挖掘教材實驗促進思維生成

楊恒建

[摘要]以高三實驗專題復習課《物質的制備》為例，通過設計多個有層次性和邏輯性的驅動性問題，整合、挖掘教材實驗，構建有機物制備實驗題和無機物制備實驗題模型，實現高三復習課回歸教材的一種教學策略，以培養學生深層性思維能力，促進學生思維生成，提高高三復習課效率，同時提升學生化學格局和人文修養。

[關鍵詞]思維生成；教材實驗；物質的制備；專題復習；高三化學

[中圖分類號]G633.8[文獻標識碼]A[文章編號]16746058

（2018）08005803

高三復習課如何更高效？這是一個宏大的命題。筆者現以高三實驗專題復習課《物質的制備》為例，談談如何回歸教材，解決學生思維生成不足的問題。

一、教學目標

1.通過對比教材和高考題所呈現的實驗裝置，思考不同之處，培養思辨能力。

2.通過對教材內容的挖掘和深度思考，培養“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認識”等學科素養。

3.通過思考、討論、設計、評價或改進實驗方案及分析或處理實驗數據，培養“實驗探究與創新意識”學科素養。

4.通過具體的制備實例，總結歸納出物質制備實驗題的架構及解題思路和方法。

5.通過物質制備實驗題，建立與工農業生產、日常

生活和科學研究密切相關的觀念；由物質制備實驗，聯

系整個教材感受“格局”這一思想。

二、教學過程

環節一有機物制備

1.用教材，思教材

【真題體驗1】

（2014·全國課標卷Ⅱ，10）下列圖示實驗正確的是（）。

生1：選D。

師（思考1）：D選項實驗能否在教材中找到？與教材比，此實驗有何不同？

生2：在必修2的第75頁、選修5的第63頁有類似實驗；題中用冰醋酸，而課本上用的是醋酸。

師（思考2）：為什么用冰醋酸，而不用稀的乙酸溶

液？為什么乙醇一般要過量？

生3：冰醋酸濃度大，反應速率快些，乙醇過量可提高乙酸的轉化率。

生4：老師，讓乙酸過量提高乙醇的轉化率不行嗎？

師：生4問得好，哪位同學談談自己的想法？

生5：乙醇便宜。（全場發出善意的笑聲）

師：有一定道理，主要原因是乙醇沸點低，便于分離。

師（思考3）：加熱的目的是什么？

生6：加快反應速率。

【總結】結合影響反應速率及轉化率的因素、化學平衡移動等反應原理進行小結：

增大反應物的濃度，可加快反應速率；乙醇過量可提高乙酸轉化率，且乙醇沸點低易分離；

升高溫度，可加快反應速率，同時蒸出乙酸乙酯，促進反應正向移動。

師（思考4）：已知乙醇、乙酸、乙酸乙酯沸點分別為78℃、117℃、77℃，加熱產生的蒸汽主要成分是乙酸乙酯嗎？

生7：不是，還有乙醇、乙酸。

師（思考5）：

既然有乙醇、乙酸蒸出，反應物就有損失。如何改進裝置來提高反應物的利用率呢？

生8：換成球形冷凝管，冷凝回流。

師：好，思維很開闊（出示圖1）。

師（思考6）：繼續思考更有挑戰性的問題，用該裝置（如圖2）制備乙酸乙酯

有何優點？（反應前加水至C處）

（學生討論交流）

【總結】可控制反應溫度；揮發出的原料可以冷凝回流，且反應生成的水能及時分離，促進平衡正向移動；若分水器中的水位不再上升，反應已趨于完全。

2.連線高考，學以致用

【真題體驗2】（2014·新課標卷I，26節選）

乙酸異戊酯是組成蜜蜂信息素的成分之一。實驗室制備乙酸異戊酯的反應、裝置示意圖（如圖3）和有關數據如下：

實驗步驟：

在A中加入4.4g異戊醇、6.0g乙酸、數滴濃硫酸和2～3片碎瓷片。開始緩慢加熱A，回流50min。反應液冷卻至室溫后倒入分液漏斗中，分別用少量水、飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌；分出的產物加入少量無水MgSO4固體，靜置片刻，過濾除去MgSO4固體，進行蒸餾純化，收集140～143℃餾分，得乙酸異戊酯3.9g。

（1）儀器B的名稱是。

（2）在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是。

（3）本實驗中加入過量乙酸的目的是。

（4）在進行蒸餾操作時，若從130℃開始收集餾分，產率偏（填“高”或者“低”），原因是。

【解析】審題時第一要弄清原料和產品，實驗的目的和原理決定思考方向，同時類比教材原型乙酸乙酯的制備；第二要抓關鍵詞，如儀器、藥品、數據等。當然題目有關步驟的文字量較大，我們可以分為兩段，前面講產品制備，后面講分離和提純。在分離提純中“用少量水”應該是除去大部分可溶于水的雜質，即酸；“飽和碳酸氫鈉溶液”應該是除去未洗凈的酸；“水洗滌”應該是除去溶于水的物質，即碳酸氫鈉。另外，根據表格提供的數據，如密度、沸點和水溶性等，可考慮分離提純方法（如萃取、分液、過濾、蒸餾、結晶等）；提供相對分子質量一般要計算產率。

