玩轉(zhuǎn)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)

2008年8月，王祖浩等首次翻譯了2005年美國(guó)高中主流理科教材《化學(xué)概念和應(yīng)用》，其新觀念、新學(xué)法及全新的視野讓我大開眼界、愛不釋手。下面我以該教材中的《家用酸和堿》實(shí)驗(yàn)為例，從人性化實(shí)驗(yàn)安全與綠色化學(xué)、生活化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與多種化探究方法這三個(gè)方面進(jìn)行賞析，以期對(duì)我國(guó)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有所啟示。

一、教材第14章酸、堿和pH中的《家用酸和堿》實(shí)驗(yàn)

1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

（1）導(dǎo)語

通常用指示劑估計(jì)溶液的大致pH。在本實(shí)驗(yàn)中，你將制作紅色卷心菜汁指示劑，并用它測(cè)試各種家用液體的pH。卷心菜汁指示劑中含有的花青素分子，是使顏色變化的原因。

（2）問題探究

不同種類家用液體的pH大致是多少？

（3）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

測(cè)定并比較各種家用液體的pH。

根據(jù)各種液體的化學(xué)組成比較它們的用途。

（4）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)器材：紅色卷心菜、電爐、燒杯鉗、100mL燒杯（2只）、蒸餾水、吸液管（9支）、96孔點(diǎn)滴板、白紙片、100mL量筒、牙簽。

待測(cè)溶液：滴眼液、檸檬汁、白醋、食鹽、肥皂、發(fā)酵粉、硼砂、潔凈劑。

安全警示圖標(biāo)如下：

穿上實(shí)驗(yàn)服并戴上護(hù)目鏡，用燒杯鉗夾熱的燒杯。某些待測(cè)溶液有腐蝕性，避免與皮膚和眼睛接觸，如果不慎沾到，則立即用大量水清洗，并及時(shí)告知老師。

2.實(shí)驗(yàn)步驟。

（1）把一片紅色卷心菜葉子撕成碎片后，放在100mL的燒杯中，加入30mL的蒸餾水。

（2）在電爐上加熱燒杯中水至沸騰，得到深紫色溶液。用燒杯鉗取下熱燒杯，冷卻后把自制的指示劑倒入潔凈燒杯中。

（3）在白紙上放置潔凈96孔板，依次各用一支潔凈的吸液管各滴入5滴滴眼液、檸檬汁、白醋、食鹽、肥皂、發(fā)酵粉、硼砂、潔凈劑于孔板中。

（4）用潔凈洗液管吸取卷心菜汁，在上述孔板中分別加入5滴，用潔凈牙簽攪拌使溶液混合均勻。

（5）觀察每種溶液的顏色，將結(jié)果在數(shù)據(jù)表中，如下表。利用顏色柱形圖（略），將每種溶液大致的pH記錄在數(shù)據(jù)表中。

3.分析與討論。

（1）解釋數(shù)據(jù)：食物類溶液，如檸檬汁或醋，是酸性還是堿性？這些溶液不是酸的就是辣的，用什么離子可以解釋這種特征？

（2）解釋數(shù)據(jù)：潔凈劑溶液是酸性還是堿性？清潔過程中涉及什么離子？

（3）觀察：你如何解釋檸檬汁（檸檬酸溶液）和滴眼液（硼砂溶液）之間pH的差別？

（4）運(yùn)用變量、常量和控制手段：假定在待測(cè)溶液中增加純蒸餾水這一項(xiàng)，這一測(cè)試有何目的？

4.應(yīng)用與評(píng)估。

（1）指示劑能否很好測(cè)定番茄醬的pH？說明理由。

（2）你可能已發(fā)現(xiàn)，某些洗發(fā)露指明是平衡pH的，制造商這么說有何意圖？為什么對(duì)肥皂或洗滌劑也要作此說明？

（3）分析其他家用溶液與卷心菜汁指示劑反應(yīng)情況，并說明理由。

5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象觀察。

二、對(duì)我國(guó)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的啟示

酸、堿和pH知識(shí)貫穿中學(xué)化學(xué)教學(xué)的全過程。在我國(guó)化學(xué)教材及化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生對(duì)酸、堿和pH的感性認(rèn)識(shí)通常是教師通過測(cè)定實(shí)驗(yàn)室的鹽酸、硫酸、氫氧化鈉等溶液pH獲得的，學(xué)生普遍感到酸、堿和pH的知識(shí)離現(xiàn)實(shí)生活很遙遠(yuǎn)，不敢輕易動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，害怕被腐蝕；而美國(guó)教材中“家用酸和堿”學(xué)生實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容均來自常見的生活日用品（包括指示劑），見實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一覽表（略）。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)不僅很好地將化學(xué)知識(shí)與生活有機(jī)結(jié)合，而且減少了在實(shí)驗(yàn)過程中不必要的意外傷害，降低了實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，學(xué)生自然學(xué)得安全、輕松、愉悅。

