基于實(shí)驗(yàn)本真教學(xué)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)體系構(gòu)建
——從2022年全國(guó)理科綜合甲卷第27題說(shuō)起

曲靖市第一中學(xué) 舒有良

實(shí)驗(yàn)的本真教學(xué)就是以實(shí)驗(yàn)理論為指導(dǎo)，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)，細(xì)化實(shí)驗(yàn)操作，完善實(shí)驗(yàn)過(guò)程，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)體系。教材中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是實(shí)驗(yàn)原理在“一定條件”下呈現(xiàn)的，學(xué)生的實(shí)踐操作與理論常會(huì)出現(xiàn)偏差，解決偏差的過(guò)程就是解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。在此，結(jié)合2022年全國(guó)理科綜合甲卷第27題的評(píng)析與思考，筆者嘗試探尋通過(guò)實(shí)驗(yàn)本真教學(xué)引領(lǐng)學(xué)生構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，完善?shí)驗(yàn)體系，培養(yǎng)學(xué)生遷移實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒鉀Q實(shí)際問(wèn)題的能力。

一、原題呈現(xiàn)

硫化鈉可廣泛用于染料、醫(yī)藥行業(yè)。工業(yè)生產(chǎn)的硫化鈉粗品中常含有一定量的煤灰及重金屬硫化物等雜質(zhì)。硫化鈉易溶于熱乙醇，重金屬硫化物難溶于乙醇。實(shí)驗(yàn)室中常用95%乙醇重結(jié)晶純化硫化鈉粗品?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（1）工業(yè)上常用芒硝（N a2SO4·10H2O）和煤粉在高溫下生產(chǎn)硫化鈉，同時(shí)生成C O ，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________。

（2）溶解回流裝置如圖1所示，回流前無(wú)須加入沸石，其原因是______________________________________?；亓鲿r(shí)，燒瓶?jī)?nèi)氣霧上升高度不宜超過(guò)冷凝管高度的1/3。若氣霧上升過(guò)高，可采取的措施是__________________。

圖1

（3）回流時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，原因是________________?；亓鹘Y(jié)束后，需進(jìn)行的操作有①停止加熱、②關(guān)閉冷凝水、③移去水浴，正確的順序?yàn)開(kāi)__________（填標(biāo)號(hào)）。

A.①②③ B.③①② C.②①③ D.①③②

（4）該實(shí)驗(yàn)熱過(guò)濾操作時(shí)，用錐形瓶而不能用燒杯接收濾液，其原因是__________________。過(guò)濾除去的雜質(zhì)為_(kāi)___________。若濾紙上析出大量晶體，則可能的原因是_____________________。

（5）濾液冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾，晶體用少量____________洗滌，干燥，得到Na2S·xH2O 。

二、試題分析

本題屬于實(shí)驗(yàn)題，主要考查主干知識(shí)“不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化”和相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，符合《深化新時(shí)代教育評(píng)價(jià)改革總體方案》所提出的“改變相對(duì)固化的試題形式，增強(qiáng)試題開(kāi)放性，減少死記硬背和機(jī)械刷題現(xiàn)象，具有情景真實(shí)、聯(lián)系緊密、深化基礎(chǔ)、價(jià)值引領(lǐng)等特點(diǎn)。

1.選取真實(shí)情景，引領(lǐng)教學(xué)回歸

高考試題常以陌生的情景考查學(xué)生熟悉的知識(shí)，彰顯教材的核心引領(lǐng)作用。本題以硫化鈉為切入點(diǎn)，介紹了硫化鈉的粗制與提純，工藝為煤粉還原芒硝法。該方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作控制、對(duì)原輔材料要求較低、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。試題情景與生產(chǎn)實(shí)際相符。試題中涉及的硫化鈉提純?cè)砼c教材實(shí)驗(yàn)“苯甲酸的重結(jié)晶”類(lèi)似，即雜質(zhì)在溶劑中溶解度很小，被提純物在溶劑中的溶解度受溫度影響較大，易于被提純物質(zhì)的結(jié)晶和析出。實(shí)驗(yàn)裝置與“實(shí)驗(yàn)室制取蒸餾水”的裝置有共同之處。

2.注重知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系，轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)問(wèn)角度

本題深挖知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在關(guān)系，讓知識(shí)之間建立有效聯(lián)系，以知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)考查知識(shí)面，以實(shí)際問(wèn)題為落腳點(diǎn)考核學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)中的熱源、水浴、反應(yīng)容器、冷凝等實(shí)驗(yàn)裝置，水浴加熱、分離提純、重結(jié)晶等實(shí)驗(yàn)操作都是課程標(biāo)準(zhǔn)和教材中要求的內(nèi)容。設(shè)問(wèn)與實(shí)驗(yàn)流程相統(tǒng)一，與真實(shí)情景融為一體，考查的是基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象合理分析問(wèn)題原因，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考。解題過(guò)程就是解決在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題。