【總結】

思維建模，感悟方法：

（1）架構

（2）解題思路

環節二無機物制備

1.用教材，思教材

【真題體驗3】（2015·全國課標Ⅱ，12）海水開發利用的部分過程如圖所示。下列說法錯誤的是（）。

A.向苦鹵中通入Cl2是為了提取溴

B.粗鹽可采用除雜和重結晶等過程提純

C.工業生產中常選用NaOH作為沉淀劑

D.富集溴一般先用空氣和水蒸氣吹出單質溴，再用SO2將其還原吸收

生1：選C。

師：工業生產成本很重要。這道題的原型在教材何處？

生2：必修2的第91頁。

師：解讀必修2及選修2相關內容，復習如何從海水中提取鎂、溴等相關內容。

【課件展示】（略）

【總結】從上述材料可以得出，不論是從海水中提取鎂還是從海水中提取溴，都是先把原料進行預處理（如牡蠣殼燒成石灰粉，海水預先濃縮酸化等），然后進行核心反應，得到粗產品，再進行分離提純。

思維建模感悟方法：

（1）架構

（2）解題思路：

（同有機物制備）

2.連線高考，學以致用

【真題體驗4】（2016·全國課標Ⅲ，26節選）

過氧化鈣微溶于水，溶于酸，可作分析試劑、醫用防腐劑、消毒劑。以下是一種制備過氧化鈣的實驗方法?；卮鹣铝袉栴}：

（一）碳酸鈣的制備

（1）步驟①加入氨水的目的是。小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大，有利于。

【解析】我們一起來解讀這道高考題，對照無機物制備的架構流程，弄清題目中的關鍵問題：原料、核心反應以及產品。根據題給信息，原料是含有鐵的氧化物的碳酸鈣，產品是碳酸鈣，核心反應是氯化鈣和碳酸銨發生復分解反應，而核心反應中的氯化鈣是由鹽酸和石灰石反應制取，則應除去雜質“鐵元素”，氨水的目的就明確了，即將鐵離子轉化為氫氧化鐵沉淀過濾除去。

環節三拓展提升解讀教材

師：這節課我們研究了物質制備實驗的架構流程，當然這只是實驗專題復習課的第一課時，還有很多內容會在后續教學中涉及。如果從大觀念出發，不論是有機物的制備實驗還是無機物的制備實驗，都主要由四個維度組成，即原料、原理、儀器、產品等。我們可以從這四個維度出發再來解讀必修1、2及選修4：必修1、2的第三章和第四章是研究原料和產品的，必修1的第一章是研究儀器的，而必修1的第二章和必修2的第一、二章和選修4是研究原理的。

環節四思想升華

師：制備出新的產品足以載入史冊，如葛烘煉丹、侯德榜制堿、屠呦呦發現青蒿素……

【課件展示】（略）

三、教學思考

本節課是筆者在南寧市高三視導活動中所上的一節公開課，很榮幸能得到同行的認可。筆者在備這節課時，通過研究這幾年的課標卷實驗題，發現這幾年的實驗題多是以物質制備及其性質為主，題目雖然情景新、原理新、裝置新、問題新，但都和教材有一定的關系，因此，在實驗專題復習中，我們應深探教材實驗，促進學生解題思維的生成。

1.整合教材。這節課筆者整合了必修2、選修5、選修2、選修6教材中的相同素材，還注意整合課后習題和正文內容。筆者在高三復習課備課時常翻閱各種版本的教材，對比研究幾種教材對同一內容呈現的形式，從不同角度思考，提高備考的嚴謹性和全面性。

2.挖掘教材。研究高考題應追本溯源，直擊課本實驗原型，但復習不能浮于表面或只是就題論題，而應不斷挖掘深層次的問題，培養學生深層次的思維能力。本節課筆者在探討乙酸乙酯的制備中結合學生的認知水平設計了7個層次鮮明的思考題，從化學反應速率和化學平衡移動理論的角度去思考實驗中有關試劑、裝置和反應條件的選擇問題，把實驗知識和反應原理結合在一起，培養了學生“變化觀念與平衡思想”等學科素養，學生的認知水平也得到了提升和發展，找到了知識和思維的生長點。

3.思維建模?！白C據推理與模型認識”是化學素養之一。筆者通過探討乙酸乙酯的制備，初步歸納出有機物制備實驗題模型：“原料→產品→分離提純”以及大方向的解題思路；通過探討從海水中提取鎂和溴等，總結歸納出無機物制備實驗題模型：“原料→預處理→核心反應→分離提純→產品”。物質的制備實驗題模型的建立，有助于學生解決此類實驗題，同時可使學生獲得可持續發展的學習能力和應用能力。

4.表達思想。對于教師上課應傳授什么，筆者認為第一層次是知識和方法，第二層次是學科能力，第三層次是化學觀念，第四層次是化學思想，第五層次是生命哲學。本節課筆者認為不論有機物的制備實驗還是無機物的制備實驗都主要由四個維度組成，即原料、原理、儀器和產品，以這四個維度審視教材，同時最后把中國歷史上有名的化學家以及他們的成果展現出來，向他們致敬的同時提升了本節課的格局，筆者在本節課最終想表達的正是“格局”這一思想。

（責任編輯羅艷）