣的情境，让学生在逐步解决问题的过程中掌握“萃取与分液”的方法，领悟该方法的意义与价值，发展学生“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”等核心素养。

　　2“萃取与分液”实验教学目标

　　通过探究番茄红素、碘单质在不同溶剂中溶解性与溶解度不同的活动，认识分液与萃取的原理;通过参与设计与绘制分液仪器，不仅了解分液漏斗的作用以及与普通漏斗的区别，还弄清分液为什么要用分液漏斗、分液漏斗为什么会有那样的构造、分液漏斗怎么使用?初步建立起化学实验体系三要素之间的关联意识。具体的教学目标如下。

　　(1)通过运用控制单一变量法，感知碘在水、酒精、四氯化碳三种溶剂(单一溶剂、两种溶剂混合)中溶解度与现象的差异，获取相应的实验证据并进行推理，初步形成利用物质溶解性的不同，建立互不相溶物质分离的认识模型。

　　(2)通过讨论和绘制分液仪器示意图，理解分液的原理，建立有关仪器的构造、选择与实验目的、物质体系、分液萃取等化学概念的关联，增进对分离提纯实验所承载的功能价值的认识。

　　(3)通过屠呦呦提取青蒿素科学史话情境的创设，感受萃取方法的科学价值，激发学习兴趣，培养创新意识和社会责任感。

　　3教学过程

　　基于上述教学目标，实验教学由生活情境引出分液;深人情境，认识萃取;明确萃取意义，感受萃取的价值;作业布置，巩固萃取与分液的认识等四个相关问题解决任务和学习活动组成。任务活动与设计意图的教学流程见表1。

　　4教学实录

　　4.1生活情境，引出分液

　　[实物展示]水煮番茄汤和加了食用植物油的番茄汤各一杯。

　　[教师]两杯番茄汤有什么不同现象?

　　[学生]分层，且上下两层颜色不一样。

　　[教师]已经分层的液体可以通过分液的方法进行分离。追问生活中可以采取哪些操作对水层和油层进行分液?

　　[学生]吸油纸吸、吸管吸、倾倒、勺子舀、冰箱冻了把油刮掉……

　　[教师]这些操作方法无法实现彻底的分液。能否设计一个仪器将水层和油层比较完全地分离?

　　[学生]讨论并分组设计将油水两层液体分液的思路和仪器：利用压强加压水层、找寻一种能将水油分离的选择性膜、采用电解、加热蒸馏等。刚开始绘制时，部分学生设计的是上下口径一样大仅一端开口的仪器;也有学生设计出类似简易净水器(相当于剪去瓶底倒置的矿泉水瓶)的仪器;后来有学生设计出漏斗加活塞开关的粗胚模型，具体如图1所示。

　　[教师]简单点评各个设计思路。指出加热蒸馏既耗能又操作复杂，一般仅适用于沸点相差较大且互溶的液体混合物等;赞赏学生提出的功能膜想法体现创新思维，介绍一种用于油水分离的膜材料及其应用(见图2)，激发学生持续的学习动力。之后，让学生评价自己的设计，引导他们从操作简单方便与实验安全、如何便于盛装与振荡溶液、如何控制流速便于分离完全、盛液容积大小、分层的液体流向出口等角度去思考，修改并完善用于实验室分液的仪器。

　　推荐阅读：《大学化学》(双月刊)创刊于1986年，由教育部主管、高等学校化学教育研究中心和中国化学会共同主办、北京大学承办的教育研究性学术刊物。

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