3.深化基礎(chǔ)性考查，凸顯科學(xué)思維

以實(shí)驗(yàn)原理為指導(dǎo)，以實(shí)驗(yàn)過(guò)程為主線(xiàn)，試題的命制充分考慮了教育教學(xué)基本規(guī)律和學(xué)科內(nèi)容邏輯，能很好地體現(xiàn)學(xué)生的科學(xué)思維和綜合素質(zhì)。第（1）小題以主干知識(shí)“不同價(jià)態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化”的理解和“氧化還原反應(yīng)”為基礎(chǔ)，主要考查化學(xué)反應(yīng)原理。第（2）（3）小題從不同角度考查水浴加熱的過(guò)程和相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，揭示了實(shí)驗(yàn)事實(shí)與理論分析間相輔相成的關(guān)系。第（4）（5）小題以問(wèn)題為導(dǎo)向，要求學(xué)生準(zhǔn)確獲取所給信息，合理分析、判斷問(wèn)題原因，結(jié)合構(gòu)建的知識(shí)體系，形成簡(jiǎn)練、清晰的語(yǔ)言表達(dá)。

4.聚焦核心素養(yǎng)，體現(xiàn)育人理念

試題素材選擇染料、醫(yī)藥行業(yè)廣泛應(yīng)用的硫化鈉，情景貼近我們的生活，選取實(shí)際生產(chǎn)中的常見(jiàn)問(wèn)題，讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)就在我們身邊，化學(xué)對(duì)推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步有重要作用，凸顯了化學(xué)學(xué)科的社會(huì)價(jià)值。真實(shí)的問(wèn)題情景激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，考查了學(xué)生運(yùn)用知識(shí)、能力和素養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，深入貫徹立德樹(shù)人根本任務(wù)。

三、教學(xué)啟示

1.真實(shí)做好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)體系

實(shí)驗(yàn)原理是理論，是“一定條件下”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)踐是以實(shí)驗(yàn)原理為指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，實(shí)驗(yàn)事實(shí)是實(shí)驗(yàn)本真的表象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反應(yīng)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)。在教學(xué)中，我們追求實(shí)驗(yàn)事實(shí)與實(shí)驗(yàn)本質(zhì)相符，實(shí)踐與理論統(tǒng)一，通過(guò)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化主干知識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建學(xué)生認(rèn)知模型。課堂是落實(shí)立德樹(shù)人根本任務(wù)的主陣地，追求的是實(shí)驗(yàn)的本真，培養(yǎng)的是學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

實(shí)驗(yàn)理論和實(shí)驗(yàn)事實(shí)都是某一條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，當(dāng)實(shí)驗(yàn)事實(shí)與理論出現(xiàn)偏差時(shí)，就形成一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，解決此問(wèn)題就是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的歸納、總結(jié)與應(yīng)用。例如，在“丁達(dá)爾效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中，理想狀況下，當(dāng)光束通過(guò)Fe（OH）3膠體溶液時(shí)，我們能看到一條光亮的通路。但是在實(shí)踐過(guò)程中我們會(huì)遇到“燒杯中的水不會(huì)沸騰”“膠體看不到通路”“膠體聚沉”等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因可能是隨著水溫的升高，燒杯中的水向周?chē)h(huán)境中散失的熱量和酒精燈提供的熱量差不多，水很難聚集足夠熱量而沸騰；或者是氯化鐵溶液不飽和、外界環(huán)境過(guò)亮或激光筆電池電力不足；又或是在膠體制備過(guò)程中，溶液長(zhǎng)時(shí)間沸騰，溶液中的水大量蒸發(fā)造成膠體凝結(jié)而產(chǎn)生沉淀（聚沉）等。教師應(yīng)讓實(shí)驗(yàn)真實(shí)發(fā)生，讓學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)情景，引導(dǎo)他們主動(dòng)思考，預(yù)留思維空間，構(gòu)建知識(shí)體系。

2.完善實(shí)驗(yàn)過(guò)程，細(xì)化實(shí)驗(yàn)操作，深入融合知識(shí)體系

完善實(shí)驗(yàn)過(guò)程，細(xì)化實(shí)驗(yàn)操作，追尋實(shí)驗(yàn)的本源，構(gòu)建完整的實(shí)驗(yàn)體系。《中國(guó)高考評(píng)價(jià)體系說(shuō)明》中強(qiáng)調(diào)：“選取日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)家發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步中的實(shí)際問(wèn)題，考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)、能力和素養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力?！苯處熜枰寣W(xué)生“遇見(jiàn)”更多真實(shí)情景，讓基本概念、基本原理、基本操作等基礎(chǔ)知識(shí)在實(shí)踐中鞏固和融合。例如，在“乙醇的催化氧化”實(shí)驗(yàn)中，我們會(huì)用到一根下端繞成螺旋狀的銅絲，那么如何將直銅絲繞成螺旋狀？在實(shí)踐過(guò)程中，筆者向?qū)W生展示：把一根銅絲的一端順著玻璃棒繞幾圈就成了“螺旋狀的銅絲”。有的同學(xué)會(huì)產(chǎn)生疑惑：“銅絲參與反應(yīng)了嗎？”“銅絲為什么要被繞成螺旋狀？”“直的銅絲可以嗎？”這時(shí)，筆者引導(dǎo)學(xué)生探究銅在該實(shí)驗(yàn)中的作用，鞏固和拓展催化劑的相關(guān)知識(shí)。