1.關(guān)注生命，玩得安全。

雖然中學(xué)生喜愛化學(xué)實(shí)驗(yàn)，但總擔(dān)心化學(xué)實(shí)驗(yàn)不安全。雖然2012年9月14日教育部公布《中學(xué)教師專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》指出：把學(xué)生生命安全放在特別重要位置，實(shí)驗(yàn)安全是學(xué)校安全工作的專業(yè)組成部分。但從目前我國(guó)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)來看，幾乎沒有穿實(shí)驗(yàn)服和戴護(hù)目鏡的要求，安全知識(shí)手冊(cè)只是掛在墻上而已。而美國(guó)教材中每個(gè)實(shí)驗(yàn)安全的內(nèi)容都關(guān)注到學(xué)生個(gè)體的身心健康發(fā)展，以警示圖標(biāo)呈現(xiàn)給學(xué)生，特別注重保障學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的人身安全，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了人性化、形象化的理念，無疑給學(xué)生安全知識(shí)的學(xué)習(xí)帶來了極大幫助，克服了學(xué)生害怕做化學(xué)實(shí)驗(yàn)的心理，杜絕了實(shí)驗(yàn)中傷害學(xué)生事件的發(fā)生。美國(guó)教材中采用微型化、綠色化的實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)安全、環(huán)境保護(hù)的理念與做法值得我們反思、借鑒，也希望同行結(jié)合校情進(jìn)行合理的移植使用。

2.貼近生活，玩得有趣。

美國(guó)心理學(xué)家布盧姆說：“學(xué)習(xí)的最大動(dòng)力，是對(duì)學(xué)習(xí)材料的興趣。”美國(guó)教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在選擇上體現(xiàn)與學(xué)生身邊生活和社會(huì)密切聯(lián)系，如《家用酸和堿》實(shí)驗(yàn)用品和材料來自學(xué)生的家庭和日常生活中，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是學(xué)生熟悉、感興趣的東西，避免了復(fù)雜和偏難的現(xiàn)象，激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)和探究的興趣。學(xué)生通過對(duì)身邊的事物的探究，不僅產(chǎn)生了對(duì)熟悉的事物的好奇心，而且加強(qiáng)了課程與社會(huì)的密切聯(lián)系，體現(xiàn)了STS觀念。教學(xué)中只有把化學(xué)與身邊的世界相結(jié)合，讓學(xué)生在一個(gè)更加廣闊的知識(shí)平臺(tái)上獲得對(duì)化學(xué)多維度、多層面的認(rèn)識(shí)，才能形成良好的化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)。

3.注重方法，玩得科學(xué)。

教材中的實(shí)驗(yàn)探究過程按“問題—目標(biāo)—準(zhǔn)備—步驟—分析和討論（或結(jié)論）—應(yīng)用與評(píng)估”思路。其一，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程注重從宏觀與微觀的角度構(gòu)建酸堿知識(shí)，尤其在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從微觀的角度理解酸或堿的微觀特征，在實(shí)驗(yàn)中樹立物質(zhì)的微粒觀念。其二，通過比較檸檬汁（檸檬酸溶液）和滴眼液（硼砂溶液）之間pH的差別，從定性酸或堿強(qiáng)度的比較順利過渡到定量pH的學(xué)習(xí)，大大降低了學(xué)習(xí)的難度。其三，實(shí)驗(yàn)中指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用變量、常量和控制手段的科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維。在我國(guó)，學(xué)生對(duì)酸、堿和pH知識(shí)是通過“照方抓藥”實(shí)驗(yàn)的方式認(rèn)識(shí)的。目前我們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本停留在讓學(xué)生知道是什么，但不知道為什么，對(duì)生活的化學(xué)問題不會(huì)解釋，更不能很好應(yīng)用所學(xué)知識(shí)說明理由。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在應(yīng)用與評(píng)估方面的空白或缺失，體現(xiàn)在學(xué)生考試時(shí)實(shí)驗(yàn)試題得分率極低、實(shí)驗(yàn)綜合能力極薄弱。而美國(guó)教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的綜合性不僅使學(xué)生掌握了知識(shí)目標(biāo)，而且實(shí)現(xiàn)了多維教學(xué)目標(biāo)，尤其在實(shí)驗(yàn)過程中更體現(xiàn)在滿足學(xué)生終身發(fā)展的需求上，在學(xué)習(xí)化學(xué)的同時(shí)獲得對(duì)其他學(xué)科的真正理解，發(fā)展綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

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