實(shí)驗(yàn)操作是鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題最好的機(jī)會(huì)，實(shí)驗(yàn)中的每一個(gè)細(xì)節(jié)、每一步操作都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)原因或結(jié)果。例如，在“酸堿中和滴定”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不了解堿式滴定管如何使用，筆者就取來(lái)一顆玻璃珠和一小段乳膠管，把玻璃珠用水潤(rùn)滑一下，塞進(jìn)乳膠管即成堿式滴定管的止液閥。這樣堿式滴定管的工作原理和使用操作就一目了然了。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)以理論為指導(dǎo)，以實(shí)踐為核心，注重實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中鍛煉解決實(shí)際問(wèn)題的能力，在實(shí)踐中掌握知識(shí)遷移與運(yùn)用的能力。

3.實(shí)驗(yàn)拓展和創(chuàng)新，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型，提升思辨能力

教材實(shí)驗(yàn)展示的是科學(xué)原理，是實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，是學(xué)生自主構(gòu)建模型的方法，是模型認(rèn)知的過(guò)程。實(shí)驗(yàn)拓展和創(chuàng)新是在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，選取的是真實(shí)情景，展示的是教師對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的理解與思考，是幫助學(xué)生理解模型和模型構(gòu)建的有力推手。實(shí)驗(yàn)拓展和創(chuàng)新，打破學(xué)生的思維方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、主動(dòng)思考，提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的思辨能力。

教師對(duì)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)和創(chuàng)新，應(yīng)遵循取材容易、設(shè)計(jì)合理、裝置簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、現(xiàn)象明顯、藥品少量、綠色環(huán)保等原則。例如，在“焰色反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中，教材中的實(shí)驗(yàn)是用鉑絲蘸取少量溶液后放到酒精燈上燒。在實(shí)際教學(xué)中，有的教師將濾紙經(jīng)過(guò)特殊處理制成焰色反應(yīng)試紙，實(shí)驗(yàn)時(shí)，直接點(diǎn)燃濾紙觀察現(xiàn)象；有的將金屬鹽配制成飽和鹽酸鹽溶液，與無(wú)水乙醇按照一定比例混合，然后裝入口服液瓶中制成“焰色酒精燈”，點(diǎn)然后觀察現(xiàn)象；有的則把金屬鹽飽和溶液裝入噴霧瓶，然后取適量凝膠型免洗洗手液于表面皿中，點(diǎn)燃凝膠后直接噴霧觀察現(xiàn)象……改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)生興趣，突出了實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，展現(xiàn)了相關(guān)應(yīng)用。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)用品簡(jiǎn)單易尋，現(xiàn)象明顯，更有利于引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生產(chǎn)、生活，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

4.深挖教材實(shí)驗(yàn)主體價(jià)值，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建模型，運(yùn)用模型解決實(shí)際問(wèn)題

深挖教材的主體價(jià)值是對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行更詳細(xì)和完善的講解。例如分液漏斗，是課程標(biāo)準(zhǔn)和教材要求掌握的儀器，在“萃取實(shí)驗(yàn)”中，分液漏斗主要是用于兩種互不相溶液體的分液；在“乙炔的實(shí)驗(yàn)室制取”實(shí)驗(yàn)中，分液漏斗主要用于控制所加液體的量，以控制反應(yīng)速率的大小。到“有機(jī)合成”部分又引入了新的儀器“恒壓分液漏斗”，它和分液漏斗的不同之處是，恒壓分液漏斗可以保證內(nèi)部壓強(qiáng)不變。

深挖教材的主體價(jià)值是將零散的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)成線(xiàn)。例如用酒精燈、石棉網(wǎng)、長(zhǎng)頸圓底燒瓶、溫度計(jì)、導(dǎo)氣管、雙孔橡膠塞和鐵架臺(tái)等可以組裝成乙醇消去反應(yīng)的發(fā)生裝置，用具支試管、長(zhǎng)導(dǎo)管、單孔橡膠塞等可以組裝成洗氣裝置。將兩套裝置組合起來(lái)可以作為“乙醇消去反應(yīng)產(chǎn)物檢驗(yàn)或產(chǎn)物性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)的裝置。

模型構(gòu)建是學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的理解和掌握，在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，能整合知識(shí)體系，針對(duì)本質(zhì)原因，形成合理的解決辦法。教師應(yīng)深挖教材的主體價(jià)值，讓學(xué)生掌握相關(guān)化學(xué)知識(shí)與技能，引導(dǎo)學(xué)生模型構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生在遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)，能排除情景干擾，細(xì)化散點(diǎn)知識(shí)，看清問(wèn)題的本質(zhì)原因。